“Regulação da expressão renal e intestinal do UT

“Regulação da expressão renal e intestinal do UT-B em resposta a variação
da quantidade de uréia”
Abstract
Produção, reciclagem e eliminação de uréia são importantes para a manutenção do balanço de
nitrogênio. Adaptação devido à variação da quantidade de uréia devido a diferenças da ingestão de
proteína ou devido a falência renal pode envolver mudanças no transporte de uréia e possivelmente nos
transportadores de uréia. Nesse estudo, foi examinada a expressão do UT-B em ratos alimentados com
dieta protéica baixa (DPB), alta (DPA) e uma dieta com 20% de suplementação de uréia. No rim, a
abundância da proteína UT-B aumentou na medula externa nos ratos de DPB e em ratos suplementados
20% de uréia, sem mudança na medula interna de ambos os grupos quando comparado com o grupo
controle. Em ratos de DPA, a proteína UT-B diminui significativamente tanto na medula externa quanto
na interna. Foi identificada a expressão de UT-B no cólon de rato, tanto do RNAm transcrito 2-kb como a
proteína 45-kDa, com localização apical na superfície das células epiteliais do cólon. UT-b também é
expresso no intestino delgado de ratos. No cólon de ratos, a abundância da proteína UT-B foi suave,
porem significativa, sendo menor em ratos de DPB e de 20% suplementação de uréia. A abundância de
UT-B no cólon também foi analisada em ratos 7/8 nefrorectomizados e uremicos e em DPA, mas não
houve diferença significativa do grupo controle. Esses achados indicam que a expressão de UT-B é
regulada em resposta a diferenças quantidade de uréia, com um padrão que sugere o envolvimento de
mecanismo regulatório especifico de cada tecido no rim e cólon.
Introdução
Em mamíferos, a uréia é sintetizada no fígado somo produto final do catabolismo protéico. No
rim, altos níveis de uréia contribuem para o gradiente osmótico to interstício medular, essencial para a
concentração urinária. Para isso, há canais de uréia que reciclam essa uréia evitando que ela escape
para o sangue ou sai pela urina. Os transportadores de uréia são codificados pelos genes UT-A e UT-B.
Estão inclusos os UT-A1 e UT-A3, expressos no ducto coletor medula (retira uréia do ducto coletor); UTA2 e UT-B, expressos na parte descendente fina da alça e descendente dos vasos retos,
respectivamente, envolvidos BA reciclagem de uréia pelo túbulo e vasos fora dos compartimentos
medulares.
Os transportadores de uréia também são sintetizados em outros órgãos como cérebro,
testículo e intestino. A importância desse transporte no cérebro e testículo não é sabida, mas a
habilidade reprodutora em camundongos nocauteados para UT-A e UT-B. No intestino, o UT-B foi
encontrado no cólon de humanos e ratos. Uma isoforma intestinal do UT-A, o UT-A6, foi caracterizado
do cólon humano e a presença de UT-A também foi detectada em intestinos de camundongos. Uréia
circulante no sangue pode passar para o trato digestório, onde é hidrolisada em amônia e gás carbônico
pela enzima uréase, produzido por bactéria intestinal. Amônia pode ser incorporada depois na síntese
protéica das bactérias ou pode ser reabsorvida. Parte do nitrogênio absorvido derivado de uréia
hidrolisada pó ser então “salva” e virar uréia ou permanecer disponível para outra via sintética, com
pequena parte sendo eliminada nas fezes sob circunstancias normais. Diferentes dietas protéicas podem
afetar a produção de uréia e provavelmente a taxa que passa para o intestino. Nesse artigo, será
descrito o efeito das diferentes quantidades de uréia na expressão do transportador UT-B renal e
intestinal.
Resultados
Efeito da DPA, DPB e dieta de 20 % uréia na abundância de UT-B renal.
Não houve mudança significativa de peso nesses grupos em comparação com o grupo controle.
Ratos da DPB mostraram valores de BUN ( blood urea nitrogen) significativamente menores, volume
urinário similar, excreção de uréia menor e menor osmolalidade urinaria quando comparados com ratos
controle. Ratos de dieta 20% uréia mostraram significativo aumento nos valores de BUN, volume
urinário e excreção de uréia, mas houve diminuição na osmolalidade urinaria comparado com o grupo
controle, consistente com a diurese osmótica. A uréia contribuiu com 445 na osmolalidade urinaria em
ratos controle e 43% em ratos de DPB, já em ratos de 20% uréia, contribuiu com 95%.
Em ratos de DPB, a abundância de proteína UT-B aumentou significativamente na medula
externa (25%), mas não mudou na medula interna. Em ratos de 20% uréia também houve aumento
dessa proteína na medula externa (60%), mas sem mudança na interna. Como mostrado em PCR ao
vivo, o RNAm UT-B aumentou em quantidade na medula externa de ratos 20% uréia mas sem mudança
em ratos DPB. Na medula interna, a quantidade de RNAm UT-B foi maior em ratos de DPB e sem
mudança em ratos de 20% uréia.
Em ratos de DPA, a quantidade da proteína UT-B diminuiu tanto na medula externa, quanto na
externa (50% e 54% respectivamente). Pelo PCR ao vivo, a quantidade de RNAm UT-B nesses ratos
aumentou na medula externa mas não mudou na interna.
Efeito da quantidade de uréia na expressão de UT-B do cólon
Recentemente, foi caracterizada a expressão do transportador UT-B no epitélio de cólon
humano, que poderia mediar, pelo menos em parte, a transferência de uréia do sangue para o lúmen
intestinal. Nesse estudo, foi identificado UT-B na mucosa do cólon de ratos, mas não foi detectado
evidência da existência de um UT-A homologo ao encontrado em humanos.
Foi medida a abundância da proteína UT-B na mucosa do cólon de ratos DPB e 20% uréia e
achado uma pequena, mas significativa diminuição nas duas condições (34% e 37%, respectivamente).
Apenas uma suave diminuição na marcação para UT-B nas células epiteliais superficiais da mucosa do
cólon foi observada no intestino de ratos de DPB e de 20%. Por causa de uma pequena abundância e
variabilidade da amostra, não foi possível determinar se a expressão de RNAm UT-B difere entre os ratos
de DPB e 20% uréia.
Foi testado também a expressão de UT-B em ratos com uremia. Os valores do BUN desses ratos
deram os mais altos, muito mais que os de 20% uréia.
Discussão
Nesse estudo, identificamos a expressão do transportador UT-B no cólon de ratos e intestino
delgado e mostramos que a abundância desse transportador no rim e no cólon de ratos varia com
diferentes cargas de uréia, mas não parece seguir o mesmo padrão. No rim, a abundância da proteína UTB aumenta na medula externa de ratos com dieta de baixa proteína (baixa carga de uréia) e com ratos com
20% de uréia (alta carga de uréia). O aumento da abundância de UT-B na medula externa foi menor nos
ratos com dieta de baixa proteína do que nos ratos de 20% uréia. Comparados com o controle, ratos com
20% uréia tem maior concentração de uréia no sangue e urina, maior diurese induzida pela uréia e alta
concentração de uréia no interstício medular. Nessa condição, é provável que o aumento da abundância de
UT-B contribui para o aumento da reciclagem da uréia na medula externa, prevenindo a perda de uréia
pela diurese osmótica e preservando a osmolalidade medular. A alta abundância de proteínas UT-A2 e
UT-B foi recente descrita em ratos alimentados com uréia, mesmo em pequenas cargas (5%), indicando
uma ativação tanto tubular quanto vascular de transportadores de uréia nessa situação. Comparado com o
controle, ratos de baixa dieta protéica tiveram menor concentração de uréia no sangue e na urina e
mostraram anteriormente que a concentração de uréia na medula em ratos com baixa dieta protéica é do
que ratos em dieta padrão. Nessa situação, a maior abundância da proteína UT-B na medula externa de
ratos de baixa dieta protéica pode promover aumento da reciclagem da uréia e preservar níveis adequados
de uréia e de osmolalidade do interstício medular, em resposta a baixa disponibilidade desse soluto no
corpo.
Em ratos com alta dieta protéica, a expressão de UT-B caiu tanto na medula externa quanto na
interna. Nesse caso, a redução da proteína UT-B e a diminuição da reciclagem da uréia na medula
poderiam ajudar a promover a excreção da uréia. A produção de uréia no fígado e a excreção de uréia
pela urina têm sido demonstradas que há aumento dessas diretamente com o aumento de dietas protéicas.
No cólon, observamos uma regulação negativa do UT-B em ratos de baixa dieta protéica e ratos
alimentados com uréia, mas não em ratos com uremia ( ratos com 7/8 de nefrorectemia) e ratos de alta
dieta protéica. A recente identificação do transportador UT-A no cólon de camundongos e humanos
sugere que mais de um transportador de uréia pode participar do movimento de uréia através a membrana
entérica. Como mencionado nos resultados, não foi possível identificar a presença de UT-A no cólon de
ratos e não sabemos de outros estudos onde haja essa informação. Se UT-A fosse expresso no intestino de
ratos, haveria grande contribuição na trama de movimento de uréia pela mucosa intestinal. Podemos
apenas especular o efeito que a variação de UT-B pode ter no fluxo de uréia intestinal.
Em ratos alimentados com baixa dieta protéica, se a uréia saísse do sangue para o intestino pelos
transportadores, poderia se esperar que baixa carga de uréia no sangue desses animais levaria a uma
regulação negativa dos transportadores para reduzir a perda de uréia. Acreditamos nessa hipótese que
também é fortalecida pela pouca presença de uréia nas fezes desses ratos. A expressão de UT-B foi
regulada negativamente em ratos com 20% de uréia. Nessa condição, a maior uréia no sangue que no
controle e o aumento da abundância de transportadores para promover a eliminação de uréia pelo
intestino poderia ser esperados. No entanto, a possibilidade do aumento da ingestão de uréia no intestino
de ratos com 20% uréia poderem levar a uma inibição do UT-B pela mucosa não pode ser excluída.
Ratos uremicos tinham a maior quantidade de uréia no sangue de todos os grupos e maior
quantidade de uréia nas fezes, sugerindo que uma boa parte da uréia foi transferida para o intestino desses
animais. Mesmo que a proteína UT-B intestinal pareça um pouco maior em ratos com severa uremia
comparados com o grupo controle, a diferença entre os uremicos e o controle não foi significativa. Logo a
hipótese de que a expressão de UT-B intestinal fosse regulada pela uremia não pode ser confirmada com
os resultados dos experimentos. A abundância de UT-B não aumenta no cólon de não uremicos ratos de
alta dieta protéica comparados com o controle, sugerindo que cargas de uréia pode não resultar em
aumento da expressão de UT-B intestinal. Esse tópico merece mais estudos.
Os estudos sobre transportadores de uréia ficaram ficado no intestino grosso. Secreção de uréia
considerável foi mostrada no intestino delgado e nesse estudo foi mostrado que UT-B é expresso no ílio,
onde o papel dos transportadores pode ser importante, necessitando de mais estudos.
Os fatores específicos moduladores da abundancia renal e intestinal de UT-B em resposta a
cargas de uréia permanece para ser esclarecida. Os mecanismos de regulação de transportadores de uréia
têm sido estudados a maioria no rim, particularmente o transportador UT-A. Direta estimulação da
expressão de UT-A2 pela vasopressina e a estimulação da expressão de UT-A1 e UT-A3 pela
hipertonicidade já foi descrita. Expressão de UTA1 é inibida por glicocorticóides e aldosterona.
Vasopressina parece inibir a abundância de UT-B no rim. O efeito direto da tonicidade no UT-B não foi
ainda demonstrado, e o possível papel da uréia na regulação da expressão de seus transportadores não foi
caracterizado. Em estudos recentes foi sugerido que uma alta concentração de uréia intersticial poderia
aumentar a abundância de UT-A2 e UT-B e foi proposto um efeito de estimulação da uréia na expressão
desses dois transportadores na medula renal. Apesar de essa possibilidade parecer aplicável para o achado
renal em ratos com 20% de uréia, associado ao aumento de uréia no interstício renal, ratos de baixa dieta
protéica tiveram baixa concentração de uréia no sangue e na urina e no interstício, o que sugere que
outros fatores devem intervir na estimulação da expressão de UT-B nessas condições. A amostra da
expressão do RNAm UT-B não sugere um papel significante na regulação da transcrição renal da proteína
UT-B nas condições testadas.
Os mecanismos controladores da abundância de UT-A e UT-B intestinais são desconhecidos. A
expressão regulada e atividade desses transportadores no trato gastrointestinal podem influenciar na
quantidade de nitrogênio disponível para reciclagem pela incorporação à síntese protéica, derivado da
hidrolise da uréia no lúmen intestinal. Esse processo de “salvamento” do nitrogênio pode ser valioso em
condições de deficiência protéica. Diminuição de produção de uréia e aumento da eliminação pelo
intestino são desejados quanto a excreção de uréia no rim é prejudicada como na falência renal. O papel
beneficente da restrição protéica para reduzir a uréia e outros produtos tóxicos metabólicos na falência
renal é conhecido por anos e é usado em estágios terminais de doenças renais. Mais recentemente,
maneiras de aumentar a eliminação de uréia e outros metabólicos pelo intestino foram propostas,
incluindo administração via oral de bactérias capazes de hidrolisar a uréia, como estratégia adicional para
reduzir os efeitos tóxicos da uremia na falência renal. Como e se essa manobra afeta o transportadores
entéricos de uréia permanece para ser elucidado. Apesar disso, a identificação de fatores reguladores do
transporte intestinal de uréia é importante para entender como o processo pode ser modulado em
diferentes patofisiologias e pode potencializar implicações terapêuticas.
Em resumo, nós identificamos a presença de transportador UT-B no intestino delgado e cólon de
ratos. Mostramos que a expressão do transportador UT-B é regulada em resposta a diferentes cargas de
uréia no rim e no cólon de ratos, mas que não parece seguir o mesmo padrão nos dois órgãos. Nossos
achados sugerem a possibilidade do envolvimento de mecanismos regulatórios específicos de cada tecido,
que fica para ser determinado.