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O que faz com que certos indivíduos que experimentam um declínio súbito da função renal desenvolvam doença renal enquanto outros se recuperam? Um novo estudo co-liderado por bioengenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego pode fornecer informações detalhadas – no nível de células individuais – sobre os fatores subjacentes que contribuem para esses resultados divergentes.
Os pesquisadores construíram o maior atlas unicelular do rim humano até o momento, que mapeia estados celulares saudáveis e doentes em mais de 90 pacientes. O atlas destina-se a servir de base para entender melhor a progressão da doença renal após lesão renal aguda, uma condição na qual os rins perdem repentinamente a capacidade de filtrar os resíduos do sangue.
“Queremos entender essa progressão no nível de célula única”, disse o co-autor do estudo, Blue Lake, que conduziu esta pesquisa como cientista do projeto no Departamento de Bioengenharia da UC San Diego. “Ao construir um atlas dos diferentes tipos de células que compõem um rim saudável, bem como rins feridos e doentes, podemos começar a descobrir quais tipos de células podem estar contribuindo para a progressão da doença.
O trabalho, publicado em 19 de julho na revista Naturezafoi liderado em conjunto pelo laboratório do ex-professor de bioengenharia da UC San Diego, Kun Zhang, que agora está no San Diego Institute of Science, Altos Labs, e pesquisadores da Washington University, Indiana University e University of Michigan.
Para construir seu atlas, os pesquisadores analisaram mais de 400.000 células e núcleos de uma ampla gama de amostras renais de indivíduos com rins saudáveis, lesão renal aguda e doença renal crônica.
As tecnologias de sequenciamento de célula única e de núcleo único foram usadas para gerar a expressão de RNA e os perfis de expressão gênica das células. Esses perfis permitiram aos pesquisadores identificar 51 populações diferentes de tipos de células. Usando tecnologias de imagem espacial, os pesquisadores conseguiram mapear onde os diferentes tipos de células estão dispostos no rim.
“Este é o atlas mais abrangente até agora de tipos de células no rim humano”, disse Lake.
Os pesquisadores também descobriram que 28 desses tipos de células são alterados na lesão renal aguda.
O que normalmente acontece quando as células renais são lesionadas é que elas entram em um estado de reparo no qual fazem novas cópias de si mesmas, além de liberar sinais que recrutam células imunes e fibroblastos para curar a área lesionada. Depois, eles retornam ao seu estado celular normal.
Mas com os tipos celulares alterados, o retorno ao estado normal não acontece, descobriram os pesquisadores. Em vez disso, eles ficam presos no estado de reparo. Como resultado, eles continuam a recrutar mais células imunes e fibroblastos. Isso leva à inflamação e à fibrose, o que, por sua vez, leva à progressão da doença e à redução irreversível das funções renais.
“Esses estados de reparo são normalmente importantes para a cura, mas podem se tornar desadaptativos”, disse Lake. “Se eles persistirem ou forem constantemente estimulados, isso fará com que o rim continue em estado de doença”.
Os pesquisadores descobriram que esses tipos de células alteradas, com o chamado “estado de reparo mal-adaptativo”, vivem em duas áreas dos néfrons, que são as principais unidades de filtragem do rim. A primeira área é chamada de túbulo proximal, conhecida de estudos anteriores em camundongos. Este novo estudo revela que uma segunda área nos néfrons, chamada de ramo ascendente espesso, também abriga esses tipos de células alteradas.
“Ficamos surpresos ao ver esse estado de reparo desadaptativo aparecer em células humanas nesta outra área”, disse Lake. “Agora identificamos outra área no rim que pode estar associada à progressão da doença. Esperamos que essas percepções abram caminho para novos desenvolvimentos no campo”.
Os pesquisadores estão construindo a próxima versão de seu atlas renal. Seu objetivo é incluir dados de uma população mais diversificada de pacientes.
Este trabalho foi financiado em parte pelos Institutos Nacionais de Programas de Fundo Comum de Saúde; Instituto Nacional do Coração, Pulmão e Sangue; e o Instituto Nacional de Diabetes e Doenças Digestivas e Renais (NIDDK).
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