Protein Uptake at Glomerular Level: Possible Involvement of an Endocytic Machinery in Cell Culture and in Patients with Lupus Nephritis

ClC-5, megalina (LRP2), cubilina, Disabled 2 (Dab2) ed Amnionless (AMN) fanno parte del complesso molecolare coinvolto a livello del tubulo prossimale nel recupero delle proteine a basso peso molecolare e dell’albumina mediante endocitosi. È già stata riportata la presenza di ClC-5, megalina e cubilina a livello dei podociti in biopsie renali umane. Inoltre è stato dimostrato che i podociti sono in grado di internalizzare l’albumina attraverso un meccanismo di endocitosi. Il mancato funzionamento di questo sistema può portare a proteinuria, che è una delle prime manifestazioni del coinvolgimento renale nel Lupus Eritematoso Sistemico (LES). È quindi ragionevole supporre che vi possa essere un coinvolgimento di questo sistema nel meccanismo di uptake delle proteine da parte dei podociti. Gli scopi di questo studio sono stati di esplorare la presenza dei componenti del sistema tubulare di endocitosi delle proteine in podociti umani in coltura e di valutare se e come l’albumina ne modulasse l’espressione. Inoltre, si è voluto indagare l’espressione di ClC-5, megalina e cubilina sia a livello glomerulare che tubulare in biopsie renali di pazienti con nefrite lupica, valutando una possibile relazione con i dati clinici. Abbiamo verificato la presenza di un meccanismo di uptake in podociti umani in coltura attraverso esperimenti di time-lapse con basse dosi di FITC-BSA (10 µg/ml) ed abbiamo osservato l’inizio del processo di internalizzazione in un periodo di tempo variabile dalle 2 alle 15 ore. Per caratterizzare il tipo di cinetica di uptake della FITC-BSA, i podociti sono stati stimolati a differenti tempi (30 min e 2 ore) e dosi (10 µg/ml, 100 µg/ml and 1 mg/ml) mantenendo la coltura a 37°C o 4°C. Si è osservato un aumento significativo della fluorescenza dose-dipendente rispetto al controllo dopo 2 ore dalla stimolazione con una tipica cinetica di internalizzazione recettore-mediata poiché veniva inibita a 4°C. Abbiamo osservato la presenza di ClC-5, Dab2 e AMN oltre a quella di megalina e cubilina in podociti umani in coltura in condizioni basali mediante tecniche di immunoistochimica (IHC) ed immunofluorescenza (IF) ed abbiamo dimostrato la co-localizzazione dei due recettori con l’albumina fluorescente. Per valutare se l’ambiente proteinurico fosse in grado di modulare l’espressione di CLCN5, LRP2, CUBN, DAB2 ed AMN, i podociti umani sono stati stimolati con concentrazioni crescenti di BSA (range 10 µg/ml - 30 mg/ml) e l’espressione dell’RNA messaggero è stata valutata a tempi diversi (2, 4, 8, 24, 48 and 72 hours). Mediante analisi in Real Time PCR, abbiamo osservato un aumento significativo tempo e dose-dipendente di CLCN5, CUBN ed AMN ed un aumento di DAB2 solamente alle 24 ore. Abbiamo raccolto 23 biopsie renali di pazienti con LES, 6 biopsie di controllo ed un caso di Minimal Change Disease. Come parametri clinici abbiamo considerato la proteinuria e la terapia farmacologica. Mediante IHC ed IF abbiamo analizzato l’espressione proteica di ClC-5, megalina e cubilina in sezioni seriali. La quantificazione eseguita mediante analisi morfometrica ha rivelato una correlazione diretta dell’espressione di tutte le molecole in analisi tra il compartimento tubulare e glomerulare, evidenziando una stretta relazione tra i due compartimenti indipendentemente dai livelli di proteinuria. Inoltre, dati preliminari su pazienti privi di terapia farmacologica (ACEi/ARB o immunosoppressivi) hanno mostrato un trend positivo tra l’espressione di queste molecole a livello glomerulare. Curiosamente, abbiamo evidenziato l’espressione di megalina e cubilina in cellule parietali della capsula (PECs) con morfologia ipertrofica in alcuni pazienti LES che, mediante esperimenti di caratterizzazione, abbiamo identificato come una nuova sottopopolazione con un fenotipo intermedio tra cellule mature e progenitrici. Concludendo, per la prima volta abbiamo dimostrato che i podociti umani sono naturalmente predisposti ad effettuare l’endocitosi dell’albumina attraverso un meccanismo recettore-mediato. Inoltre, l’overload proteico è in grado di aumentare l’espressione di CLCN5, CUBN ed AMN in queste cellule. Studi funzionali per dimostrare il ruolo di cubilina nel processo di uptake dell’albumina hanno sottolineato la sua partecipazione in questo meccanismo anche se, verosimilmente, non è l’unico pathway coinvolto. Ulteriori studi saranno necessari per analizzare quali altre molecole possano essere chiamate in causa in questo meccanismo. Per la prima volta abbiamo dimostrato la presenza di ClC-5, megalina e cubilina in glomeruli di pazienti con LES, MCD e controlli, confermando i dati in vitro. Inoltre, nelle biopsie dei pazienti LES abbiamo evidenziato una stretta relazione tra i due compartimenti renali nell’espressione dei componenti di questo sistema, supportando l’idea di una partnership tra cellule tubulari e glomerulari nell’uptake dell’albumina attraverso lo stesso meccanismo di internalizzazione. In aggiunta, dati preliminari ottenuti da pazienti privi di terapia con ACEi/ARB o immunosoppressivi ci ha fatto supporre che il trattamento farmacologico possa influire sull’espressione di questo sistema a livello glomerulare. Le differenze osservate tra lo studio in vivo e quello in vitro, in particolare riguardo l’espressione di megalina, suggeriscono il coinvolgimento di altre cellule del glomerulo oltre ai podociti. Infine, l’espressione di megalina e cubilina nelle PECs dei pazienti LES è un dato molto interessante ma complesso, poiché gli esperimenti di caratterizzazione hanno identificato una sottopopolazione con un fenotipo intermedio tra cellule mature e progenitrici. Ulteriori studi dovranno essere condotti per meglio caratterizzare il ruolo di queste cellule con doppia positività e la loro correlazione con i dati clinici o di progressione della malattia.