Gremlin, un nuevo mediador en la progresión de la enfermedad renal

Resumen

Gremlin es un miembro de la superfamilia de TGF¿¿ que actúa como antagonista de las proteínas morfogenéticas de hueso (BMPs), participando en desarrollo embrionario y fibrosis. Recientemente se han demostrado efectos celulares directos de Gremlin independientes de BMPs, algunos de ellos mediados por el receptor VEGFR2 (Vascular Endotelial growth factor receptor¿2). Gremlin se re¿expresa en adultos en condiciones patológicas, y como ha descrito nuestro grupo, en enfermedades renales crónicas asociado a fibrosis y pérdida de funcionalidad. El objetivo de esta tesis ha sido determinar los efectos de Gremlin en riñón en condiciones fisiológicas y patológicas, investigando el receptor implicado y los mecanismos intracelulares activados, con especial atención a la vía Notch. Los resultados demuestran que Gremlin se une y activa el receptor VEGFR2 y modula la respuesta inflamatoria renal por activación temprana de la vía canónica de NF¿¿B. Esta activación induce la expresión de factores pro¿inflamatorios e infiltración renal de monocitos/macrófagos y linfocitos. In vitro hemos observado que Gremlin, vía VEGFR2 regula factores pro¿fibróticos, componentes de matriz extracelular y eventos asociados a transición epitelio¿mesenquimal. Además, Gremlin es un mediador de las acciones pro¿fibróticas de TGF¿ß. En modelos experimentales de daño renal y en patologías renales crónicas humanas se induce Gremlin y se activa la vía del VEGFR2 en riñón, sugiriendo que el eje Gremlin/VEGFR2 podría contribuir a la progresión del daño renal. Así, el bloqueo de VEGFR2 retardó la progresión del daño renal experimental, inhibiendo Gremlin y disminuyendo inflamación y fibrosis, mientras que el ligando canónico de VEGFR2 no fue modificado. La regulación de estos procesos es compleja e involucra la activación y la integración de otros sistemas de señalización intracelular. Gremlin activa la vía de señalización Notch asociado a la regulación de factores pro¿fibróticos y marcadores de transición epitelio mesenquimal. El bloqueo de la ruta Notch mejoró el daño renal experimental inhibiendo la fibrosis. En pacientes con nefropatías progresivas se observó activación de la vía Notch, pero no en nefropatía hipertensiva o en modelos experimentales de hipertensión. En estudios in vivo e in vitro, Angiotensina II no activó la ruta Notch, mostrando una clara diferencia con otros factores pro¿fibróticos, como TGF¿ß y Gremlin. En conjunto, estos datos sugieren que Gremlin podría ser considerado un nuevo mediador de daño renal a través de la activación de VEGFR2, y sugieren el eje Gremlin/VEGFR2 como una nueva diana terapéutica para enfermedades renales crónicas. Gremlin is a member of the TGF¿ß superfamily and a bone morphogenetic proteins (BMPs) antagonist involved in embryonic development and fibrosis. BMPs independent Gremlin cellular effects have recently been described, some of them mediated by binding to VEGFR2 receptor (vascular endothelial growth factor receptor¿2). Gremlin is re¿expressed in pathological conditions in adults, as previously described by our group in chronic kidney diseases associated with fibrosis and renal failure. The aim of this thesis was to determine the Gremlin actions in the kidney, investigating the receptor involved and the intracellular mechanisms activated, with special attention to the Notch pathway. The results demonstrate that Gremlin binds to and activates the VEGFR2 receptor signaling linked to renal inflammation. Gremlin caused an early activation of the canonical NF¿kB pathway and upregulation of pro¿inflammatory factors, leading to infiltration of monocytes/macrophages and lymphocytes into the kidney. In vitro Gremlin, via VEGFR2, regulated pro¿fibrotic factors, extracellular matrix components and epithelial¿mesenchymal transition related¿events. Moreover, Gremlin is a downstream mediator of TGF¿ß pro¿fibrotic actions. In experimental models of renal injury and in human chronic kidney pathologies, Gremlin induction and VEGFR2 pathway activation in the kidney was found, suggesting that Gremlin/VEGFR2 axis could contribute to the progression of renal damage. Thus, VEGFR2 blockade delayed renal damage progression, associated to Gremlin downregulation, while the canonical VEGFR2 ligand was not modified. The regulation of this process is complex and involves the activation and integration of other intracellular signaling systems. Gremlin activated the Notch signaling pathway in the kidney associated to the up¿regulation of pro¿fibrotic factors and changes in epithelialmesenchymal transition markers. Notch pathway blockade improved experimental renal damage, diminishing fibrosis. In patients with several progressive nephropathies, except in hypertensive nephropathy, renal Notch pathway activation was found. In response to Angiotensin II in vivo and in vitro Notch pathway was not activated, showing a clear difference with others pro¿fibrotic factors, such as TGF¿ß and Gremlin. In sumary, these data suggest that Gremlin through VEGFR2 activation could be considered a novel mediator of kidney damage, and suggests that the Gremlin/VEGFR2 axis could be as a novel therapeutic target for chronic kidney diseases.