Nefrologia

(Coordinatore: Giovambattista Capasso)


L’obiettivo del laboratorio di Nefrologia Traslazionale è di approfondire le conoscenze sulla fisiopatologia renale per poi suggerire nuovi approcci terapeutici. I nostri interessi di ricerca attuali sono mirati allo studio dell’ipertensione arteriosa, del diabete mellito, delle sindromi poliuriche, della tossicità renale dei farmaci, delle malattie cistiche renali e dei modelli di insufficienza renale acuta. Inoltre, uno dei nostri principali interessi di ricerca è volto allo studio della capacità intrinseca del rene di auto-ripararsi e quindi allo studio delle cellule staminali intra-renali. Per portare avanti questi filoni di ricerca nel laboratorio di Nefrologia Traslazionale vengono analizzati sia modelli animali murini in cui è indotto lo stato patologico grazie all’utilizzo di sostanze nefrotossiche, sia modelli animali geneticamente modificati, in questo modo si può riprodurre eventualmente la malattia renale o le sue alterazioni morfo-funzionali. I modelli animali rappresentano un utile modello di studio per lo sviluppo e la progressione delle patologie, ma soprattutto per la validazione di preparati farmaceutici da utilizzare per prevenire o trattare il danno. A questo proposito il nostro gruppo ha dimostrato l’efficacia di alcuni composti nel prevenire il danno renale indotto dal farmaco più usato nella terapia trapiantologica, la ciclosporina. Sono inoltre in corso sperimentazioni per testare nuovi composti in questo ambito.

Nefrologia translazionale o NET

  • Componenti:

Anna Iervolino - Biogem, anna.iervolino@biogem.it
Sabina Jelen - Biogem, sabina.jelen@biogem.it
Federica Petrillo - Seconda Università di Napoli, federica.petrillo@biogem.it
Federica Prosperi - Seconda Università di Napoli, federica.prosperi@biogem.it
Luigi De La Motte - Seconda Università di Napoli,  luigi.delamotte@biogem.it
Vincenzo Costanzo - Tesista Biogem, vincenzo.costanzo@hotmail.it

  • Principali Partnership Scientifiche ed Industriali:

    Seconda Università degli studi di Napoli, convenzione stipulata tra il Dipartimento di Scienze Cardio-toraciche e respiratorie, ospedale Monaldi di Napoli e il Biogem s.c.a.r.l.

  • Competenze del Gruppo di Ricerca/Laboratorio:

I principali interessi del laboratorio di Nefrologia traslazionale sono:
- la fenotipizzazione di animali transgenici che presentano patologie che alterano la funzionalita’ renale;
- lo studio in vivo di molecole che possono indurre un danno renale;
- lo studio in vivo di nuovi farmaci attivi sulla progressione del danno renale.
- lo studio della capacità di auto-rigenerazione del rene.

Per poter effettuare raggiungere questi obiettivi si procede con studi in vivo e in vitro.
Parametri metabolici di base
Per valutare i parametri metabolici di base i topi vengono posti individualmente in gabbie metaboliche per un periodo di 4 giorni. Dopo i primi 3 giorni di adattamento vengono raccolti i campioni di urine delle 24 ore del quarto giorno e viene monitorato il consumo di acqua e cibo. I topi oggetto del nostro studio sono analizzati contemporaneamente ad animali controllo dello stesso sesso e stessa età. L’urina viene utilizzata per valutare la misurazione degli elettroliti quali Na, K, Cl, Ca, P, Mg, e la proteinuria urinaria. Prelievi di sangue venoso o di sangue arterioso vengono utilizzati per la misurazione dell’ematocrito, della concentrazione degli elettroliti plasmatici e per la misurazione di parametri quali pH, pCO2, pO2, HCO3 e anion gap.

Valutazione istologica della morfologia renale
Gli animali sono anche utilizzati per la raccolta di dati morfologici. Per questo scopo gli animali sono perfusi attraverso incannulazione dell’aorta addominale con una soluzione contenente paraformaldeide. I reni sono poi rimossi, processati in modo standard e inclusi in paraffina. Morfologia dell’organo ed espressione selettiva di alcuni costituenti viene valutata attraverso saggi di immunoistochimica.

Dissezione macroscopica e microscopica dei distretti renali.
-Macroscopica: dopo il sacrificio i reni sono decapsulati e tagliati in modo da ottenere delle sezioni comprendenti l’intero asse cortico-midollare. Da queste sono isolate le porzioni della corticale esterna e della midollare interna ed esterna.
-Isolamento dei singoli tubuli renali: Questa metodica consente di isolare i distretti del nefrone (glomeruli, tubuli prossimali, porzione ascendente dell’ansa di Henle, tubuli distali e dotti collettori). La tecnica prevede la perfusione dei reni con una soluzione di collagenasi e proteasi. A perfusione avvenuta i reni sono asportati e la porzione renale di interesse è prelevata. Il tessuto subirà ulteriore digestione, la sospensione ottenuta contiene come parte solida i vari distretti del nefrone, che sono poi isolati allo stereomicroscopio. L’isolamento dei tubuli renali consente di ottenere campioni di tessuto estremamente omogenei sia dal punto di vista morfologico che molecolare. I campioni isolati sono opportunamente trattati per l’estrazione di proteine, RNA.

Micropuntura
La micropuntura è una metodica altamente specializzata che permette la valutazione del flusso renale direttamente a livello delle singole porzioni del nefrone. Dopo l’isolamento di specifici tratti del nefrone, quali tubulo contorto prossimale, ansa di Henle e tubulo distale, grazie all’utilizzo di micropipette viene iniettato un liquido di perfusione a monte del tubulo, liquido poi raccolto a valle del tratto e analizzato. Dall’analisi si ottengono informazioni sul flusso della porzione del nefrone oggetto del nostro studio, sul tipo di assorbimento e secrezione, e nel caso in cui si iniettano molecole o farmaci, sui meccanismi indotti da queste sostanze.

  • Attrezzature a disposizione del Gruppo di Ricerca/Laboratorio: pompa di infusione, centrifuga per ematocrito, trasduttore di pressione, stereomicroscopio, lettino termostatato, lettore di elettroliti sierici, set per microchirurgia.

Risultati ottenuti

    • 1. Cistogenesi in un modello murino cKO per Dicer nel rene in toto

Nel modello murino cKO per Dicer1 (Dicerflox/flox; Pax8Cre/+) l’inattivazione della proteina è a livello renale e tiroideo, provocando in questi due organi l’alterazione della biogenesi dei miRNA. A livello tiroideo l’inattivazione di Dicer causa ipotiroidismo primario (Frezzetti et al. 2011). A due mesi nei reni dei cKO sono visibili numerose cisti e una marcata fibrosi interstiziale. Dal punto di vista funzionale i cKO presentano un forte difetto di concentrazione dell’urina e una marcata proteinuria. La formazione delle cisti si associa ad una graduale scomparsa del cilio primario. Lo studio dei meccanismi molecolari alterati che provocano l’insorgenza delle cisti renali ci ha permesso di individuare alterazioni del pathways GSK3β/β-catenin.

    • 2. β1 integrina e’ fondamentale per il processo di concentrazione delle urine

La β1 integrina è un recettore che media l’interazione tra cellula e matrice extracellulare. Per determinare il ruolo di questa integrina nel rene è stato generato un modello murino cKO (Itgb1flox/flox; Pax8 Cre/+) in cui la proteina è deleta lungo tutto il nefrone. I reni dei topi cKO in età adulta presentano una forte idronefrosi e dilatazioni dei dotti collettori, del Tal e del tubulo contorto distale. Studi dei parametri fisiologici ci hanno permesso di identificare un forte difetto della concentrazione delle urine, associato ad una graduale down-regulazione dell’Aqp2.

    • 3. miRNA: targets terapeutici per acquaresi

Per studiare il ruolo dei miRNA nei dotti collettori è stato generato un modello murino cKO per Dicer specifico per le cellule principali (Dicerflox/flox; AQP2+/Cre). L’AQP2 è il canale per l’acqua più strettamente legato al processo di concentrazione delle urine tanto che mutazioni di questa proteina causano il diabete insipido. Studi preliminari su questo modello murino hanno permesso di evidenziare una massiva poliuria in topi cKO di circa due mesi, lo sviluppo di idronefrosi massiva e prematura morte dei topi entro i 3 mesi. Il progetto e’ in corso per la definizione dei nuovi target molecolari di questo processo.

    • 4. Plasticita’ cellulare del dotto collettore come meccanismo di auto-riparazione

Il dotto collettore renale è costituito da due tipi cellulari, le cellule principali (PC) e quelle intercalate (IC). Entrambe originano da comuni precursori staminali non ben identificati nel rene adulto. Le IC sono estremamente plastiche. Possono, infatti, mutare il loro assetto fenotipico da acido a base secretivo dello stato acido-base sistemico. Alcune evidenze, in vitro, suggeriscono che le PC possono convertire in IC. Abbiamo precedentemente mostrato che il litio induce la comparsa di tipi cellulari con caratteristiche intermedie sia alle PC che alle IC.Abbiamo generatotopi esprimenti selettivamente YFP nelle PC per poterne seguirne i cambiamenti morfologici e fenotipici durante il trattamento con litio. L’eventuale espressione di marcatori propri delle IC in cellule YFP marcate comproverebbe l’eventuale conversione delle PC in IC.

    • 5. Nuovi target molecolari di ipertensione in un modello di ipertensione sale sensibile (ratti NA)

Polimorfismi dell’alpha adducina sono legati allo sviluppo di ipertensione arteriosa nell’uomo. Dallo studio di ratti portatori di una mutazione della alpha adducina determinante ipertensione arteriosa, stiamo determinando qual e’ il meccanismo patogenetico che determina lo sviluppo di ipertensione arteriosa in questi animali. Dati preliminari mostrano un ruolo chiave di diretta interazione molecolare della alpha adducina con il trasportatore Na/Cl tiazide sensibile (NCC). Questa interazione modifica lo stato di fosforilazione e quindi di attivazione della NCC.

Contributi a Biogem Campus
Giovambattista Capasso, gb.capasso@unina2.it
Short CV: 1974 laurea in medicina e chirurgia voto 110/110 e lode, 1977 Specializzazione in Nefrologia Medica, 1986 Specializzazione in Pediatria, 1980-1992 Ricercatore 1° Facoltà di Medicina,­ Università Federico II di Napoli, 1992-1998 Ricercatore di Nefrologia Facoltà di Medicina,­ Seconda Università di Napoli, 1998-2005 Professore Associato in Nefrologia Seconda Università di Napoli, 2005 ad oggi Professore Ordinario di Nefrologia Seconda Università di Napoli.


Principali Pubblicazioni e Materiali disponibili in download

Afferenza

Autori, titolo e rivista

anno

prop

Iervolino A, Trepiccione F, Petrillo F, Spagnuolo M, Scarfò M, Frezzetti D, De Vita G, De Felice M, Capasso G., Selective dicer suppression in the kidney alters GSK3β/β-catenin pathways promoting a glomerulocystic disease., PLoS One. 2015 Mar 23

2015

  Early targets of lithium in rat kidney inner medullary collecting duct include p38 and ERK1/2.Trepiccione F, Pisitkun T, Hoffert JD, Poulsen SB, Capasso G, Nielsen S, Knepper MA, Fenton RA, Christensen BM. Kidney Int. 2014 2014
  Evaluation of cellular plasticity in the collecting duct during recovery from lithium-induced nephrogenic diabetes insipidus. Trepiccione F, Capasso G, Nielsen S, Christensen BM. Am J Physiol Renal Physiol. 2013 Sep 2013
  A new recombinant MnSOD prevents the cyclosporine A-induced renal impairment. Damiano S, Trepiccione F, Ciarcia R, Scanni R, Spagnuolo M, Manco L, Borrelli A, Capasso C, Mancini R, Schiattarella A, Iervolino A, Zacchia E, Bata-Csere A, Florio S, Anastasio P, Pollastro R, Mancini A, Capasso G. Nephrol Dial Transplant. 2013 2013
  Genomics and proteomics: how long do we need to reach clinical results? Matafora V, Bachi A, Capasso G. Blood Purif. 2013 2013
  Hypertension and renal calcium transport. Petrazzuolo O., Trepiccione F., Zacchia M., Capasso G.:J Nephrol. Vol. 23/S 16: pag. S112-S117 (2010) 2010
  Genomic and proteomic approaches to renal cell carcinoma. Zacchia M., Vilasi A., Capasso A., Morelli F., De Vita F. Capasso G.: J Nephrol Mar-Apr;24(2):155-64 (2010). 2010