Παθογενετικοί μηχανισμοί στην ιδιοπαθή IgA νεφροπάθεια: ο θεραπευτικός ρόλος των ω3 - λιπαρών οξέων

Abstract

IgA nephropathy is the most common form of primary glomerulopathy worldwide. Incidence of the disease ranges from 2 to 50% of all renal biopsies, with great variation in different geographic regions. Polymeric IgA mesangial deposition is the hallmark of the disease. Microscopic appearances on renal histology include a wide spectrum of changes, predominantly those of mesangial cell hyperplasia, mesangial matrix expansion and tubulointerstitial fibrosis. Patients usually present with micro- or macroscopic hematuria, hypertension and mild proteinuria, with well preserved or mildly impaired renal function. Once thought benign, IgA nephropathy has been shown to be potentially associated with progression to end stage renal failure in 20-25% of cases within 20-30 years. The factors and mechanisms implicated in the evolution and progression of the disease are poorly understood. No consensus exists at present on the optimum type of therapy, and the preferred choice in most centers appears to be supportive. In the first part of the study we endeavour to elucidate some of the mechanisms that contribute to pathogenesis of the disease and resulting impairment of renal function. Investigation has been focused in the role of cell-mediated immunity, growth factors, adhesion molecules and terminal complement component (C5b-9). In the second part, the effect of omega3 fatty acids, (fish oils) on renal function was assessed, as compared with symptomatic treatment alone. In addition, an attempt was made to elaborate on the possible mechanisms of the beneficial effect of fish oils in retarding/halting further decline in renal function In the first part of the study, 48 patients with primary IgA nephropathy were included. Diagnosis was established with renal biopsy. Mean age of patients at the time of diagnosis was 36 years (range 17-67), mean blood pressure (MBP) 105±15mmHg, mean serum creatinine l,9±l,5mg/dl, mean glomerular filtration rate (GFR) 77,5±33ml/min and mean urine protein excretion l,3±l,6g/24hr. 24/48 patients (50%) presented with renal failure, and 4/48 (8%) with nephrotic syndrome. On light microscopy we evaluated the degree or severity of several histologic lesions such as mesangial hyperplasia, mesangial matrix expansion, glomerulosclerosis and percentage of cellular/fibrotic crescents in glomeruli, degree of arteriosclerosis, tubulointerstitial infiltration of inflammatory cells, and tubulointerstitial fibrosis. An indirect immunoperoxidase method was used to calculate the numbers of macrophages, a-SMA (+) and PCNA (+) cells, the expression of integrins a3βl and LFA-lβ, adhesion molecule ICAM-1, growth factors TGF-βl and PDGF-BB and of terminal complement component C5b-9. Finally, we studied the correlation between clinical, histologic and immunohistochemistry findings at the time of diagnosis. Macrophages were the predominant cell population in glomeruli. There was a positive correlation between infiltration of macrophages and the number of LFA-lβ (+) cells, the expression of ICAM-1, and a3βl integrin and the deposition of C3 complement component. Glomerular expression of a3βl integrin correlated positively with the number of macrophages and a-SMA (+) cells in glomeruli and the expression of a3βl integrin, and TGF-βl in tubulointerstitium. Glomerular expression of C5b-9 had a positive correlation with the number of PCNA (+) cells and TGF-βl expression in the glomeruli and the tubulointerstitial expression of TGF-βl, a3βl integrin and C5b-9 as well as the severity of tubulointerstitial inflammatory infiltration and fibrosis. The degree of glomerulosclerosis correlated well with the degree of mesangial matrix expansion and the glomerular C5b-9 deposition. There was a direct correlation between mesangial matrix expansion and the degree of mesangial hyperplasia. According to our findings, in plgAN, mesangial deposition of C3 component plays a central role in mesangial hyperplasia and glomerular inflammatory infiltration. Other mechanisms implicated in the progression of glomerulosclerosis are a) proteinuria and the following mesangial matrix expansion, b) the interaction between macrophages and a3βl integrin and the subsequent activation of myofibroblasts and c) increased TGF-βl production and action followed by formation of C5b-9. The severity of tubulointerstitial fibrosis correlated directly with the degree of proteinuria and the severity of glomerulosclerosis. Proteinuria correlated with the tubulointerstitial inflammatory infiltration. Macrophages were the main cellular population in the tubulointerstitium. They correlated positively with a3βl integrin and C5b-9 expression and the number of PCNA (+) cells. These findings suggest that glomerulosclerosis plays a central role in the progression of tubulointerstitial fibrosis. Glomerulosclerosis with the resultant proteinuria leads to activation of tubulointerstitial cells. Macrophages in the tubulointerstitium may subsequently, interact with a3β1 integrin and myofibroblasts or induce C5b-9 and TGF-βl production and activation. Glomerular deposition of a3βl integrin and C5b-9 may also contribute to the above mechanisms by activation of tubulointerstitial cells, especially macrophages. Our findings thus provide compelling evidence that the degree of renal impairment at the time of diagnosis correlates with the severity of glomerulosclerosis as well as the tubulointerstitial macrophage infiltration. In the second part of the study, the effect of fish oil in disease progression was evaluated. Fourty-two patients were randomized to receive either fish oils (Group A, 20 patients) or symptomatic treatment (Group B, 22 patients). Patients in the two groups were similar in terms of clinical, biochemical, histological and immunohistological findings. The follow up period was 59±29 months (range 14-110). At the end of follow up, patients in group A had significantly lower proteinuria levels and better preservation of renal function with a slight increase in GFR, which however was not statistically significant. In group Β there were no significant changes in proteinuria and renal function deteriorated. The effect of ACEIs was also evaluated retrospectively. ACEIs did not have any effect on either proteinuria or renal function, when used as monotherapy. Fish oil given as monotherapy resulted in an improvement in renal function, without, however, any significant effect on proteinuria. The combination of fish oil with ACEI had the most profound beneficial effect on proteinuria level as well as the improvement of renal function. In group B, serum creatinine at the end of the study correlated directly with the extent of glomerulosclerosis, the severity of tubulointerstitial fibrosis, and the tubulointerstitial expression of TGF-βl. In group A the above correlations were not evident at the end as they were in the beginning of the study. Our findings therefore suggest that fish oils may attenuate severity of glomerulosclerosis and interstitial fibrosis probably by affecting the production of TGF-ßl or its action in the tubulointerstitium.

H IgA νεφροπάθεια αποτελεί παγκοσμίως τη συχνότερη πρωτοπαθή σπειραματοπάθεια, με συχνότητα που κυμαίνεται ανάλογα με τη γεωγραφική περιοχή, από 2 έως και 50% των νεφρικών βιοψιών. Η νόσος χαρακτηρίζεται από εναπόθεση πολυμερούς IgA ανοσοσφαιρίνης στο μεσάγγειο και ιστολογικά παρατηρείται ένα ευρύ φάσμα αλλοιώσεων μεταξύ των οποίων προέχουν η μεσαγγειακή υπερπλασία, αύξηση της μεσαγγειακής ουσίας, και διάμεσο-σωληναριακή ίνωση. Συνηθέστερα η νόσος εμφανίζει μικρό- ή/και μακροσκοπική αιματουρία, ήπια λευκωματουρία, αρτηριακή υπέρταση και φυσιολογική ή ελαφρά επηρεασμένη νεφρική λειτουργία. Η εξέλιξη της IgAN ποικίλει και ποσοστό 20-25% των ασθενών καταλήγει σε τελικό στάδιο νεφρικής ανεπάρκειας μετά από παρέλευση 20-30 ετών. Οι μηχανισμοί που ευθύνονται τόσο για την εμφάνιση της νόσου όσο και κατά την εξέλιξη της προς νεφρική ανεπάρκεια δεν έχουν ακόμηδιερευνηθεί επαρκώς. Επιπλέον όμως μέχρι σήμερα δεν υπάρχει καθιερωμένη μορφή θεραπείας της IgAN και πολλά κέντρα προτιμούν να αντιμετωπίζουν τους ασθενείς αυτούς συμπτωματικά. Στο πρώτο μέρος της παρούσας μελέτης έγινε προσπάθεια διευκρίνησης των μηχανισμών που συμμετέχουν στην παθογένεια και εξέλιξη της νεφρικής βλάβης και κυρίως στο ρόλο των μηχανισμών της κυτταρικής ανοσίας, στη δράση των αυξητικών παραγόντων, των μορίων προσκόλλησης και του τελικού συμπλέγματος C5b-9 του συμπληρώματος. Στο δεύτερο μέρος της μελέτης εκτιμήθηκε η επίδραση της χορήγησης ω3-λιπαρών οξέων στην εξέλιξη της νεφρικής λειτουργίας των ασθενών και τα αποτελέσματα αυτά συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα της ομάδας ελέγχου. Επιπλέον έγινε προσπάθεια διευκρίνησης των μηχανισμών μέσω των οποίων ασκείται η δράση της θεραπευτικής αυτής αγωγής. Για το σκοπό του πρώτου μέρους μελετήθηκαν προοπτικά 48 ασθενείς με πIgAN στους οποίους η διάγνωση τέθηκε με βιοψία νεφρού. Η μέση ηλικία των ασθενών κατά τη διάγνωση της νόσου ήταν 36 χρόνια (17-67), η ΜΑΠ 105±15mmHg, η μέση τιμή κρεατινίνης ορού l,9±l,5mg/dl, ο μέσος ρυθμός σπειραματικής διήθησης 77,5±33ml/min και η μέση απέκκριση λευκώματος στα ούρα l,3±l,6g/24hr. Νεφρική ανεπάρκεια εμφάνιζαν 24/48 ασθενείς (50%) και νεφρωσικό σύνδρομο 4/48 (8%) ασθενείς. Στη μελέτη με κοινό μικροσκόπιο εκτιμήθηκε στα μεν σπειράματα ο βαθμός της μεσαγγειακής υπερπλασίας και της αύξησης της μεσαγγειακής ουσίας, η έκταση της σπειραματοσκλήρυνσης και το ποσοστό των μηνοειδών σχηματισμών, στο δε ΔΣΧ ο βαθμός της αρτηριοσκλήρυνσης, η φλεγμονώδης διήθηση του διάμεσου ιστού και των ουροφόρων σωληναρίων και η έκταση της ίνωσης του ΔΣΧ. Παράλληλα, με τη χρήση ειδικών μονοκλωνικών αντισωμάτων εκτιμήθηκε η έκταση της κυτταρικής διήθησης του νεφρικού ιστού από μακροφάγα, η ένταση της έκφρασης της α3β1 και της LFA-lβ ιντεγκρίνης, η ένταση της έκφρασης του ICAM-1, ο αριθμός των a-SMA(+) και PCNA(+) κυττάρων, των αυξητικών παραγόντων TGF-βl και PDGF και του τελικού συμπλέγματος C5b-9 του συμπληρώματος. Τέλος, έγιναν παθολογοανατομικές και κλινικοπαθολογοανατομικές συσχετίσεις μεταξύ ιστολογικών, ανοσοϊστοχημικών και κλινικών ευρημάτων των ασθενών κατά τη διάγνωση της νόσου. Τα μακροφάγα αποτελούσαν τον κύριο κυτταρικό πληθυσμό των σπειραμάτων και ο αριθμός τους σχετιζόταν θετικά με τον αριθμό τωνLFA-lβ (+) κυττάρων, με την έκφραση του ICAM-1, της α3β1 ιντεγκρίνης και του C3 κλάσματος του συμπληρώματος. Η σπειραματική έκφραση της α3β1 ιντεγκρίνης εμφάνιζε θετική συσχέτιση με τον αριθμό των a-SMA(+) κυττάρων τόσο στα σπειράματα, όσο και στο ΔΣΧ, τον αριθμό των μακροφάγων στα σπειράματα, και την διάμεσο-σωληναριακή έκφραση της α3β1 ιντεγκρίνης και του TGF-βl. Η σπειραματική έκφραση του C5b-9 σχετιζόταν θετικά με τον αριθμό των PCNA(+) κυττάρων και την έκφραση του TGF-βl στα σπειράματα, τη φλεγμονώδη διήθηση και τη βαρύτητα της ίνωσης του ΔΣΧ, και την έκφραση των TGF-βl, α3β1 και C5b-9 στο ΔΣΧ. Η έκταση της σπειραματοσκλήρυνσης σχετιζόταν θετικά με το βαθμό αύξησης της μεσαγγειακής ουσίας και την εναπόθεση C5b-9 στα σπειράματα. Παράλληλα ο βαθμός αύξησης της μεσαγγειακής ουσίας είχε θετική συσχέτιση με την ένταση της μεσαγγειακής υπερπλασίας. Σύμφωνα με τα ευρήματα μας, η μεσαγγειακή εναπόθεση του C3 αποτελεί ενδεχομένως το πρώτο βήμα που οδηγεί σε μεσαγγειακή υπερπλασία και διήθηση από φλεγμονώδη κύτταρα στα σπειράματα ασθενών με IgAN. Στη συνέχεια, βασικούς μηχανισμούς σπειραματοσκλήρυνσης αποτελούν α) η λευκωματουρία και η συνοδός αύξηση της μεσαγγειακής ουσίας, β) η αλληλεπίδραση μεταξύ μακροφάγων και α3β1 ιντεγκρίνης που έχει ως αποτέλεσμα ενεργοποίηση των μυοϊνοβλαστών και γ) ο σχηματισμός C5b-9 μέσω αύξησης της παραγωγής και δράσης του TGF-βl. Η βαρύτητα της ίνωσης του ΔΣΧ σχετιζόταν θετικά με το βαθμό σπειραματοσκλήρυνσης και τη βαρύτητα της λευκωματουρίας. Παράλληλα, η λευκωματουρία παρουσίαζε θετική συσχέτιση με την ένταση της φλεγμονώδους κυτταρικής διήθησης του ΔΣΧ. Τα μακροφάγα αποτελούσαν τον κύριο κυτταρικό πληθυσμό του ΔΣΧ και σχετιζόταν θετικά με την έκφραση της α3β1 ιντεγκρίνης και του C5b-9, αλλά και με τον αριθμό των PCNA (+) κυττάρων. Με βάση τα ευρήματα αυτά βασικό μηχανισμό στην πρόκληση της ίνωσης του ΔΣΧ αποτελεί η σπειραματοσκλήρυνση. Η επακόλουθη λευκωματουρία οδηγεί σε ενεργοποίηση των κυττάρων του ΔΣΧ. Στη συνέχεια τα μακροφάγα του ΔΣΧ παίζουν καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη της ίνωσης, είτε απευθείας, είτε έμμεσα, μέσω αλληλεπίδρασης με τις α3β1 ιντεγκρίνες και τους μυοϊνοβλάστες ή μέσω του C5b-9 και του TGF-βl. Άλλοι σπειραματικοί παράγοντες που ενισχύουν τους μηχανισμούς αυτούς είναι ενδεχομένως η α3β1 ιντεγκρίνη και το C5b-9 μέσω ενεργοποίησης των κυττάρων του ΔΣΧ και κυρίως των μακροφάγων. Η σημασία των ευρημάτων ενισχύεται από το γεγονός ότι ο βαθμός έκπτωσης νεφρικής λειτουργίας κατά τη διάγνωση της νόσου, παρουσίαζε υψηλή συσχέτιση τόσο με τη βαρύτητα της σπειραματοσκλήρυνσης όσο και με την έκταση της διήθησης του ΔΣΧ από μακροφάγα. Στο δεύτερο μέρος της μελέτης εκτιμήθηκε η επίδραση της αγωγής με ω3-λιπαρά οξέα στην εξέλιξη της νόσου. Στην προοπτική τυχαιοποιημένη αυτή μελέτη 42 ασθενείς με τη νόσο ταξινομήθηκαν τυχαία σε δύο ομάδες. Στην ομάδα Α (20 ασθενείς) χορηγήθηκαν ω3-λιπαρά οξέα, ενώ η ομάδα Β (22 ασθενείς) ακολούθησε συμπτωματική αντιμετώπιση. Μεταξύ των ασθενών των δύο ομάδων δεν υπήρχαν διαφορές ως προς τα κλινικά, βιοχημικά, ιστολογικά και ανοσοϊστοχημικά ευρήματα. Η διάρκεια της περιόδου θεραπείας ήταν 59±29 (14-119) μήνες. Στο τέλος της παρακολούθησης, στην ομάδα Α η βαρύτητα της λευκωματουρίας παρουσίασε σημαντική μείωση, ενώ ο ρυθμός σπειραματικής διήθησης (ΡΣΔ) παρουσίασε μικρή αλλά μη σημαντική αύξηση. Στην ομάδα Β ο βαθμός της λευκωματουρίας δεν μεταβλήθηκε σημαντικά, ενώ παρατηρήθηκε πτώση στο ΡΣΔ. Η επίδραση των αΜΕΑ ελέγχθηκε αναδρομικά και διαπιστώθηκε ότι η χορήγηση μόνο αΜΕΑ δεν επηρέαζε σημαντικά τη λευκωματουρία ούτε επιδρούσε στην εξέλιξη της νεφρικής βλάβης. Η χορήγηση ω3-λιπαρών οξέων ως μονοθεραπεία είχε ευνοϊκή δράση στη νεφρική λειτουργία, χωρίς σημαντική ύφεση της λευκωματουρίας. Η σύγχρονη χορήγηση αΜΕΑ και ω3-λιπαρών οξέων είχε τα καλύτερα αποτελέσματα τόσο στην αύξηση του ΡΣΔ, όσο και στην ελάττωση της λευκωματουρίας. Η κρεατινίνη του ορού στο τέλος της παρακολούθησης στην ομάδα Β εξακολουθούσε να σχετίζεται με την έκταση της σπειραματοσκλήρυνσης, τη βαρύτητα της ίνωσης του ΔΣΧ και την διάμεσο-σωληναριακή έκφραση του TGF-βl κατά τη διάγνωση της νόσου. Στην ομάδα Α οι συσχετίσεις αυτές είχαν εξαλειφθεί στο τέλος της περιόδου παρακολούθησης, γεγονός που μπορεί να σημαίνει ότι τα ω3-λιπαρά οξέα εξασκούσαν τα ευνοϊκά τους αποτελέσματα μέσω της ανασταλτικής τους δράσης στον TGF-βl ο οποίος παίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της σκλήρυνσης στο νεφρικό ιστό.