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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.5.2015.tde-09112015-124235
Document
Author
Full name
Fernanda Oliveira Coelho
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Andrade, Lucia da Conceição (President)
Boim, Mirian Aparecida
Helou, Claudia Maria de Barros
Irigoyen, Maria Claudia Costa
Title in Portuguese
Efeitos renais da exposição crônica a nicotina em camundongos com deficiência de Klotho
Keywords in Portuguese
aldosterona
Análise espectral
Barorreflexo
Inulina
Nicotina
Proteína Klotho
Taxa de filtração glomerular
Abstract in Portuguese
A nicotina é o principal componente do tabaco e dos cigarros eletrônicos. A exposição crônica a nicotina, em quantidades semelhantes às atingidas pelo tabagismo humano, é responsável por piora da lesão renal aguda e da doença renal crônica. O gene klotho, predominantemente expresso no rim, foi descoberto após uma mutação insercional, com o surgimento de um fenótipo semelhante ao envelhecimento humano nos camundongos homozigotos para esse transgene. A proteína Klotho transmembrana tem ação de co-receptor do fator de crescimento fibroblástico 23 (FGF-23) e sua forma secretada atua em diversas vias intracelulares e em órgãos a distância. A deficiência de Klotho ocorre no envelhecimento, em situações que levam a lesão renal aguda e na doença renal crônica. A expressão reduzida de Klotho também agrava lesão renal aguda e participa da progressão da doença renal crônica, enquanto o seu aumento, ou a sua reposição, protegem dos processos inflamatórios e do estresse oxidativo. Neste estudo, objetivamos avaliar os efeitos renais, hemodinâmicos e sobre a expressão de Klotho da exposição crônica a nicotina e quais os efeitos dessa exposição nos animais haploinsuficientes para o transgene klotho (Kl+/-). Utilizamos para estas avaliações camundongos Kl+/- e seus controles wild type (Kl+/+), que foram expostos a nicotina (200 mcg/mL) ou veículo (sacarina 2%) diluídos em água por 28 dias. Ao final do estudo foram avaliados diurese, eletrólitos plasmáticos e urinários, ureia, aldosterona, ADH, FGF-23 e PTH intactos plasmáticos, expressão protéica renal de Klotho, alfa7-nAchR, NHE3, ENaC, NKCC2, AQP2, e-NOS, VEGF, MnSOD e renina, expressão genica renal de klotho, interleucinas, TBARS e GSH em tecido renal, taxa de filtração glomerular por FITC-inulina, pressão arterial e frequência cardíaca invasivas, sensibilidade baroreflexa e modulação autonômica cardíaca e periférica por análise espectral. Após a exposição a nicotina, os animais Kl+/+ apresentaram redução da expressão renal da proteína e do RNAm de Klotho e uma tendência a aumento dos níveis plasmáticos de FGF-23, associados a uma queda da diurese e da taxa de filtração glomerular, sem alteração dos níveis de ADH. Esses animais Kl+/+ também apresentaram aumento da sensibilidade barorreflexa em resposta ao nitroprussiato e um predomínio da modulação simpática cardíaca, com redução da expressão renal dos alfa7-nAchR. Os animais Kl+/- tiveram níveis renais ainda menores de Klotho após a exposição a nicotina, com aumento de TBARS, IL-6, uréia e aldosterona em relação aos Kl+/- não expostos. A diurese, a taxa de filtração glomerular e a expressão dos alfa7-nAchR não se reduziram e não houve aumento da sensibilidade barorreflexa após exposição a nicotina, com um predomínio da modulação parassimpática cardíaca, nesses animais Kl+/-. A ingesta hídrica, a pressão arterial e a frequência cardíaca foram semelhantes entre os 4 grupos. A proteinúria foi maior nos animais Kl+/- do que nos animais Kl+/+ após a exposição a nicotina. Podemos concluir que a exposição crônica à nicotina reduz a expressão renal de Klotho, estimula vias de inflamação, fibrose e estresse oxidativo renais e tem efeitos renais e sistêmicos diferentes de acordo com os níveis basais de Klotho
Title in English
Renal effects of chronic nicotine exposure in klotho deficient mice
Keywords in English
Baroreflex
Glomerular filtration rate, Aldosterone
Inulin
Klotho protein
Nicotine
Spectrum analysis
Abstract in English
Nicotine is a major compound of tobacco and electronic cigarettes. Chronic exposure to nicotine concentrations that are similar to human smoke worsens acute kidney injury and chronic kidney disease. The klotho (Kl) gene is expressed predominantly by the kidney and was discovered after an unintentional insertional mutation that resulted, in transgenic homozygous mice, in a phenotype similar to human aging. Klotho transmembrane protein acts as a co-receptor to fibroblastic growth factor 23 (FGF-23) and the secreted form interacts in multiple intracellular pathways, with effects in distant organs. Klotho deficiency occurs in aging and in multiple acute kidney injury and chronic kidney disease etiologies, whereas klotho upregulation and replacement protect from inflammation and oxidative stress. Here, we investigated renal and hemodynamic effects of chronic nicotine exposure, its effects over renal expression of Kl, and compared wild type (Kl+/+) and Kl haploinsufficient mice (Kl+/-) in terms of the effects of that exposure. Kl+/- and Kl+/+ mice received nicotine (200 ?g/ml) or vehicle (saccharine 2%) in drinking water for 28 days. We evaluated diuresis, ions in serum and urine, urea, plasma and urinary levels of cotinine, aldosterone, plasma antidiuretic and parathyroid hormone, plasma FGF-23, protein expression of (immunoblotting for) Klotho and ?7 nicotinic acetylcholine receptor, NHE3, NKCC2, ENaC, aquaporin-2, e-NOS, VEGF and renin, klotho mRNA, kidney interleukines, TBARS and GSH, glomerular filtration rate by fluorescein isothiocyanate-inulin clearance, mean arterial pressure, heart rate, baroreflex sensitivity and autonomic cardiac and peripheral modulation by spectral analysis. After nicotine exposure, Kl+/+ mice showed decreased Klotho protein and mRNA and a tendency towards an elevation in plasma FGF-23, which were associated with both diuresis and glomerular filtration rate reductions, without modifications in ADH levels. Besides that, Kl+/+ animals increased baroreflex sensitivity after nitroprusside, a predominant sympathetic cardiac modulation and lower alfa7-nAchR kidney expression. Kl+/- mice reduced even more Klotho renal expression, with higher levels of TBARS, IL-6, urea and aldosterone. Diuresis, glomerular filtration rate, alfa7-nAchR expression and baroreflex sensitivity were the same of their controls. Cardiac parasympathetic modulation predominated in Kl+/- mice. Fluid intake, mean arterial pressure and heart rate were similar across the 4 groups. Renal protein excretion was higher in Kl+/- than in their controls after nicotine exposure. We can conclude that chronic nicotine exposure downregulates Klotho kidney expression induces inflammation and oxidative stress and stimulates fibrosis, with different renal and systemic responses according to basal Klotho levels
 
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Publishing Date
2015-11-09
 
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