ABSTRACT
BACKGROUND: Diabetic kidney disease (DKD) is a progressive kidney disease and a leading cause of end-stage renal disease (ESRD). Diabetic kidney disease has been strongly associated with increased risk of cardiovascular morbidity and mortality. Despite their susceptibility to cardiovascular diseases (CVDs), patients with DKD are less likely to receive appropriate cardiovascular risk modification as they are generally excluded from major cardiovascular trials. Awareness of vulnerability of these patients necessitates investigating potential interventions that would lessen their risk of adverse outcomes. OBJECTIVES: This study aimed to explore the effect of bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) in modulating cardiovascular risk factors that develop with the progression of DKD. METHODS: A total of 60 adult female albino rats were allocated into 3 groups: control group, untreated DKD group, and mesenchymal stem cells-treated diabetic kidney disease (MSCs-DKD) group. Blood pressure, blood glucose level, lipid profile, and atherogenic index were used to assess cardiovascular risk. All rats were killed and subjected to in vitro aortic reactivity studies 8 weeks after induction of diabetes. The MSCs-DKD rats received a single intravenous injection of MSCs 4 weeks after diabetes induction. RESULTS: Mesenchymal stem cells injection significantly decreased blood pressure, atherogenic index, and blood glucose compared with untreated rats. The MSCs-DKD aorta also exhibited significant enhancement of vascular reactivity parameters despite absence of improvement in kidney function. These findings conformed to tracked MSCs, which were found residing in aortic and pancreatic tissues and absent in kidneys. CONCLUSIONS: Mesenchymal stem cells hold hope of improving cardiovascular risk and mortality in patients with DKD, particularly those deteriorating to ESRD.
CONTEXTE: La néphropathie diabétique (ND) est une maladie rénale évolutive constituant une des principales causes d'insuffisance rénale terminale (IRT). Il existe une forte corrélation entre la ND et un risque accru de morbidité et de mortalité cardiovasculaire. Malgré leur vulnérabilité, les patients atteints d'IRT sont moins susceptibles de bénéficier d'une modification appropriée des risques cardiovasculaires puisqu'ils sont souvent exclus des essais portant sur les maladies cardiovasculaires. Prendre conscience de leur vulnérabilité nécessite d'étudier les interventions potentielles susceptibles de réduire le risque d'effets indésirables chez ces patients. OBJECTIF: Cette étude visait à explorer l'effet des cellules souches mésenchymateuses (CSM) dérivées de la moelle osseuse dans la modulation des facteurs de risques cardiovasculaires qui se développent avec la progression de la néphropathie diabétique. MÉTHODOLOGIE: Des rates albinos adultes (n=60) ont été réparties en trois groupes: un groupe témoin, un groupe non traité atteint de ND, et un groupe atteint de ND traité aux CSM. Le risque de maladies cardiovasculaires a été évalué selon le bilan lipidique, l'indice d'athérogénicité et les valeurs de pression artérielle et de glycémie. Huit semaines après l'induction du diabète, toutes les rates ont été sacrifiées et soumises à des études in vitro de réactivité aortique. Les rates du groupe traité avaient reçu une dose unique de CSM par intraveineuse quatre semaines après l'induction du diabète. RÉSULTATS: L'injection de CSM a réduit l'indice d'athérogénicité et les valeurs de pression artérielle et de glycémie de façon significative chez les rates traitées comparativement au groupe non traité. L'étude de réactivité aortique des rates traitées aux CSM a également montré une amélioration significative des paramètres de réactivité vasculaire malgré l'absence d'amélioration de la fonction rénale. Ces résultats étaient conformes aux CSM suivies, retrouvées dans les tissus aortiques et pancréatiques et absentes des reins. CONCLUSION: Les cellules souches mésenchymateuses offrent un espoir pour la réduction des risques de maladies et de mortalité cardiovasculaires chez les patients atteints de néphropathie diabétique, particulièrement chez ceux dont l'état évolue vers l'insuffisance rénale terminale.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES: Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) are adult multipotent non-haematopoietic stem cells that have regeneration potential. The current study aimed to detect the ability of BM-MSCs to improve kidney and cardiac functions in adult rats with established chronic kidney disease. METHODS: Rats were divided into sham-operated control, untreated sub totally nephrectomised and treated sub totally nephrectomised groups. Body weight, kidney and cardiac tissue weights, plasma creatinine and urea levels and arterial blood pressure were measured. ECG was recorded, and an in vitro isolated heart study was performed. RESULTS: Stem cell treatment decreased the elevated plasma creatinine and urea levels and decreased systolic, diastolic and mean arterial blood pressure values. These changes were accompanied by a decrease in glomerular hypertrophy with apparent normal renal parenchyma. Additionally, BM-MSCs shortened Q-To and Q-Tc intervals, all time to peak tension values, the half relaxation value at 30 min of reperfusion and the contraction time at 15 and 30 min of reperfusion. Moreover, stem cell treatment significantly increased the heart rate, QRS voltage, the peak tension at the 15- and 30-min reperfusion time points and the peak tension per left ventricle at the 30-min reperfusion time point compared to the pre-ischaemia baseline. BM-MSCs resolve inter muscular oedema and lead to the re-appearance of normal cardiomyocytes. This improvement occurs with the observations of BM-MSCs in renal and heart tissues. CONCLUSIONS: BM-MSCs can attenuate chronic kidney disease progression and the associated cardiac electrophysiological and inotropic dysfunction.
