Modulation du cytochrome P450 dans un modèle murin d'insuffisance rénale chronique

Introduction : Les modèles murins sont grandement utilisés dans l’étude des maladies rénales et des pathologies associées. La concentration de la créatinine sérique est un bon indicateur de la filtration glomérulaire et en présence d’insuffisance rénale chronique (IRC), les concentrations de créatinine sérique (et la clairance) reflètent la sévérité de l’IRC. De plus, il a été démontré que l’IRC modifie le métabolisme des médicaments en diminuant l’activité et l’expression des enzymes hépatiques du cytochrome P450 (CYP450). Afin d’étudier la modulation du P450 par l’IRC avec un modèle murin et de confirmer nos résultats chez le rat, nous devons 1) développer un modèle d’IRC chez la souris, 2) mettre au point une technique de dosage des marqueurs de l’IRC et, 3) évaluer l’expression protéique du CYP450 en présence IRC. Matériel et Méthode : Trois modèles chirurgicaux d’IRC chez la souris ont été développés. Une méthode du dosage de la créatinine par chromatographie liquide à haute performance (CLHP) a été mise au point chez la souris et l’expression protéique du P450 a été mesurée par immunobuvardage de type Western. Résultats : Plusieurs paramètres de CLHP comme le pH, la concentration et le débit de la phase mobile modifient le pic d’élution et le temps de rétention de la créatinine. Concernant le modèle expérimental, on observe une perte de poids et une augmentation de la concentration plasmatique de la créatinine chez les souris avec une IRC. De plus, l’expression protéique de plusieurs isoformes du cytochrome P450 est modulée par l’IRC. Nous observons une diminution du CYP 2D de 42% (p < 0,01), du CYP 3A11 de 60% et du CYP 1A de 37% (p <0,01) par rapport aux souris témoins. On ne dénote aucun changement significatif au niveau de l’isoforme 2E1. Conclusion : Il est possible d’induire une insuffisance rénale chronique chez la souris suite à une néphrectomie. La technique de dosage de la créatinine par CLHP est précise et exacte et permet de caractériser la sévérité de l’IRC chez la souris. L’expression protéique du CYP450 est régulée à la baisse dans le foie des souris atteintes d’IRC.

Effet du bosentan sur les niveaux d'inflammation systémique et rénale chez des patients avec néphropathie diabétique traités par bloqueurs de récepteurs de l'angiotensine II

Outre les facteurs métaboliques et hémodynamiques, l’inflammation est actuellement considérée comme un facteur pathogénique potentiel de la néphropathie diabétique (ND), pouvant contribuer à l’initiation et à la progression de la maladie. Les mécanismes menant au développement de l’inflammation rénale dans la ND sont encore peu connus, bien qu’une augmentation d’activité des systèmes rénine angiotensine (RAS) et de l’endothéline (ET) semble y contribuer. L’objectif général de cette étude mono-centre, à double aveugle, randomisée et incluant un groupe placebo était de démontrer que l’inhibition simultanée du RAS et du système de l’ET chez des patients avec ND induisait des effets rénoprotecteurs et anti-inflammatoires supérieurs à ceux observés par blocage du RAS seul. L’objectif spécifique de notre étude était d’évaluer la possibilité que l’administration d’un bloqueur des récepteurs de l’ET-1, le bosentan, à des patients atteints de ND et traités par bloqueurs des récepteurs de l’angiotensine II (BRA), réduisait, chez ces derniers, la protéinurie et les marqueurs inflammatoires systémiques et rénaux. Ce travail constitue un rapport d’un cas clinique et illustre les résultats obtenus suite à l’administration pendant 16 semaines du bosentan chez un patient diabétique de type 2 avec néphropathie clinique traité au long cours par BRA. Le protocole de recherche comprenait 6 visites médicales à 4 semaines d’intervalle, la première visite (V1) correspondant au recrutement du patient, la deuxième visite (V2) constituant le temps 0 de l’étude et la dernière visite (V6) représentant la fin de l’étude. Des échantillons de sang et d’urine étaient prélevés à 3 reprises soit à V2, V4 c’est-à-dire 8 semaines après le début du traitement et à V6 soit 16 semaines après le début du traitement pour mesure des taux sériques et urinaires de divers facteurs pro-inflammatoires incluant l’ET-1, le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α), l’interleukine-6 (IL-6), le facteur chémoattractant des monocytes-1 (MCP-1), la molécule d’adhésion intracellulaire-1 (ICAM-1), la molécule d’adhésion vasculaire-1 (VCAM-1) et la protéine C-réactive (CRP). Un profil lipidique était aussi déterminé au début et à la fin de l’étude. La fonction rénale était mesurée aux visites V1, V2, V4 et V6 par détermination du taux de filtration glomérulaire (TFG) et de l’excrétion urinaire d’albumine (UAE). Des tests biochimiques de routine étaient aussi faits à chaque visite. La corrélation entre les paramètres inflammatoires et rénaux sous étude et la filtration glomérulaire était enfin déterminée. Nos résultats chez ce sujet ont démontré que le bosentan réduisait l’UAE de 32 % et 35% aux semaines 8 et 16, et ce, sans affecter la pression artérielle ou la filtration glomérulaire. L'effet anti-protéinurique du bosentan était associé à une réduction des concentrations urinaires de VCAM-1, ICAM-1, IL-6, TNF-α et d’ET-1 ainsi qu’à une diminution des concentrations sériques de TNF-α. Le changement dans la protéinurie était corrélé de manière positive avec les changements des niveaux urinaires de VCAM-1 (r=0.86), ICAM-1 (r=0.88), ET-1 (r=0.94), et du TNF-α (r=0.96) ainsi qu’avec les changements des niveaux sériques de TNF-α (r=0.98). Ces données suggèrent que l’inhibition du système de l’ET induit dans la ND des effets rénoprotecteurs additifs à ceux observés par blocage du RAS seul. Ils supportent le concept que l’activation du système de l’ET au niveau rénal, par ses effets inflammatoires, puisse jouer un rôle important dans la pathogenèse de la ND. L’effet anti-inflammatoire et anti-protéinurique du bosentan constitue une découverte intéressante susceptible d’engendrer dans le futur une alternative thérapeutique et préventive dans la prise en charge de la ND.

Caractérisation de la pharmacocinétique de formulations sensibles au pH et de formulations destinées au traitement des intoxications médicamenteuses

La préparation de formulations à libération contrôlée est le domaine des sciences pharmaceutiques qui vise à modifier l’environnement immédiat des principes actifs pour en améliorer l’efficacité et l’innocuité. Cet objectif peut être atteint en modifiant la cinétique de circulation dans le sang ou la distribution dans l’organisme. Le but de ce projet de recherche était d’étudier le profil pharmacocinétique (PK) de différentes formulations liposomales. L’analyse PK, généralement employée pour représenter et prédire les concentrations plasmatiques des médicaments et de leurs métabolites, a été utilisée ici pour caractériser in vivo des formulations sensibles au pH servant à modifier la distribution intracellulaire de principes actifs ainsi que des liposomes destinés au traitement des intoxications médicamenteuses. Dans un premier temps, la PK d’un copolymère sensible au pH, à base de N-isopropylacrylamide (NIPAM) et d’acide méthacrylique (MAA) a été étudiée. Ce dernier, le p(NIPAM-co-MAA) est utilisé dans notre laboratoire pour la fabrication de liposomes sensibles au pH. L’étude de PK conduite sur les profils de concentrations sanguines de différents polymères a défini les caractéristiques influençant la circulation des macromolécules dans l’organisme. La taille des molécules, leur point de trouble ainsi que la présence d’un segment hydrophobe à l’extrémité des chaînes se sont avérés déterminants. Le seuil de filtration glomérulaire du polymère a été évalué à 32 000 g/mol. Finalement, l’analyse PK a permis de s’assurer que les complexes formés par la fixation du polymère à la surface des liposomes restaient stables dans le sang, après injection par voie intraveineuse. Ces données ont établi qu’il était possible de synthétiser un polymère pouvant être adéquatement éliminé par filtration rénale et que les liposomes sensibles au pH préparés avec celui-ci demeuraient intacts dans l’organisme. En second lieu, l’analyse PK a été utilisée dans le développement de liposomes possédant un gradient de pH transmembranaire pour le traitement des intoxications médicamenteuses. Une formulation a été développée et optimisée in vitro pour capturer un médicament modèle, le diltiazem (DTZ). La formulation liposomale s’est avérée 40 fois plus performante que les émulsions lipidiques utilisées en clinique. L’analyse PK des liposomes a permis de confirmer la stabilité de la formulation in vivo et d’analyser l’influence des liposomes sur la circulation plasmatique du DTZ et de son principal métabolite, le desacétyldiltiazem (DAD). Il a été démontré que les liposomes étaient capables de capturer et de séquestrer le principe actif dans la circulation sanguine lorsque celui-ci était administré, par la voie intraveineuse. L’injection des liposomes 2 minutes avant l’administration du DTZ augmentait significativement l’aire sous la courbe du DTZ et du DAD tout en diminuant leur clairance plasmatique et leur volume de distribution. L’effet de ces modifications PK sur l’activité pharmacologique du médicament a ensuite été évalué. Les liposomes ont diminué l’effet hypotenseur du principe actif administré en bolus ou en perfusion sur une période d’une heure. Au cours de ces travaux, l’analyse PK a servi à établir la preuve de concept que des liposomes possédant un gradient de pH transmembranaire pouvaient modifier la PK d’un médicament cardiovasculaire et en diminuer l’activité pharmacologique. Ces résultats serviront de base pour le développement de la formulation destinée au traitement des intoxications médicamenteuses. Ce travail souligne la pertinence d’utiliser l’analyse PK dans la mise au point de vecteurs pharmaceutiques destinés à des applications variées. À ce stade de développement, l’aspect prédictif de l’analyse n’a pas été exploité, mais le côté descriptif a permis de comparer adéquatement diverses formulations et de tirer des conclusions pertinentes quant à leur devenir dans l’organisme.

Les répercussions de l’insuffisance rénale chronique sur le transport des médicaments

L’insuffisance rénale chronique (IRC) affecte 13 % de la population américaine et son incidence ne cesse d’augmenter. Malgré un ajustement des doses de médicaments administrés en fonction du taux de filtration glomérulaire du patient urémique, près de 40 % des patients reçoivent une dose trop élevée en raison de modifications de l’élimination extrarénale des médicaments chez ces patients. Il est connu que l’IRC affecte l’élimination métabolique des médicaments par les cytochromes P450 et les enzymes de biotransformation de phase II. Nous avons aussi démontré, chez le rat, que l’IRC affecte l’expression et l’activité de transporteurs de médicaments intestinaux entraînant une augmentation de la biodisponibilité de certains médicaments. On retrouve des transporteurs de médicaments dans de nombreux organes comme le foie, les reins et la barrière hématoencéphalique (BHE) où ils jouent des rôles importants dans les éliminations biliaire et rénale et la pénétration des médicaments au cerveau. Le but de ce travail était de mesurer, chez des rats néphrectomisés, les impacts de l’IRC sur l’expression protéique et génique et l’activité des transporteurs de médicaments hépatiques, rénaux et cérébraux. Les transporteurs étudiés sont de la famille des transporteurs ABC (P-glycoprotéine, multidrug-resistance related protein, breast cancer resistance protein) ou des solute carriers (organic anion transporter, organic anion transporting protein). Aussi, une étude réalisée chez l’humain visait à évaluer la pharmacocinétique de deux médicaments : la fexofénadine, un médicament majoritairement transporté, et le midazolam, un substrat du cytochrome P450 3A4, chez des sujets dialysés. Nos résultats montrent que, chez le rat, l’IRC entraîne des modulations de l’expression des transporteurs d’influx et d’efflux hépatiques pouvant entraîner des diminutions du métabolisme hépatique et de l’excrétion biliaire des médicaments. Dans le rein, nous avons démontré des modulations de l’expression des transporteurs de médicaments. Nous avons aussi démontré que l’IRC diminue l’élimination urinaire de la rhodamine 123 et favorise l’accumulation intrarénale de médicaments transportés comme la benzylpénicilline et la digoxine. À la BHE, nous avons démontré des diminutions de l’expression des transporteurs de médicaments. Toutefois, nous n’avons pas observé d’accumulation intracérébrale de trois substrats utilisés (digoxine, doxorubicine et vérapamil) et même une diminution de l’accumulation intracérébrale de la benzylpénicilline. Il semble donc que, malgré les modulations de l’expression des différents transporteurs de médicaments, l’intégrité et la fonction de la BHE soient conservées en IRC. Chez l’humain, nous avons démontré une augmentation de la surface sous la courbe de la fexofénadine chez les sujets dialysés, comparativement aux témoins, suggérant une altération des mécanismes de transport des médicaments chez ces patients. Nous n’avons, toutefois, pas observé de modification de la pharmacocinétique du midazolam chez les patients dialysés, suggérant une activité métabolique normale chez ces patients. Un ou des facteurs s’accumulant dans le sérum des sujets urémiques semblent responsables des modulations de l’expression et de l’activité des transporteurs de médicaments observées chez le rat et l’humain. Ces travaux mettent en évidence une nouvelle problématique chez les sujets urémiques. Nous devons maintenant identifier les mécanismes impliqués afin d’éventuellement développer des stratégies pour prévenir la toxicité et la morbidité chez ces patients.

Cohorte de patients avec le VIH/SIDA : échecs virologiques et effets de thérapies antirétrovirales sur la fonction rénale et l'hyperbilirubinémie

Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) est à l’origine d’une infection chronique, elle-même responsable du développement du syndrome d'immunodéficience acquise (SIDA), un état de grande vulnérabilité où le corps humain est à la merci d’infections opportunistes pouvant s’avérer fatales. Aujourd’hui, 30 ans après la découverte du virus, même si aucun vaccin n’a réussi à contrôler la pandémie, la situation s’est grandement améliorée. Conséquemment à l’arrivée de traitements antirétroviraux hautement actifs (HAART) à la fin des années 1990, la mortalité associée au VIH/SIDA a diminué et un plus grand nombre de personnes vivent maintenant avec l'infection. La présente thèse avait pour objectif d’aborder trois situations problématiques, en dépit de l’efficacité reconnue des HAART, plus particulièrement la faible charge virale persistante (LLV) et sa relation avec l’échec virologique, ainsi que les effets de certains antirétroviraux (ARV) sur les fonctions rénale et hépatique. Les objectifs précis étaient donc les suivants : 1) étudier le risque d’échec virologique à long terme chez les patients sous HAART dont la charge virale est indétectable comparativement aux patients affichant une LLV persistante; 2) évaluer sur le long terme la perte de fonction rénale associée à la prise de ténofovir (TDF) 3) étudier sur le long terme l'hyperbilirubinémie associée à la prise d’atazanavir (ATV) et ses autres déterminants possibles. Afin d’atteindre les trois objectifs susmentionnés, une cohorte de 2 416 patients atteints du VIH/SIDA, suivis depuis juillet 1977 et résidant à Montréal, a été utilisée. Pour le premier objectif, les résultats obtenus ont montré un risque accru d’échec virologique établi à >1000 copies/ml d’ARN VIH chez tous les patients qui présentaient une LLV persistante de différentes catégories durant aussi peu que 6 mois. En effet, on a observé qu’une LLV de 50-199 copies/ml persistant pendant six mois doublait le risque d’échec virologique (Hazard ratio (HR)=2,22, Intervalle de confiance (CI) 95 %:1,60–3,09). Ces résultats pourraient modifier la façon dont on aborde actuellement la gestion des patients affichant une LLV, et plus particulièrement une LLV de 50-199 copies/ml, pour laquelle aucune recommandation clinique n’a encore été formulée en raison du manque de données. Pour le deuxième objectif, on a observé une augmentation du risque de perte de fonction rénale de l’ordre de 63 % (HR=1,63; 95% CI:1,26–2,10) chez les patients sous TDF comparativement aux patients traités avec d’autres ARV. La perte de fonction rénale directement attribuable à la prise de TDF, indique que cette perte est survenue au cours des premières années de l’exposition du patient au médicament. D’une perspective à long terme, cette perte est considérée comme modérée. Enfin, pour ce qui est du troisième objectif, on a constaté que l’incidence cumulative d’hyperbilirubinémie était très élevée chez les patients sous ATV, mais que cette dernière pouvait régresser lorsque l’on mettait fin au traitement. L’hyperbilirubinémie à long terme observée avec la prise d’ATV n’a été associée à aucun effet néfaste pour la santé. Dans l’ensemble, la présente thèse a permis de mieux comprendre les trois situations problématiques susmentionnées, qui font actuellement l’objet de débats au sein de la communauté scientifique, et d’éclairer sous un jour nouveau la gestion des patients séropositifs sous traitement médicamenteux.

Caractérisation du gène de l'enzyme de conversion de l'angiotensine-2 dans le rein diabétique et implication dans le développement de la néphropathie diabétique et de l'hypertension

De nombreuses études ont bien démontré que l’activation du système rénine-angiotensine (RAS) joue un rôle important dans le développement de l’hypertension et de la néphropathie diabétique (DN). La découverte de l’enzyme de conversion de l’angiotensine-2 (ACE2) et l’identification du récepteur MAS, spécifique pour l’angiotensine 1-7 (Ang 1-7), ont permis d’identifier deux nouveaux membres du RAS. L’axe ACE2/Ang 1-7/MAS contrebalance les effets de l’axe ACE/Ang II/AT1. Plusieurs évidences impliquent la contribution du RAS intrarénal dans la DN. Des études réalisées dans notre laboratoire avec des souris transgéniques surexprimant l’angiotensinogène de rat dans les cellules de leurs tubules proximaux rénaux (RPTCs) ont permis de démontrer l’importance du RAS intrarénal dans l’induction de l’hypertension et les dommages rénaux. Nous avons également observé que l’expression rénale de l’ACE2 et les niveaux urinaires d’ANG 1-7 sont plus faibles chez les souris Akita (diabète de type 1) et qu’un traitement avec des bloqueurs du RAS permet de normaliser l’expression de l’ACE2 et de prévenir le développement de l’hypertension dans le modèle des souris Akita. Dans un milieu diabétique, à la fois la glycémie et l’angiotensine II (Ang II) peuvent induire la génération des espèces réactives de l’oxygène (ROS), contribuant ainsi aux dommages rénaux. Afin d’explorer la relation entre les ROS, ACE2 et la DN, nous avons créé des souris Akita transgéniques surexprimant la catalase (Cat) dans les RPTCs, en croisant des souris Akita diabétique de type 1 à notre modèle de souris transgéniques surexprimant la Cat de rat dans les RPTCs. Dans une seconde étude, des souris Akita ont été traitées avec l’Ang 1-7 ou une combinaison d’Ang 1-7 et de son antagoniste, A779, afin d’étudier la relation entre l’action de l’Ang 1-7, l’hypertension systolique (sHTN), le stress oxydatif, les dommages rénaux, ACE2 et l’expression du récepteur Mas. Nos résultats ont montré que la surexpression de Cat atténue le stress oxydatif rénal; prévient l’hypertension, améliore le taux de filtration glomérulaire, l’albuminurie, l’hypertrophie rénale, la fibrose tubulo-interstitielle et l’apoptose tubulaire; et supprime l’expression des gènes profibrotiques et proapoptotiques dans les RPTCs des souris Akita Cat-Tg lorsque comparées aux souris Akita. De plus, la surexpression de Cat dans les RPTC des souris Akita normalise l’expression rénale de l’ACE2 et les niveaux urinaires d’Ang 1-7. D’autre part, l’administration d’Ang 1-7 prévient l’hypertension systémique, normalise le ratio albumine/créatinine urinaire et atténue l’hyperfiltration glomérulaire des souris Akita, sans affecter la glycémie sanguine. De plus, le traitement avec l’Ang 1-7 atténue aussi le stress oxydatif et l’expression de la NADPH oxydase, Agt, ACE, TGF-β1 (transforming growth factor-β1) et collagène IV, tout en augmentant l’expression de l’ACE2 et du récepteur Mas dans les reins des souris Akita. Ces effets sont renversés par la co-admininstration d’A779. Ces résultats démontrent que la surexpression de Cat prévient l’hypertension et la progression de la néphropathie, en plus de mettre en lumière l’importance du stress oxydatif intrarénal et l’expression de l’ACE2 comme facteurs contribuant à l’hypertension et les dommages rénaux observés dans le diabète. En outre, nos données suggèrent que l’Ang 1-7 joue un rôle protecteur dans l’hypertension et les dommages aux RPTC dans le diabète, principalement en réduisant les voies de signalisations du stress oxydatif dans les reins et en normalisant l’expression de l’ACE2 et du récepteur Mas. Nos résultats indiquent aussi que l’Ang 1-7 pourrait agir comme un agent thérapeutique potentiel dans le traitement de l’hypertension systémique et les dommages rénaux observés dans le diabète. En conséquence, l’Ang 1-7 est responsable du rôle protecteur de l’ACE2 dans l’hypertension et la DN.

Dopamine Receptor Gene Expression In Streptozotocin Induced Diabetic Rats And Its Role In Insulin Secretion

Diabetes Mellitus is a metabolic disorder associated with insulin deficiency, which not.only affects the carbohydrate metabolism but also is associated with various central and peripheral complications. Chronic hyperglycemia during diabetes mellitus is a major initiator of diabetic microvascular complications like retinopathy, neuropathy, The central nervous system (CNS) neurotransmitters play an important role in the regulation of glucose homeostasis. These neurotransmitters mediate rapid intracellular communications not only within the central nervous system but also in the peripheral tissues. They exert their function through receptors present in both neuronal and non neuronal cell surface that trigger second messenger signaling pathways. Dopamine is a neurotransmitter that has been implicated in various central neuronal degenerative disorders like Parkinson's disease and behavioral diseases like Schizophrenia. Dopamine is synthesised from tyrosine, stored in vesicles in axon terminals and released when the neuron is depolarised. Dopamine interacts with specific membrane receptors to produce its effect. Dopamine plays an important role both centrally and peripherally. The recent identification of five dopamine receptor subtypes provides a basis for understanding dopamine's central and peripheral actions . Dopamine receptors are classified into two major groups : DA D1 like and DA D2 like. Dopamine D1 like receptors consists of DA D1 and DA D5 receptors . Dopamine D2 like receptors consists of DA D2, DA D3 and DA D4 receptors. Stimulation of the DA D1 receptor gives rise to increased production of cAMP. Dopamine D2 receptors inhibit cAMP production, but activate the inositol phosphate second messenger system . Impairment of central dopamine neurotransmission causes muscle rigidity, hormonal regulation , thought disorder and cocaine addiction. Peripheral dopamine receptors mediate changes in blood flow, glomerular filtration rate, sodium excretion and catecholamine release. The dopamine D2 receptors increased in the corpus striatum and cerebral cortex but decreased in the hypothalamus and brain stem indicating their involvement in regulating insulin secretion. Dopamine D2 receptor which has a stimulatory effecton insulin secretion decreased in the pancreatic islets during diabetes. Our in vitro studies confirmed the stimulatory role of dopamine D2 receptors in stimulation of glucose induced insulin secretion. A detailed study at the molecular level on the mechanisms involved in the role of dopamine in insulin secretion, its functional modification could lead to therapeutic interventions that will have immense clinical importance.

Rosiglitazone reverses tenofovir-induced nephrotoxicity

Tenofovir disoproxil fumarate (TDF) is a first-line drug used in patients with highly active retroviral disease; however, it can cause renal failure associated with many tubular anomalies that may be due to down regulation of a variety of ion transporters. Because rosiglitazone, a peroxisome proliferator-activated receptor-gamma agonist induces the expression of many of these same transporters, we tested if the nephrotoxicity can be ameliorated by its use. High doses of TDF caused severe renal failure in rats accompanied by a reduction in endothelial nitric-oxide synthase and intense renal vasoconstriction; all of which were significantly improved by rosiglitazone treatment. Low-dose TDF did not alter glomerular filtration rate but produced significant phosphaturia, proximal tubular acidosis, polyuria and a reduced urinary concentrating ability. These alterations were caused by specific downregulation of the sodium-phosphorus cotransporter, sodium/hydrogen exchanger 3 and aquaporin 2. A Fanconi`s-like syndrome was ruled out as there was no proteinuria or glycosuria. Rosiglitazone reversed TDF-induced tubular nephrotoxicity, normalized urinary biochemical parameters and membrane transporter protein expression. These studies suggest that rosiglitazone treatment might be useful in patients presenting with TFV-induced nephrotoxicity especially in those with hypophosphatemia or reduced glomerular filtration rate.

N-acetylcysteine protects against renal injury following bilateral ureteral obstruction

Background. Obstructive nephropathy decreases renal blood flow (RBF) and glomerular filtration rate (GFR), causing tubular abnormalities, such as urinary concentrating defect, as well as increasing oxidative stress. This study aimed to evaluate the effects of N-acetylcysteine (NAC) on renal function, as well as on the protein expression of aquaporin 2 (AQP2) and endothelial nitric oxide synthase (eNOS), after the relief of bilateral ureteral obstruction (BUO). Methods. Adult male Wistar rats were divided into four groups: sham (sham operated); sham operated + 440 mg/kg body weight (BW) of NAC daily in drinking water, started 2 days before and maintained until 48 h after the surgery; BUO (24-h BUO only); BUO + NAC-pre (24-h BUO plus 440 mg/kg BW of NAC daily in drinking water started 2 days before BUO); and BUO + NAC-post (24-h BUO plus 440 mg/kg BW of NAC daily in drinking water started on the day of BUO relief). Experiments were conducted 48 h after BUO relief. Results. Serum levels of thiobarbituric reactive substances, which are markers of lipid peroxidation, were significantly lower in NAC-treated rats than in the BUO group rats. The administration of NAC provided significant protection against post-BUO GFR drops and reductions in RBF. Renal cortices and BUO rats presented decreased eNOS protein expression of eNOS in the renal cortex of BUO group rats, whereas it was partially recovered in BUO + NAC-pre group rats. Urine osmolality was significantly lower in BUO rats than in sham group rats or NAC-treated rats, the last also presenting less interstitial fibrosis. Post-BUO downregulation of AQP2 protein expression was averted in the BUO + NAC-pre group rats. Conclusions. This study demonstrates that NAC administration ameliorates the renal function impairment observed 48 h after the relief of 24-h BUO. Oxidative stress is important for the suppression of GFR, RBF, tissue AQP2 and eNOS in the polyuric phase after the release of BUO.

Rosiglitazone prevents sirolimus-induced hypomagnesemia, hypokalemia, and downregulation of NKCC2 protein expression

Alexandre CS, Braganca AC, Shimizu MH, Sanches TR, Fortes MA, Giorgi RR, Andrade L, Seguro AC. Rosiglitazone prevents sirolimus-induced hypomagnesemia, hypokalemia, and downregulation of NKCC2 protein expression. Am J Physiol Renal Physiol 297: F916-F922, 2009. First published August 5, 2009; doi:10.1152/ajprenal.90256.2008.-Sirolimus, an antiproliferative immunosuppressant, induces hypomagnesemia and hypokalemia. Rosiglitazone activates renal sodiumand water-reabsorptive pathways. We evaluated whether sirolimus induces renal wasting of magnesium and potassium, attempting to identify the tubule segments in which this occurs. We tested the hypothesis that reduced expression of the cotransporter NKCC2 forms the molecular basis of this effect and evaluated the possible association between increased urinary excretion of magnesium and renal expression of the epithelial Mg(2+) channel TRPM6. We then analyzed whether rosiglitazone attenuates these sirolimus-induced tubular effects. Wistar rats were treated for 14 days with sirolimus (3 mg/kg body wt in drinking water), with or without rosiglitazone (92 mg/kg body wt in food). Protein abundance of NKCC2, aquaporin2 (AQP2), and TRPM6 was assessed using immunoblotting. Sirolimus-treated animals presented no change in glomerular filtration rate, although there were marked decreases in plasma potassium and magnesium. Sirolimus treatment reduced expression of NKCC2, and this was accompanied by greater urinary excretion of sodium, potassium, and magnesium. In sirolimus-treated animals, AQP2 expression was reduced. Expression of TRPM6 was increased, which might represent a direct stimulatory effect of sirolimus or a compensatory response. The finding that rosiglitazone prevented or attenuated all sirolimus-induced renal tubular defects has potential clinical implications.

Histological and functional renal alterations caused by Bothrops alternatus snake venom: Expression and activity of Na(+)/K(+)-ATPase

Background: Acute renal failure is a serious complication of human envenoming by Bothrops snakes. The ion pump Na(+)/K(+)-ATPase has an important role in renal tubule function, where it modulates sodium reabsorption and homeostasis of the extracellular compartment. Here, we investigated the morphological and functional renal alterations and changes in Na(+)/K(+)-ATPase expression and activity in rats injected with Bothrops alternatus snake venom. Methods: Male Wistar rats were injected with venom (0.8 mg/kg, iv.) and renal function was assessed 6.24, 48 and 72 h and 7 days post-venom. The rats were then killed and renal Na(+)/K(+)-ATPase activity was assayed based on phosphate release from ATP; gene and protein expressions were assessed by real time PCR and immunofluorescence microscopy, respectively. Results: Venom caused lobulation of the capillary tufts, dilation of Bowman`s capsular space. F-actin disruption in Bowman`s capsule and renal tubule brush border, and deposition of collagen around glomeruli and proximal tubules that persisted seven days after envenoming. Enhanced sodium and potassium excretion, reduced proximal sodium reabsorption, and proteinuria were observed 6 h post-venom, followed by a transient decrease in the glomerular filtration rate. Gene and protein expressions of the Na(+)/K(+)-ATPase alpha(1) subunit were increased 6 h post-venom, whereas Na(+)/K(+)-ATPase activity increased 6 h and 24 h post-venom. Conclusions: Bothrops alternatus venom caused marked morphological and functional renal alterations with enhanced Na(+)/K(+)-ATPase expression and activity in the early phase of renal damage. General significance: Enhanced Na(+)/K(+)-ATPase activity in the early hours after envenoming may attenuate the renal dysfunction associated with venom-induced damage. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of Short-term High-Dose Creatine Supplementation on Measured GFR in a Young Man With a Single Kidney

It currently is unknown whether creatine supplementation is safe for people with or at risk of kidney disease. We report on the short-term effects of creatine supplementation on kidney function in a young man with a single kidney and mildly decreased glomerular filtration rate (GFR). A 20-year-old man who had undergone unilateral nephrectomy and presented with mildly decreased GFR without kidney damage underwent a trial with 35 days of creatine supplementation (20 g/d for 5 days followed by 5 g/d for the next 30 days) and had his kidney function monitored. After the intervention, (51)Cr-EDTA clearance (pre, 81.6 mL/min/1.73 m(2); post, 82.0 mL/min/1.73 m(2)), proteinuria (protein excretion: pre, 130 mg/d; post, 120 mg/d), and electrolyte levels were unchanged. Albuminuria, serum urea level, and estimated creatinine clearance were decreased (pre, 4.6 mg/d; post, 2.9 mg/d; pre, 37 mg/d; post, 28 mg/dL; and pre, 88 mL/min/1.73 m(2); post, 71 mL/min/1.73 m(2), respectively), whereas serum creatinine level was slightly increased (pre, 1.03 mg/dL; post, 1.27 mg/dL), falsely suggesting kidney function impairment. This prospective report suggests that short-term creatine supplementation may not affect kidney function in an individual with a single kidney, mild decreased GFR, and ingesting a high-protein diet (ie, 2.8 g/kg/d). This finding has great relevance considering that creatine-induced kidney disease has been a growing concern, even for healthy people. Am J Kidney Dis 55: e7-e9. (C) 2010 by the National Kidney Foundation, Inc.

The kidney in different stages of the cardiovascular continuum

Patients with chronic kidney disease are at higher risk of developing cardiovascular disease. The complex, interaction between the kidney and the cardiovascular system is incompletely understood, particularly at the early stages of the cardiovascular continuum. The overall aim of this thesis was to clarify novel aspects of the interplay between the kidney and the cardiovascular system at different stages of the cardiovascular continuum; from risk factors such as insulin resistance, inflammation and oxidative stress, via sub-clinical cardiovascular damage such as endothelial dysfunction and left ventricular dysfunction, to overt cardiovascular death. This thesis is based on two community-based cohorts of elderly, Uppsala Longitudinal Study of Adult Men (ULSAM) and Prospective Investigation of the Vasculature in Uppsala Seniors (PIVUS). The first study, show that higher insulin sensitivity, measured with euglycemic-hyperinsulinemic clamp technique was associated to improve estimated glomerular filtration rate (eGFR) in participants with normal fasting plasma glucose, normal glucose tolerance and normal eGFR. In longitudinal analyses, higher insulin sensitivity at baseline was associated with lower risk of impaired renal function during follow-up. In the second study, eGFR was inversely associated with different inflammatory markers (C-reactive protein, interleukin-6, serum amyloid A) and positively associated with a marker of oxidative stress (urinary F2-isoprostanes). In line with this, the urinary albumin/creatinine ratio was positively associated with these inflammatory markers, and negatively associated with oxidative stress. In study three, higher eGFR was associated with better endothelial function as assessed by the invasive forearm model. Further, in study four, higher eGFR was significantly associated with higher left ventricular systolic function (ejection fraction). The 5th study of the thesis shows that higher urinary albumin excretion rate (UAER) and lower eGFR was independently associated with an increased risk for cardiovascular mortality. Analyses of global model fit, discrimination, calibration, and reclassification suggest that UAER and eGFR add relevant prognostic information beyond established cardiovascular risk factors in participants without prevalent cardiovascular disease. Conclusion: this thesis show that the interaction between the kidney and the cardiovascular system plays an important role in the development of cardiovascular disease and that this interplay begins at an early asymptomatic stage of the disease process.

Association between levels of pentraxin 3 and incidence of chronic kidney disease in the elderly

OBJECTIVE: Higher levels of the novel inflammatory marker pentraxin 3 (PTX3) predict cardiovascular mortality in patients with chronic kidney disease (CKD). Yet, whether PTX3 predicts worsening of kidney function has been less well studied. We therefore investigated the associations between PTX3 levels, kidney disease measures and CKD incidence. METHODS: Cross-sectional associations between serum PTX3 levels, urinary albumin/creatinine ratio (ACR) and cystatin C-estimated glomerular filtration rate (GFR) were assessed in two independent community-based cohorts of elderly subjects: the Prospective Investigation of the Vasculature in Uppsala Seniors (PIVUS, n = 768, 51% women, mean age 75 years) and the Uppsala Longitudinal Study of Adult Men (ULSAM, n = 651, mean age 77 years). The longitudinal association between PTX3 level at baseline and incident CKD (GFR <60 mL( ) min(-1)  1.73 m(-) ²) was also analysed (number of events/number at risk: PIVUS 229/746, ULSAM 206/315). RESULTS: PTX3 levels were inversely associated with GFR [PIVUS: B-coefficient per 1 SD increase -0.16, 95% confidence interval (CI) -0.23 to -0.10, P < 0.001; ULSAM: B-coefficient per 1 SD increase -0.09, 95% CI -0.16 to -0.01, P < 0.05], but not ACR, after adjusting for age, gender, C-reactive protein and prevalent cardiovascular disease in cross-sectional analyses. In longitudinal analyses, PTX3 levels predicted incident CKD after 5 years in both cohorts [PIVUS: multivariable odds ratio (OR) 1.21, 95% CI 1.01-1.45, P < 0.05; ULSAM: multivariable OR 1.37, 95% CI 1.07-1.77, P < 0.05]. CONCLUSIONS: Higher PTX3 levels are associated with lower GFR and independently predict incident CKD in elderly men and women. Our data confirm and extend previous evidence suggesting that inflammatory processes are activated in the early stages of CKD and drive impairment of kidney function. Circulating PTX3 appears to be a promising biomarker of kidney disease.

Association of soluble tumor necrosis factor receptors 1 and 2 with nephropathy, cardiovascular events, and total mortality in type 2 diabetes

AIMS/HYPOTHESIS: Soluble tumor necrosis factor receptors 1 and 2 (sTNFR1 and sTNFR2) contribute to experimental diabetic kidney disease, a condition with substantially increased cardiovascular risk when present in patients. Therefore, we aimed to explore the levels of sTNFRs, and their association with prevalent kidney disease, incident cardiovascular disease, and risk of mortality independently of baseline kidney function and microalbuminuria in a cohort of patients with type 2 diabetes. In pre-defined secondary analyses we also investigated whether the sTNFRs predict adverse outcome in the absence of diabetic kidney disease. METHODS: The CARDIPP study, a cohort study of 607 diabetes patients [mean age 61 years, 44 % women, 45 cardiovascular events (fatal/non-fatal myocardial infarction or stroke) and 44 deaths during follow-up (mean 7.6 years)] was used. RESULTS: Higher sTNFR1 and sTNFR2 were associated with higher odds of prevalent kidney disease [odd ratio (OR) per standard deviation (SD) increase 1.60, 95 % confidence interval (CI) 1.32-1.93, p < 0.001 and OR 1.54, 95 % CI 1.21-1.97, p = 0.001, respectively]. In Cox regression models adjusting for age, sex, glomerular filtration rate and urinary albumin/creatinine ratio, higher sTNFR1 and sTNFR2 predicted incident cardiovascular events [hazard ratio (HR) per SD increase, 1.66, 95 % CI 1.29-2.174, p < 0.001 and HR 1.47, 95 % CI 1.13-1.91, p = 0.004, respectively]. Results were similar in separate models with adjustments for inflammatory markers, HbA1c, or established cardiovascular risk factors, or when participants with diabetic kidney disease at baseline were excluded (p < 0.01 for all). Both sTNFRs were associated with mortality. CONCLUSIONS/INTERPRETATIONS: Higher circulating sTNFR1 and sTNFR2 are associated with diabetic kidney disease, and predicts incident cardiovascular disease and mortality independently of microalbuminuria and kidney function, even in those without kidney disease. Our findings support the clinical utility of sTNFRs as prognostic markers in type 2 diabetes.