Biomarcadores traslacionales de modelos in vitro e in vivo de daño renal: Una perspectiva para abordar nefrotoxicidad desde múltiples factores etiológicos / Biomarcadores traslacionales de modelos in vitro e in vivo de daño renal: Una perspectiva para abordar nefrotoxicidad desde múltiples factores etiológicos

RESUMEN

La prevalencia de enfermedad renal ha aumentado considerablemente en la última década y está previsto que crezca en los próximos años. Recientemente, diversos modelos se han utilizado para entender los procesos fisiopatológicos de daño renal y para la búsqueda de futuros candidatos farmacológicos. El objetivo de esta revisión es proporcionar una descripción de la evidencia actual de modelos in vitro e in vivo de nefrotoxicidad, nefropatía diabética y deshidratación, y los fundamentos de las principales vías de señalización fisiopatológicas, con el fin de proponer biomarcadores candidatos para futura investigación farmacológica. Actualmente, los roedores constituyen un pilar importante en estudios de daño renal, existiendo diferencias específicas según el estímulo nocivo, lo que sugiere considerar para un modelo relevante aspectos como especie, cepa, género y estructuras renales objetivo. Diversas estructuras renales se han complementado in vitro, principalmente a partir de líneas celulares, como del epitelio tubular, podocitos, células mesangiales glomerulares y conducto colector medular interno. Este enfoque se ha utilizado como complementario en modelos de nefrotoxicidad por exposición a aminoglucósidos (principalmente), deshidratación por cloruro de sodio hiperosmolar, y nefropatía diabética por medio de glucosa alta y productos derivados de glucólisis y glicación. Recientemente, estos modelos han mostrado similitud en diversas rutas de señalización celular, con algunos biomarcadores en común, entre múltiples causas de daño renal como el daño oxidativo, disfunción mitocondrial, procesos inflamatorios, desregulación de sistemas de defensa y sobrevivencia celular, y apoptosis. El enfoque en seleccionar biomarcadores relevantes contribuirá al diseño de estrategias terapéuticas de nefroprotectores sobre múltiples factores etiológicos.

ABSTRACT

The prevalence of kidney disease has increased considerably in the last decade and is expected to growth in the coming years. Recently, various models have been used to understand the pathophysiological processes of kidney damage and to search for future pharmacological candidates. The aim of this review is to provide a description of the current evidence of in vitro and in vivo models of nephrotoxicity, diabetic nephropathy and dehydration, and the foundations of the main pathophysiological signaling pathways, in order to propose candidate biomarkers for future drug discovery. Currently, rodents are an important pillar in studies of kidney damage, with specific differences depending on the noxious stimulus, which suggests considering aspects such as species, strain, gender and target structures for a relevant model. Several renal structures have been complemented through in vitro approaches, mainly using cell lines, such as the tubular epithelium, podocytes, glomerular mesangial cells and inner medullary collecting duct. These cells have been used as models of nephrotoxicity by exposure to aminoglycosides (mainly), dehydration by exposure to hyperosmolar sodium chloride, and diabetic nephropathy by exposure to high glucose and products derived from glycolysis and glycation. Recently, these models have shown common cell signaling pathways on multiple etiologies of kidney injury, sharing several biomarkers such as oxidative damage, mitochondrial dysfunction, inflammatory processes, dysregulation of defense systems and cell survival, and apoptosis. Approaching kidney injury based on the selection of relevant biomarkers will contribute to the design of therapeutic strategies for nephroprotection on multiple etiological factors.