Efeito do ambiente urêmico em células endoteliais humanas e na formação de vesículas extracelulares : papel da toxina N-óxido de trimetilamina (TMAO)

Abstract

Resumo: A doença renal crônica (DRC) é caracterizada pela perda progressiva da função renal com elevada morbimortalidade, sobretudo por doenças cardiovasculares, frequentemente associadas à disfunção endotelial. Essa disfunção é marcada por aumento da permeabilidade vascular, perda de adesão celular e alterações nas junções intercelulares, sendo fortemente influenciada pelo acúmulo de toxinas urêmicas que se acumulam na circulação em função da falha da função renal, tais como o p-cresil sulfato (PCS), indoxil sulfato (IS) e N-óxido de trimetilamina (TMAO), que atuam de forma ativa na patogênese da DRC ao induzir diversos efeitos em órgãos e tecidos. No presente estudo, in vitro demonstramos um mecanismo onde o TMAO induz disfunção endotelial por meio da redução da viabilidade celular, diminuição da expressão de proteínas de adesão célula-célula tais como VE-caderina e aumento de sua fosforilação em tirosina 658, resultando em maior permeabilidade e menor adesão à proteínas célula-matriz tais como a fibronectina. Outro efeito destas toxinas é a indução da formação de vesículas extracelulares (VEs). Observamos que células endoteliais tratadas com PCS, IS e TMAO em concentrações urêmicas produzem VEs com expressão de marcadores clássicos, tais como CD63, CD9, ALIX, TSG101, HSP70. As VEs induzidas pelas toxinas foram capazes de diminuir a viabilidade celular, contudo apenas VEs-controle e VEs-IS promoveram redução dose dependente da viabilidade endotelial. Estes achados conectam diretamente toxinas urêmicas à disfunção endotelial e destacam as VEs como mediadores ativos neste processo, oferecendo perspectivas para futuras estratégias terapêuticas visando reduzir complicações cardiovasculares em pacientes com DRC

Abstract: Chronic kidney disease (CKD) is characterized by the progressive loss of renal function and high morbidity and mortality, particularly due to cardiovascular diseases, which are frequently associated with endothelial dysfunction. This dysfunction is marked by increased vascular permeability, loss of cell adhesion, and alterations in intercellular junctions, and is strongly influenced by the accumulation of uremic toxins in the circulation as a consequence of renal failure, such as p-cresyl sulfate (PCS), indoxyl sulfate (IS), and trimethylamine N-oxide (TMAO). These toxins actively contribute to CKD pathogenesis by inducing multiple effects in different organs and tissues. In the present in vitro study, we demonstrated a mechanism by which TMAO induces endothelial dysfunction through reduced cell viability, decreased expression of cell cell adhesion proteins such as VE-cadherin, and increased phosphorylation at tyrosine 658, resulting in increased permeability and reduced adhesion to cell–matrix proteins such as fibronectin. Another effect of these toxins is the induction of extracellular vesicle (EV) formation. We observed that endothelial cells treated with PCS, IS, and TMAO at uremic concentrations produced EVs expressing classical markers such as CD63, CD9, ALIX, TSG101, and HSP70. The toxin-induced EVs were able to reduce cell viability; however, only control EVs and IS-induced EVs promoted a dose dependent reduction in endothelial viability. These findings directly link uremic toxins to endothelial dysfunction and highlight EVs as active mediators in this process, offering perspectives for future therapeutic strategies aimed at reducing cardiovascular complications in patients with CKD