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Doença renal e saúde do coração: uma ligação perigosa

A Doença Renal Crônica afeta muito a saúde do coração e a pressão arterial.

Mitesh Rathod, Stephanie A. Huang, Wen Yih Aw, Elizabeth L. Doherty, Sara M. Meehan, Prabir Roy-Chaudhury, William J. Polacheck

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Doença Renal Crônica (DRC) é uma condição que afeta cerca de 13,4% das pessoas no mundo todo. Essa doença é progressiva, ou seja, piora com o tempo e pode acabar levando a uma falência renal total. Quando isso acontece, os pacientes geralmente precisam de diálise ou de um transplante de rim pra sobreviver. Por que a DRC tá aumentando? Os números tão subindo por causa do envelhecimento da população, junto com taxas maiores de pressão alta e diabetes tipo 2, que contribuem pra desenvolver e piorar a DRC.

Quem tem DRC enfrenta um risco maior de problemas cardíacos. As chances de ter doenças cardiovasculares (DCV) estão bem ligadas ao nível de função renal. Por exemplo, cerca de 75,3% dos pacientes em estágios avançados da DRC (com função renal bem baixa) têm DCV. Mesmo os pacientes com DRC leve mostram riscos elevados; cerca de 63,4% deles têm problemas cardíacos, em comparação com apenas 37,5% dos que não têm DRC. Essa conexão entre saúde renal e saúde do coração destaca a gravidade do problema.

Pressão alta é outro grande problema. Afeta entre 67% e 92% dos pacientes com DRC e tende a piorar conforme a função renal diminui. A relação entre hipertensão (pressão alta) e DRC é complexa. A pressão alta pode tanto causar problemas renais quanto piorá-los. Independente da causa raiz da doença renal, a pressão arterial elevada acelera a queda na função renal.

Pesquisas mostram que a pressão arterial tá bem ligada à saúde dos rins. Por exemplo, quando os receptores de rins têm doadores com pressão alta, eles costumam desenvolver hipertensão também. Por outro lado, aqueles que recebem rins de doadores sem pressão alta podem ver sua própria pressão se normalizar. Então, a hipertensão não só acelera a queda na função renal, mas também contribui pra problemas cardíacos.

O Papel da Saúde Vascular

Uma razão pra pressão alta em pacientes com DRC são as mudanças nos vasos sanguíneos. A exposição contínua a substâncias nocivas no sangue, como toxinas e hormônios, leva a problemas na função dos vasos. Essa disfunção pode resultar em pressão alta que muitas vezes é difícil de controlar com medicação.

Nos estágios iniciais da DRC, algumas mudanças nos vasos podem acontecer, causando problemas estruturais. Isso inclui a remodelação dos vasos que os tornam mais rígidos e menos elásticos, levando a um aumento geral da pressão arterial. No lado funcional, a DRC pode afetar a capacidade dos vasos de relaxar normalmente. Estudos mostraram que pacientes com DRC têm artérias mais rígidas, o que aumenta os riscos cardíacos.

Curiosamente, em DRC avançada, uma queda na rigidez da aorta foi ligada a melhores taxas de sobrevivência. Além disso, mudanças nos vasos frequentemente estão atreladas a um aumento em certas moléculas que juntam células, indicando aumento da Inflamação e disfunção.

Toxinas Urêmicas e Seus Efeitos

Pacientes com DRC avançada costumam ter níveis mais altos de toxinas no sangue, principalmente sulfato de indoxila (IS) e sulfato de p-cresila (pCS). Essas toxinas podem ser difíceis de eliminar através da diálise por causa da forte ligação delas a proteínas no sangue, levando ao acúmulo.

Evidências sugerem que essas toxinas podem piorar problemas cardíacos em pacientes com DRC, promovendo inflamação e a adesão de células. Especificamente, certos tipos de células imunes chamadas Monócitos mostram atividade aumentada quando expostas a essas toxinas, melhorando suas interações com os vasos sanguíneos. Por exemplo, o IS foi encontrado pra aumentar a adesão de células imunes específicas ao revestimento dos vasos sanguíneos, enquanto o pCS promove ações inflamatórias nessas células.

Surpreendentemente, a pesquisa sobre como essas toxinas afetam o comportamento dos monócitos em relação a doenças cardíacas na DRC ainda é limitada, e falta modelos que repliquem as complexidades dessas condições.

Uma Nova Abordagem pra Entender a DRC

Pra entender melhor esses problemas, os pesquisadores criaram um novo sistema 3D pra estudar o impacto de um ambiente urêmico na inflamação dentro dos vasos sanguíneos. Esse modelo se concentra especificamente em como as células imunes são recrutadas em condições de pressão alta. Inicialmente, ele analisa como as propriedades do Colágeno (uma proteína chave no corpo) influenciam como os monócitos grudem nas paredes dos vasos sanguíneos sob diferentes pressões.

A pesquisa examina como o sulfato de indoxila afeta o comportamento dos monócitos em diferentes densidades de colágeno, assim como os mecanismos celulares envolvidos na adesão deles aos revestimentos dos vasos sanguíneos. Ao fazer isso, busca lançar luz sobre como essas células se comportam na presença de pressão arterial elevada e condições ambientais prejudiciais.

Modelo Microfluídico pra Pesquisa

Os pesquisadores criaram um dispositivo com canais minúsculos que imitam o fluxo sanguíneo pra testar como mudanças na pressão e nas propriedades do colágeno afetam o comportamento celular. Eles descobriram que uma pressão mais alta leva a uma maior adesão dos monócitos às paredes dos vasos, mas essa adesão variou dependendo da densidade do colágeno.

À medida que ajustavam a densidade do colágeno e a pressão, observaram diferenças notáveis em quantos monócitos grudavam nas paredes dos vasos e quão longe migravam para os tecidos ao redor. Curiosamente, em colágeno mais complacente e menos denso, os monócitos tendiam a migrar mais longe do que em condições mais densas.

O Papel das Toxinas Urêmicas

Quando os pesquisadores introduziram sulfato de indoxila nesse modelo, notaram mais mudanças na adesão e migração dos monócitos. Sob certas pressões, a presença dessa toxina causou uma diminuição significativa na fixação dos monócitos quando os vasos sanguíneos não estavam sob pressão, mostrando que o endotélio (o revestimento interno dos vasos sanguíneos) influenciou significativamente o comportamento dos monócitos.

A presença do sulfato de indoxila parece ativar vários marcadores de adesão nas paredes dos vasos sanguíneos que facilitam o recrutamento dos monócitos. Isso indica um caminho potencial de como a DRC agrava problemas cardíacos relacionados à inflamação.

Efeitos nas Células Endoteliais

Células endoteliais tratadas com sulfato de indoxila expressaram níveis mais altos de moléculas de adesão, que ajudam a recrutar monócitos. Isso, por sua vez, recrutou um maior número de monócitos pra se fixarem nos vasos sanguíneos. O modelo mostrou que os efeitos do ambiente urêmico levaram a um aumento significativo na inflamação e poderiam piorar os riscos cardíacos associados à DRC.

A Importância das Propriedades da Matriz

As propriedades da matriz ao redor (colágeno, nesse caso) influenciaram significativamente o comportamento dos monócitos. Matrizes mais densas levaram a uma maior adesão e extravasamento dos monócitos, reforçando a ideia de que o ambiente ao redor dos vasos sanguíneos desempenha um papel crucial em como essas células imunes se comportam em relação à DRC e à saúde do coração.

Formação de Podosomas e Sua Importância

Os monócitos também mostraram um comportamento chamado formação de podossomos, estruturas temporárias que ajudam eles a se moverem melhor pelos tecidos e podem auxiliar na migração. A maior rigidez na matriz estava associada a mais podossomos, o que resultou em distâncias de migração mais curtas, sugerindo que as propriedades físicas do ambiente influenciam fundamentalmente o comportamento dessas células.

Fagocitose e Resposta Imune

Além disso, os pesquisadores examinaram as capacidades de fagocitose (o processo de engolir partículas nocivas) dos monócitos em diferentes densidades de colágeno. Eles descobriram que matrizes mais densas limitavam a habilidade dos monócitos de engolir partículas, sugerindo um tipo de resposta mais inflamatória nessas condições. A exposição a toxinas urêmicas reduziu ainda mais essa capacidade, sublinhando os efeitos prejudiciais de um ambiente tóxico na resposta imune.

Implicações para o Tratamento

As implicações dessa pesquisa são profundas. As descobertas destacam como a DRC desencadeia uma reação em cadeia que pode levar a problemas cardíacos, enfatizando a importância de monitorar a pressão arterial e gerenciar o ambiente urêmico em pacientes com doença renal.

À medida que os profissionais de saúde buscam gerenciar a DRC e suas implicações cardiovasculares, manter condições ótimas para a saúde renal pode ser uma estratégia chave. Quando se trata de prevenir doenças cardíacas em pessoas com DRC, reconhecer a interconexão dessas condições é crucial.

Conclusão

Resumindo, a relação entre DRC e saúde do coração é complexa, influenciada por vários fatores como pressão arterial, toxinas e as propriedades dos tecidos ao redor. Esse modelo microfluídico inovador oferece aos pesquisadores uma ferramenta poderosa pra investigar essas interações, potencialmente abrindo caminhos pra novos tratamentos e melhores resultados pra pacientes com doenças cardíacas relacionadas à DRC.

Com essa pesquisa, podemos esperar ganhar insights que podem ajudar a melhorar a vida das pessoas lidando com esses sérios desafios de saúde. E quem sabe, talvez um dia, possamos encontrar uma maneira de manter os rins felizes e evitar que o coração sinta a pressão!

Fonte original

Título: Microphysiological uremia model reveals biophysical potentiators of vascular dysfunction

Resumo: Cardiovascular disease is a leading cause of mortality in individuals with chronic kidney disease. Hypertension, common among patients with chronic kidney disease, is a major contributor to both kidney damage and the heightened cardiovascular risk in these patients. Advanced chronic kidney disease is associated with elevated levels of circulating uremic toxins, particularly indoxyl sulfate and p-cresyl sulfate, and are known to exacerbate cardiovascular risk by promoting inflammatory processes, including monocyte adhesion, rolling, and extravasation. However, despite the established link between chronic kidney disease and cardiovascular disease, the specific role of uremic toxins in monocyte-endothelial interactions in hypertensive settings remains largely underexplored. In this study, we developed a 3D microfluidic model to examine the effects of indoxyl sulfate on monocyte adhesion and extravasation across engineered microvessels embedded in collagen hydrogels with different densities under controlled luminal pressure. We found that elevated pressure alone significantly enhanced monocyte adhesion and extravasation, regardless of matrix density, and that the uremic environment further increased these effects. Additionally, denser hydrogels primed THP-1 monocyte cells toward a pro-inflammatory like phenotype with reduced phagocytic capacity, while softer hydrogels induced an anti-inflammatory like phenotype with enhanced phagocytosis. However, exposure to the uremic environment diminished phagocytosis and shifted cells toward a pro-inflammatory like state, irrespective of matrix density. The presented approach has the potential to experimentally dissect multiple factors that contribute to elevated cardiovascular risks in chronic kidney disease patients and improve the understanding of mechanisms involved in monocyte dynamics in chronic kidney disease- related cardiovascular disease.

Autores: Mitesh Rathod, Stephanie A. Huang, Wen Yih Aw, Elizabeth L. Doherty, Sara M. Meehan, Prabir Roy-Chaudhury, William J. Polacheck

Última atualização: Dec 21, 2024

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.18.629161

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.18.629161.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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