Amniotic fluid stem cell therapy in chronic kidney disease progression: the case of Alport syndrome

Negli ultimi anni l’aumento nell’incidenza della Malattia Renale Cronica (Chronic Kidney Disease, CKD) è diventata un importante problema di salute pubblica. Principale manifestazione clinica della CKD è un graduale declino della capacità di filtrazione del rene che termina con lo sviluppo di insufficienza renale terminale (End Stage Renal Disease, ESRD). Infezioni, infiammazioni acute e croniche, malattie genetiche o la presenza di patologie a carico di altri organi, come per esempio il diabete, possono concorrere o essere causa diretta di danno renale. Questi insulti possono portare ad una progressiva perdita della funzione renale fino a raggiungere lo stadio finale di ESRD. Indipendentemente dalle origini eziologiche, la CKD evolve con la progressione di fibrosi glomerulare e interstiziale, apoptosi dei podociti con conseguente distruzione della struttura morfo-funzionale del rene e della sua capacità di filtrazione. L’utilizzo di farmaci (come per esempio gli antiipertensivi ACE inibitori, o inibitori dell'anidrasi carbonica) spesso riesce a rallentare il progresso della malattia ma il trattamento farmacologico risulta essere meno efficace con il progredire dell’ESRD e può risultate nefrotossico con il passare del tempo. La dialisi, trattamento molto invasivo e costoso per la sanità, ed il trapianto con la scarsa disponibilità di organi e la crescente richiesta, hanno spinto alla ricerca di valide alternative con un minor costo sociale ed una maggior compliance da parte dei pazienti. Molti studi si sono focalizzati nella scoperta di nuove fonti di cellule staminali per il trattamento di malattie renali acute e croniche dove le terapie correnti sono insufficienti ed inadeguate. Negli ultimi anni, il liquido amniotico è stato proposto come fonte alternativa per l’isolamento di cellule staminali da poter utilizzare in futuro per la terapia cellulare e, con particolare riguardo, per la rigenerazione del tessuto renale. In particolare, in studi recentemente pubblicati, le cellule staminali da liquido amniotico (AFSC) si sono distinte per la loro potente azione antiinfiammatoria e renoprotettiva, con modulazione della risposta immunitaria in un modello murino di danno renale acuto. Lo scopo di questo lavoro è quello di investigare il ruolo delle cellule staminali da liquido amniotico in un modello animale genetico di danno renale cronico (CKD). Nello specifico, cellule positive per il recettore di membrana CD117 (c-kit) sono state infuse in un modello murino di Sindrome di Alport, riconosciuto come uno dei più utili modelli più utili per lo studio di malattie renali croniche. La Sindrome di Alport è una grave malattia ereditaria e progressiva dovuta a mutazioni che coinvolgono le catene a3, a4 and a5 del collagene di tipo IV. L’assenza di tali catene altera la composizione fisiologica della matrice extracellulare renale (GBM, glomerular basement membrane) e provoca una marcata perdita di funzionalità che conduce a proteinuria e, con il tempo, a perdita dei podociti con conseguente blocco della filtrazione glomerulare. Basandoci sui dati precedentemente ottenuti, in questo lavoro ipotizziamo che le cellule staminali da liquido amniotico abbiano la capacità di rallentare la progressione della CKD, tramite un’azione endocrina e paracrina su vari meccanismi patologici che includono la risposta immunitaria, la fibrosi indotta dall’attivazione di TGF-a . In aggiunta, ipotizziamo che l’azione positiva esercitata dalle cellule da liquido amniotico sia un effetto di mantenimento della struttura glomerulare con conseguente mantenimento della normale capacità di filtrazione. In particolare, una singola infusione di AFSC, amministrata nei primi stadi della malattia, è capace di prolungare la sopravvivenza nel modello murino di circa il 20% con un significativo miglioramento dei parametri fisiologici renali quali livelli di creatinina plasmatica, BUN e proteinuria, oltre due mesi dalla somministrazione. Inoltre, Il tessuto renale degli animali trattati presenta una morfologia normale con lieve sclerosi glomerulare ed una minore deposizione di collagene I, di solito associata a fibrosi interstiziale. A questo si accompagna una minore infiltrazione da parte di macrofagi e altre cellule del sistema immunitario rispetto agli animali non trattati. Una vasta serie di esperimenti è stata quindi effettuata per investigare i meccanismi di azione tramite cui le cellule staminali da liquido amniotico esercitano il loro effetto positivo. Gli animali trattati presentano un maggior numero di podociti se comparati con i topi di controllo. La presenza di cellule infuse nei glomeruli nel tempo, non è stata però accompagnata da differenziazione in podociti e produzione di nuovo collagene, escludendo quindi che il maggiore numero di podociti sia dovuto a proliferazione e differenziazione delle cellule amniotiche. Dati ottenuti tramite esperimenti in vitro confermano l’effetto positivo delle AFSC nella risposta delle cellule del glomerulo all’Angiotensina II , tramite diminuzione nell’espressione del suo recettore di tipo 1 (ANGTR1), esercitando un effetto benefico di protezione delle cellule del golomerulo, in particolare dei podociti. Contemporaneamente, una significativa variazione nel profilo immunostimolatorio è stata rilevata negli animali trattati, che presentavano una diminuzione significativa nell’espressione di molecole quali TNF-a, CCL, CXCL2 e M-CSF, coinvolte nella stimolazione di macrofagi di fenotipo M1, noti per la loro azione pro-fibrotica e pro-infiammatoria. Per concludere, le cellule staminali da liquido amniotico sono capaci di rallentare la progressione della Sindrome di Alport tramite mantenimento del numero di podociti, attivazione di macrofagi M2c pro-rigenerativi a discapito dei pro-fibrotici M1 e modulazione endocrina/paracrina dei segnali cellulari all’interno del rene; favorendo il mantenimento strutturale e funzionale del tessuto renale.