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 EXPRESSÃO DE GENES NO DESENVOLVIMENTO RENAL

Adriana Cabrera (1)
Oscar Fernando Pavão dos Santos (2)

(1) Doutor em Ciências Nefrológicas pela Universidade Federal de São Paulo – Escola Paulista de Medicina
(2) Professor Doutor Adjunto Livre Docente da Disciplina de Nefrologia - Universidade Federal de São Paulo – Escola Paulista de Medicina

Correspondência: Dra. Adriana Cabrera, UNIFESP/EPM – Rua Dr. Paschoal Imperatriz nº 44; Vila Gertrudes, São Paulo–SP, CEP 04705-070, Telefone: (55)11-55062067. E-mail: adrianacabrera@msn.com

Palavras Chaves: Desenvolvimento Renal, Fatores de Crescimentos, Fatores de Transcrição, Metaloproteinases, Cisteinoproteases , Matriz Extracelular

RESUMO

O desenvolvimento do rim maduro (metanefros) é o produto de recíprocas interações indutivas entre o broto ureteral e o mesênquima metanéfrico. O mesênquima metanéfrico é induzido na extremidade da ramificação do broto ureteral e sofre processos de diferenciação que conduzem as células do mesênquima a mudarem seu fenótipo em células epiteliais. O sistema do ducto coletor é elaborado pela ramificação do broto ureteral, cujo crescimento é dependente de sinais indefinidos do mesênquima metanéfrico. Estudos genéticos, através de técnicas de biologia molecular, têm identificado um grande número de genes que são expressos durante os vários estágios do desenvolvimento renal. Este artigo, concentra-se nos mais recentes achados de vários genes (fatores de crescimentos, fatores de transcrição, proteases), com função específica e forte impacto na compreensão da organogênese renal.

INTRODUÇÃO

Há cerca de 102 anos iniciaram-se os estudos de anatomia/embriologia que originaram a maioria dos conhecimentos atuais sobre desenvolvimento renal ou nefrogênese. O rim embrionário provê um modelo experimental clássico presente na literatura atual e poderoso para o estudo dos princípios da organogênese. Desde as décadas de 50 (1-3) e 60 (4), os rins embrionários de camundongo e rato têm sido utilizados como modelos para o estudo da organogênese, por serem relativamente fáceis de se manter em cultura in vitro. Seu desenvolvimento ilustra uma variedade de processos interligados que podem ser desencadeados durante a organização do tecido, tais como: brotamento, morfogênese da ramificação, conversão mesênquimo – epitelial, interações indutivas recíprocas entre tecidos, crescimento e diferenciação das células “stem”, polarização celular, angiogênese, apoptose, fusão (néfrons aos ductos coletores), segmentação proximal-distal (ao longo da extensão do néfron) e a diferenciação de diversos tipos celulares (5-7). Este modelo experimental tornou possível o estudo da atuação de vários fatores de crescimento, proteases, inibidores de proteases, mecanismos de transdução de sinal e componentes da matriz extracelular na organogênese renal. Para melhor compreender a base molecular do desenvolvimento do rim, é necessário identificar os genes ativos durante este processo. Embora muitos genes com função importante na morfogênese renal têm sido descritos, está claro que muitos mais serão descobertos com o avanço do uso da técnica de microarrays, que esta começando a revolucionar o estudo do desenvolvimento renal permitindo uma rápida determinação da expressão e análise global da base genética da organogênese renal. Há um grande número de fatores de crescimento que possuem um papel funcional importante durante o processo de crescimento (8-10) e desenvolvimento embrionário e atuam, tanto como, moléculas reguladoras positivas e negativas estabelecendo mecanismos/cascatas de regulação e/ou vias de transdução de sinal desencadeados nos eventos da morfogênese renal.

Organogênese Renal

O desenvolvimento dos rins de camundongo/rato, recapitula as condições vistas no humano com a formação em série dos pronefros no dia embrionário (E) 8.0, dos mesonefros (E9 a E10.5) que são estruturas vestigiais do cordão nefrogênico e de caráter transitórios e dos metanefros (E11), formando o rim funcional após o nascimento (4). O desenvolvimento do sistema renal murino (11-13) inicia-se em E7.5, quando uma subpopulação de células mesenquimais forma um tubo epitelial, o ducto de Wolf ou pronéfrico, que é originário do cordão nefrogênico do mesoderma intermediário. O ducto estende-se dorsalmente e induz a formação do túbulo epitelial ou pequeno broto epitelial chamado de broto ureteral que está na região adjacente ao mesênquima nefrogênico. Nos camundongos e ratos os metanefros são visíveis ao redor de E11/E12 e E13/E14 , respectivamente, e em humanos a nefrogênese inicia-se durante a quinta semana de gestação culminando entre a trigésima segunda e a trigésima sexta semana (14). O crescimento e bifurcação do epitélio do broto ureteral são induzidos por sinais indefinidos do mesênquima metanéfrico. Morfologicamente, o mesênquima metanéfrico indiferenciado é composto de células que apresentam a forma de fuso e estão extensamente separadas por espaços ocupados pela Matriz Extracelular (MEC) (15-18). Reciprocamente, sinais do broto ureteral promovem diferenciação do mesênquima que conduz o estabelecimento de diferentes linhagens celulares. Uma subpopulação de células mesênquimais diferencia-se em túbulos epiteliais. A epitelialização inicia-se com a agregação das células mesênquimais na extremidade do broto ureteral que a invadiu. Essa conversão fenotípica para epitélio das células mesênquimais está associada com a expressão de componentes da MEC que possuem um papel funcional, crucial no estabelecimento da polaridade celular e do fenótipo epitelial na morfogênese da ramificação do broto ureteral (19-22). Segue-se uma invaginação de células do mesênquima no pólo inferior do broto ureteral assumindo um formato de vírgula (Comma-shaped body), a qual desenvolve-se e torna-se mais convoluta (S-shaped body). A porção distal da S-shaped transforma-se em glomérulos e a porção proximal em túbulos proximais e distais. A seguir, uma descrição de determinados genes ou seus produtos diretamente relacionados com a organogênese renal.

Fator de Crescimento do Hepatócito (HGF) - Estrutura e Via de Sinalização

O HGF foi primeiramente identificado, purificado e clonado como um potente mitógeno para hepatócitos diferenciados, recentemente como mitógeno para as células endoteliais e diversos tipos de células epiteliais, incluindo células tubulares renais (23-27). O HGF é uma molécula heterodimérica composta de uma subunidade a (69 KDa) e uma subunidade ß (34 KDa). A subunidade a contem o domínio harpin N-terminal e estruturas com quádruplo “looping” dissulfídico conhecidas como “Kringles” e a subunidade ß contem um domínio serino protease-like (28). O domínio “Kringle” foi inicialmente encontrado nas serinoproteases envolvidas na coagulação sanguínea e o HGF apresenta 38% de homologia com a seqüência de aminoácidos do plasminogênio. O HGF é biossintetizado e secretado como uma forma precursora de cadeia simples inativa (Pré-pró HGF, 728 aminoácidos) que é processada por serinoproteases específicas na forma de cadeia dupla (29). O ativador de HGF, que é uma serinoprotease responsável pela ativação do HGF, tem estrutura similar ao fator de coagulação sanguínea XII. Há também, o envolvimento do ativador de plasminogênio tipo uroquinase (uPA) na ativação do pró-HGF (30).

O HGF tem múltiplas atividades biológicas em uma ampla variedade de células, incluindo efeito mitogênico, motogênico (movimento celular), morfogênico e atividades anti-apoptóticas. A ação motogênica do HGF foi deduzida de achados inesperados que caracterizaram o “scatter factor” (SF) idêntico ao HGF (31). O SF foi originalmente identificado e purificado como um fator de motilidade celular epitelial derivado de fibroblastos. O HGF afeta as interações célula-célula e MEC-célula e estimula ou ativa a rede proteolítica envolvida no desarranjo das proteínas da MEC. Assim, atividades biológicas típicas do HGF são envolvidas na construção, remodelamento e proteção de estruturas de tecidos durante o desenvolvimento e regeneração.
O receptor do HGF chamado de c-met, foi identificado em 1991 sendo um produto proto-oncogene. O receptor c-met é composto de uma subunidade a de 50 KDa e uma subunidade ß de 145 KDa. A subunidade a está exposta extracelularmente, enquanto a subunidade ß é uma subunidade transmembrana contendo um domínio intracelular de tirosina-quinase. A ligação do HGF ao receptor Met induz a ativação de uma tirosina-quinase, o qual resulta na subseqüente fosforilação do agrupamento C-terminal de resíduos de tirosina. A fosforilação destes resíduos de tirosina recrutam moléculas sinalizadoras intracelulares contendo homologia ao domínio src (SH), incluindo: Gab-1, fosfolipase C-? (PLC-?), ativação da proteína Ras-GTPase (Ras-GAP), fosfatidil-inositol 4,5-bifosfato 3-quinase (PI-3 quinase), c-Src, Shp-2, Crk-2 e Grb-2. Embora as vias de sinalização intracelular conduzam a ativação preferencial ou específica de cada resposta biológica (mitogênica, motogênica, morfogênica ou anti-apoptótica) dirigidas pelo HGF-Met (receptor acoplado), este mecanismo têm ainda que ser completamente definido (32,33). O recrutamento dependente de fosfotirosina da ativação do complexo Grb-2/SOS ativa Ras e subseqüente eventos de fosforilação, incluindo sinalização extracelular regulada por kinase (ERK), são observados. A expressão de Gab-1 nas células MDCK induz movimento celular, ramificação e tubulogênese.

Fisiologicamente, o HGF tem uma função organotrófica na regeneração e proteção de vários órgãos, incluindo o fígado, pulmão, estômago, pâncreas, coração, neurônios e rim (34,35). Há o aumento do nível do HGF nos tecidos e sangue em resposta a várias injúrias agudas e doenças. Igualmente, o HGF tem atividade angiogênica para as células endoteliais vasculares e induz extensivamente vasos sanguíneos quando administrado no tecido isquêmico. O HGF regula o comportamento maligno em vários tipos de tumores, incluindo invasão, metástase e angiogênese tumoral (34,35). A ativação descontrolada do receptor c-Met está associada com tumurogênese e comportamento maligno do câncer. O ganho de uma função na mutação no gene c-met tem um papel funcional determinante na hereditariedade de alguns esporádicos carcinomas papilares renais (34,35).

Ativador Endógeno do Fator de Crescimento do Hepatócito (HGFA)

A conversão do HGF inativo para a forma heterodimérica ativa é regulada por um processamento proteolítico, e esta conversão é mediada por uma serinoprotease para iniciar a sinalização via receptor MET. Adelsberg et al (36), mostraram que no início do desenvolvimento renal o RNAm e proteína para HGFA é encontrada na extremidade do broto ureteral microdissecado, em células imortalizadas do broto ureteral e no mesênquima adjacente. A forma ativa de HGFA é um heterodímero dissulfídico que é gerado de um precursor inativo de 99 KDa por uma serinoprotease (37). A proteína secretada pelas células do broto ureteral foi identificada como um polipeptídeo de 34 KDa. O desenvolvimento renal é impedido por inibidores de proteases que bloqueiam a atividade de HGFA. A inibição da atividade HGFA com os inibidores de serinoproteases reduz a ramificação do broto ureteral, inibindo a glomerulogênese e a nefrogênese. Somente a expressão do HGF não é suficiente para o desenvolvimento renal, pois é necessário que seja ativado pelo HGFA (37).

Ação do HGF na Organização do Tecido Renal

O HGF mostra resposta mitogênica nas células epiteliais renais derivadas de distintas regiões e espécies, incluindo células do túbulo proximal e células epiteliais glomerulares. O HGF estimula a proliferação das linhagens celulares epiteliais renais, incluindo glomérulo, túbulo proximal, ducto coletor medular e igualmente células endoteliais renais. O HGF não tem efeito aparente na proliferação das células mesangiais de humanos e ratos, apresentando uma atividade mitogênica insuficiente, embora as células mesangiais expressem o receptor c-Met. O aumento da motilidade celular nas células epiteliais renais claramente tem sido evidenciado nas células MDCK (38,39)
A função indispensável da célula tubular para as funções renais depende da sua arquitetura multicelular, através da formação da tubulogênese e da regeneração renal (29). Montesano e Mangoo-Karim (40,41), usando um modelo de interação epitélio-mesênquima, primeiro demonstraram que as células epiteliais renais MDCK cultivadas em gel de colágeno I tridimensional deram origem a estruturas císticas (29). Entretanto, quando esse mesmo sistema foi co-cultivado com meio condicionado de fibroblastos observaram estruturas tubulares, devido a presença do fator tubulogênico chamado de HGF (29). O processo de tubulogênese, revelou que túbulos ramificados formados nas células MDCK pela ação do HGF possuem uma bem definida polaridade apical-basolateral (42), e que metaloproteases de matriz têm um papel funcional e essencial na tubulogênese e ramificação induzida pelo HGF (29). Outros fatores de crescimento, incluindo FGF-1, FGF-7, EGF ou IGF-I fracassaram na indução da morfogênese em células do túbulo proximal, entretanto a combinação destes fatores de crescimento induz ramificação e tubulogênese (43). Estes resultados indicam que a transdução de um sinal morfogênico pelo HGF-Met é alcançado pela combinação de múltiplos sinais, e na ativação através da mistura de fatores de crescimento e seus receptores. Durante o desenvolvimento renal, a troca de sinais entre o mesênquima metanéfrico e o broto ureteral epitelial tem um papel crucial importante (29). O mesênquima metanéfrico induz o broto ureteral a se ramificar e o broto ureteral, em troca, induz condensação metanéfrica e conversão mesênquima-epitélio. No desenvolvimento renal, o HGF é expresso no mesênquima metanéfrico e o receptor Met é expresso no broto ureteral e nas células epiteliais do néfron (29). O anticorpo anti-HGF inibe o crescimento metanéfrico e a morfogênese em cultura de órgão in vitro de rim embrionário (44). Além disso, o HGF aumenta a diferenciação das células do mesênquima metanéfrico em células epiteliais, indicando que o HGF é um mediador na conversão mesênquima-epitélio do mesênquima metanéfrico (29).

O HGF protege as células epiteliais renais da morte celular por apoptose, sendo que o efeito anti-apoptótico do HGF nas células é mediado pela expressão de Bcl-xL e pela fosforilação de Bad, assim, inativando a proteína pró-apoptótica. Nota-se que Bag-1 (membro de Bcl-2/Bcl-xL) está associada especificamente com o receptor c-Met. A associação de Bag-1 com Bcl-2/Bcl-xL aumenta a ação anti-apoptótica de Bcl-2/Bcl-xL, e a expressão de Bag-1 nas células promove a ação do HGF para a sobrevivência das células (45).
Nas regiões dos túbulos do rim adulto, o HGF é expresso pelas células intersticiais, presumivelmente nas células endoteliais e macrófagos, enquanto no glomérulo as células mesangiais e células endoteliais expressam HGF. Coletivamente no rim, o HGF é visto agir em células renais epiteliais, endoteliais e mesangiais por vias autócrina e parácrina (29,46).

Fator de Crescimento Neurotrófico Derivado de Células da Glia (GNDF)

O GDNF é um membro da superfamília TGF-ß, sinalizando através de um produto do proto-oncogene c-RET (membro da família dos receptores tirosina quinase) possuindo um papel decisivo no desenvolvimento renal, pois mutações no receptor c-RET determinam alterações no metanefro resultando em agenesia renal. O c-RET é expresso no ducto de Wolf de E8 a E11.5 e no broto ureteral durante a ramificação. Em E13.5 a E17.5 a sua expressão é confinada ao crescimento da extremidade do epitélio do broto ureteral. O GNDF é expresso no mesênquima metanéfrico inicialmente em E11.5, como também, em muitos outros tecidos. A expressão tardia foi encontrada na periferia do mesênquima, onde ocorre a indução de novos néfrons (47).

Proteínas Wnt

A família de genes Wnt codificam a secreção de proteínas que possuem um papel funcional essencial em vários eventos de desenvolvimento. A descoberta que linhagens celulares que expressam Wnt-1 são capazes de induzir o mesênquima metanéfrico a sofrer tubulogênese, levantou a hipótese de que as proteínas Wnt poderiam funcionar como um indutor metanéfrico clássico (47-50). Embora, Wnt-1 não é expresso normalmente no broto ureteral, outros membros da família do gene Wnt (-4, -6, -7b e -11) são expressos, sugerindo uma função indutora. O Wnt-4 é necessário para formação do epitélio na indução dos metanefros. Os transcritos Wnt-4 são encontrados em E11.5 no processo de agregação das células mesênquimais adjacentes ao crescimento ureteral e seus descendentes comma- e S-shaped. O Wnt-4 é um fator mesênquimal que tem ação “downstream” aos eventos iniciais da indução. O Wnt-6 é expresso no broto ureteral e pode induzir nefrogênese in vitro. O Wnt-7b é expresso no epitélio do broto ureteral, sendo detectado a partir de E13.5, sugerindo que esta molécula não participaria no processo de indução. Análises genéticas preliminares sugerem que Wnt-7b tem um papel funcional na manutenção ou crescimento do ducto (48) O Wnt-11 é expresso no ducto mesonéfrico antes da indução metanéfrica. A expressão de Wnt-11 se intensifica na extremidade do broto ureteral quando este invade o blastema metanéfrico. Nos ramos do broto ureteral a expressão de Wnt-11 é mantida na extremidade de cada ramificação, mas é perdida na intervenção do epitélio.

Fator de Crescimento Transformador - ß (TGF-ß)

O TGF-ß é considerado um importante regulador da proliferação celular, diferenciação, apoptose, resposta imune e remodelamento da MEC dependendo do contexto fisiológico. A superfamília TGF-ß é constituída de três isoformas (TGF-ß1, -ß2 e -ß3), do polipeptídeo ativina e de proteínas ósseas morfogenéticas (BMPs) que são melhores conhecidos no desenvolvimento. As isoformas TGF-ß são amplamente expressas e agem em vários tipos de células de mamíferos através da cascata de sinalização intracelular da família das proteínas SMAD (51). Os resultados de diversos estudos sugerem um papel para TGF-ß e o seu receptor no desenvolvimento metanéfrico (52). Em particular, TGF-ß1 inibe o crescimento do broto ureteral in vitro. O TGF-ß1 interage com três tipos de receptores chamados receptores TGF-ß (I, II e III). Clark et al (52), através de hibridização in situ, mostraram que o receptor TGF-ß tipo II é expresso na ramificação do broto ureteral, na zona nefrogênica do mesênquima e nas estruturas iniciais do néfron até o estágio da forma S-shaped. A proteína do receptor tipo II não foi detectada nas estruturas do néfron, sugerindo que TGF-ß1 pode agir através do receptor tipo II para regular crescimento do broto ureteral e o desenvolvimento vascular. O TGF-ß1 teria pouca ou nenhuma função nos estágios tardios da nefrogênese e glomerulogênese. Em estudos de cultura de metanéfros in vitro, o número de glomérulos diminuiu na presença de TGF-ß1, no entanto, os glomérulos formados na presença do TGF-ß1 apresentaram-se normais, sugerindo que o número reduzido glomerular foi devido a uma inibição do crescimento do broto ureteral e não a um efeito direto do TGF-ß1 no glomérulo (52).

Proteínas Ósseas Morfogenéticas (BMPs)

As proteínas BMPs são membros da superfamília TGF-ß possuindo um papel funcional nos eventos morfogenéticos (53). A BMP-4 age no epitélio do broto ureteral regulando o sítio de iniciação do brotamento no ducto de Wolf, e este processo ocorre a partir da morfogênese da ramificação do broto pela antagonização dos sinais indutivos derivados do mesênquima, promovendo o crescimento e elongação do broto ureteral, respectivamente. A BMP-7 é encontrada no ducto mesonéfrico, túbulos, na condensação metanéfrica, nas formas comma- e S-shaped e nos ductos coletores formados pela ramificação (53). Os rins embrionários deficientes de BMP-7 mostram limitação no desenvolvimento das formas comma- e S-shaped e diminuição dos glomérulos.

PAX

PAX é uma família de genes que regulam eventos morfogenéticos (52,54). O broto ureteral expressa PAX-2 desde o processo de brotamento até a invasão do mesênquima metanéfrico. O PAX-2 possui um papel funcional crítico na diferenciação das células mesênquimais. O uso de oligonucleotídeos antisense contra PAX-2 resulta na inibição da ramificação do ureter e da diferenciação de células mesênquimais.

HOX

Os genes da família homeobox codificam fatores de transcrição que são conhecidos por funcionar como reguladores genéticos para o desenvolvimento (55-57). Os genes HOX são importantes para a especificação do blastema metanéfrico na porção final posterior do mesoderma intermediário. O gene Hoxa 11 está localizado no mesênquima metanéfrico, ao passo que, em mutantes para este gene resultam rins de tamanho reduzido ou órgão ausente.

Fator de Crescimento Transformador - a (TGF-a)

O TGF-a é expresso na extremidade do broto ureteral e nos ductos, sendo capaz de induzir o crescimento dos metanefros in vitro, ao passo que, o crescimento é inibido pelo anticorpo anti-TGF-a (58).

Galectina-3

A galectina-3 é uma proteína lectina ß-galactoside específica de mamíferos com funções no crescimento celular, adesão e transformação neoplástica. A galectina-3 é expressa apicalmente na extremidade da ramificação do broto ureteral. Bullock et al (59), demostraram que a proteína galectina-3 não é expressa nas fases iniciais E11 a E12 do desenvolvimento dos metanefros, ao passo que, é detectado RNAm e proteína na fase tardia (E14 a E17) e em adultos, sugerindo que a galectina-3 tem função em limitar o crescimento ureteral e a nefrogênese nos estágios mais tardios do desenvolvimento quando a expressão já é regulada. A adição de galectina-3 exógena na cultura de metanefros inteiros de E11 a E12 inibe a ramificação do broto ureteral.

Fator de Crescimento Fibroblástico (FGF)

Os fatores de crescimento dos fibroblastos (FGFs) e os seus receptores (FGFR) são amplamente distribuídos no embrião (60). A isoforma FGFR-2 é expressa no ducto mesonéfrico, a estrutura a qual da origem ao broto ureteral e ducto coletor.

WT-1

Originalmente identificado como o produto do gene supressor do tumor de Wilms, o WT-1 codifica um fator de transcrição com quatro domínios de zinco que são necessários para o desenvolvimento do rim embrionário (61,62). Nos mesonéfros, o WT-1 é expresso no mesênquima, na vesícula e estruturas glomerulares. Nos metanefros, o WT-1 é expresso no mesênquima não induzido e crescentemente no mesênquima induzido. O WT-1 não é expresso pelas células do broto ureteral, mas é essencial para o mesênquima responder tardiamente a outros sinais indutivos, direcionando a gênese do brotamento do broto ureteral do ducto de Wolf.

Fator de Crescimento Nervoso (NGF)

Os receptores do NGF são expressos na fase inicial do desenvolvimento renal, ou seja, na condensação de células do mesênquima metanéfrico persistindo até o desenvolvimento do néfron (63).

EMX- 2

O fator de transcrição EMX-2 é expresso predominantemente no broto ureteral. Em camundongos deficientes em EMX-2, o broto ureteral invade o mesênquima metanéfrico, mas não ramifica e nunca induz a condensação das células mesênquimais (64).
GATA-2

O fator de transcrição GATA-2 é expresso em diferentes tecidos incluindo o broto ureteral, mas em camundongos que não expressam GATA-2 exibem uma junção anormal entre o ureter e a bexiga (64).

LIM-1

O fator de transcrição LIM-1 é expresso no broto ureteral e no desenvolvimento dos néfrons. Em camundongos nulos para LIM-1, que sobrevivem até o nascimento, é observada a falta de um dos rins (64).

LIF

O fator inibidor leucêmico LIF é secretado pelo broto ureteral e converte este tipo celular a uma estrutura epitelial (65).

Fator de Crescimento Epidérmico (EGF)

O EGF é importante para ramificação e tubulogênese da célula epitelial renal no matrigel (extrato de membrana basal) e na cultura in vitro de metanefro, na qual, a indução do mesênquima pelo broto ureteral ocorre e a administração de EGF aumenta o crescimento e diferenciação do ducto coletor, mas diminui a diferenciação do glomérulo e túbulo proximal. A administração de inibidores de tirosina quinase ou anticorpos bloqueadores do receptor EGF na cultura de metanefros, bloqueia a diferenciação de estruturas ao redor do broto ureteral (66,67). No rim fetal a administração de EGF diminui a morte celular por apoptose na zona nefrogênica do desenvolvimento do córtex e papila medular. A família EGF inclui o HB-EGF (fator de crescimento ligado a heparina EGF-like), que é um potente mitógeno para as células epiteliais renais e é expresso predominantemente pelo broto ureteral durante o desenvolvimento de metanefros de rato. Takemura et al (66,67), sugerem que o HB-EGF possa ser um importante e necessário ligante para ativar o receptor EGF durante o desenvolvimento renal. O HB-EGF ancorado a membrana iniciaria e facilitaria a ramificação da célula epitelial renal, possivelmente promovendo interações célula-célula e célula-matriz e regulando o movimento celular. Os autores especulam que HB-EGF possua um papel funcional no crescimento tubular distal e diferenciação durante o desenvolvimento metanéfrico. No rim adulto em resposta a injúria tubular, HB-EGF solúveis podem ser clivados do seu precursor ancorado a membrana por proteases e participar na recuperação de células injuriadas e induzir proliferação celular.

Fator de Crescimento Semelhante à Insulina (IGF-I)

O IGF-I ou somatomedina C é um polipeptídeo que está envolvido no desenvolvimento, no metabolismo e na proliferação do rim. O IGF-I sistêmico é produzido no fígado e circula ligado a proteínas carreadoras denominadas de IGFBP (fator de crescimento semelhante a insulina ligado a proteínas). O IGF-I é necessário para o desenvolvimento dos metanefros in vitro, cujos receptores são expressos no glomérulo e túbulos proximais (68).

Sistema Proteolítico Metaloproteinases

O desenvolvimento e patologia renal são caracterizados por um elevado turnover na MEC. Durante o desenvolvimento renal um constante remodelamento da MEC é necessário para permitir invasão e ramificação do broto uretérico no mesênquima metanéfrico, o que sugere um papel funcional para as proteases metaloproteinases (MMPs) que degradam a MEC. A nefrogênese é caracterizada por uma complexa interação entre o epitélio e o mesênquima e desde que a expressão espaço-temporal das MMPs e o inibidor tissular das metaloproteinases (TIMP) tem sido mostrado no desenvolvimento e ramificação de outros órgãos, uma similar função para MMPs e TIMP tem sido proposta na organogênese renal (69).

Sistema Proteolítico Cisteinoproteases

Catepsinas

No rim os glomérulos são uma fonte rica de catepsinas B e L e o acúmulo anormal de matriz devido à insuficiente atividade proteolítica de degradação da MEC é causa principal de doenças degenerativas como a doença glomerular progressiva. Estudos com cultura in vitro de rim embrionário, mostraram que a utilização de inibidores específicos de catepsinas resultou em alterações estruturais significantes no epitélio proximal de ratos normais (70,71).

Caspases

A morte celular programada ou apoptose, ocorre em muitos tecidos de animais e possui vários papéis funcionais no desenvolvimento (72). A apoptose ocorre do desenvolvimento ao rim adulto, sendo que na nefrogênese devemos considerar que qualquer anormalidade pode contribuir para desenvolvimento de patologias incluindo doença policística, indução de autoimunidade para o tecido renal, inflamação e cicatrização exacerbada do rim (73,74). No desenvolvimento renal, tem sido estimado que cerca de 50% das células morrem durante o desenvolvimento normal, contribuindo para a homeostase normal dos tecidos, mas alterações na razão fisiológica da apoptose pode desencadear patologia. A maioria das células mortas tem sido observada na zona nefrogênica, região cortical próxima aos agregados condensados e vesículas. As células do mesênquima metanéfrico sofrem morte celular programada quando elas não foram induzidas a diferenciar em células epiteliais nefrogênicas. A morte celular programada está estritamente determinada por uma linhagem celular durante o desenvolvimento do nematódeo Caenorharbditis elegans. Assim, tem sido proposto que a morte celular programada é geneticamente controlada como um fator de diferenciação celular específico. Intenso estudo genético molecular no C. elegans, tem levado a identificação do mecanismo de funcionamento da morte programada celular havendo fortes evidencias que os genes que controlam a morte celular programada, são evolucionalmente conservados dos nematódeos aos mamíferos. A morte celular nos animais é mediada por uma família de cisteinoproteases efetoras intracelular da apoptose, chamada caspases. As caspases ou proteases específicas ou aspártico cisteinil são enzimas citosólicas que pertencem a uma família com 14 membros (caspases 1 a 14), doze das quais são encontradas em mamíferos (75). A inibição das caspases-3 e -9 previnem desenvolvimento, ramificação, formação tubular e nefrogênese do broto ureteral em cultura de explants de rins, indicando que a via mitocondrial da apoptose tem um papel funcional no desenvolvimento renal (76).

Conclusão

Baseado nas informações expostas, fica claro que inúmeros e diferentes genes são expressos no broto ureteral e mesênquima metanéfrico durante o processo de organogênese renal. As modernas tecnologias estão começando a revolucionar o estudo do desenvolvimento renal, permitindo a completa definição dos genes expressos durante os diversos estágios da nefrogênese.

Agradecimento
Os autores agradecem à FAPESP (Processo nº 98/02138-8), sem a qual este trabalho não seria realizado.

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