¿Qué causa que ciertas personas que experimentan una disminución repentina de la función renal desarrollen enfermedad renal mientras que otras se recuperan? Un nuevo estudio codirigido por bioingenieros de la Universidad de California en San Diego podría proporcionar información detallada, a nivel de células individuales, sobre los factores subyacentes que contribuyen a estos resultados divergentes.

Los investigadores construyeron el atlas unicelular más grande del riñón humano hasta la fecha que mapea los estados de las células sanas y enfermas en más de 90 pacientes. El atlas pretende servir como base para comprender mejor la progresión de la enfermedad renal después de una lesión renal aguda, una afección en la que los riñones pierden repentinamente su capacidad para filtrar los desechos de la sangre.

« Queremos entender esa progresión a nivel de una sola célula », dijo el coautor del estudio, Blue Lake, quien realizó esta investigación como científico del proyecto en el Departamento de Bioingeniería de la UC San Diego. « Al crear un atlas de los diferentes tipos de células que componen un riñón sano, así como los riñones lesionados y enfermos, podemos comenzar a determinar qué tipos de células pueden estar contribuyendo a la progresión de la enfermedad. Podemos tener una idea de qué cambios están sucediendo que hacen que algunos tipos de células dañadas se reparen y, en algunos casos, pasen a un estado en el que ya no se pueden reparar ».

El trabajo, publicado el 19 de julio en la revista Nature, fue dirigido conjuntamente por el laboratorio del exprofesor de bioingeniería de la Universidad de California en San Diego, Kun Zhang, que ahora trabaja en el Instituto de Ciencias de San Diego, Altos Labs, e investigadores de la Universidad de Washington, la Universidad de Indiana y Universidad de Michigan.

Para construir su atlas, los investigadores analizaron más de 400 000 células y núcleos de una amplia gama de muestras de riñón de personas con riñones sanos, lesión renal aguda y enfermedad renal crónica.

Se utilizaron tecnologías de secuenciación de una sola célula y un solo núcleo para generar la expresión de ARN y los perfiles de expresión génica de las células. Estos perfiles permitieron a los investigadores identificar 51 poblaciones diferentes de tipos de células. Usando tecnologías de imágenes espaciales, los investigadores pudieron mapear dónde se organizan los diferentes tipos de células en el riñón.

« Este es el atlas más completo hasta el momento de los tipos de células en el riñón humano », dijo Lake.

Los investigadores también descubrieron que 28 de estos tipos de células se alteran en la lesión renal aguda.

Lo que normalmente sucede cuando las células renales se lesionan es que entran en un estado de reparación en el que hacen nuevas copias de sí mismas, así como también liberan señales que reclutan células inmunitarias y fibroblastos para curar el área lesionada. Posteriormente, vuelven a su estado celular normal.

Pero con los tipos de células alteradas, no ocurre un retorno al estado normal, encontraron los investigadores. En cambio, se quedan atascados en el estado de reparación. Como resultado, continúan reclutando más células inmunitarias y fibroblastos. Esto provoca inflamación y fibrosis, lo que a su vez provoca la progresión de la enfermedad y la reducción irreversible de las funciones renales.

« Estos estados de reparación normalmente son importantes para la curación, pero pueden volverse desadaptativos », dijo Lake. « Si persisten o se estimulan constantemente, eso hará que el riñón continúe en un estado de enfermedad ».

Los investigadores encontraron que estos tipos de células alteradas, con el llamado « estado de reparación desadaptativo », viven en dos áreas de las nefronas, que son las principales unidades de filtración del riñón. La primera área se llama túbulo proximal, que se conoce a partir de estudios previos en ratones. Este nuevo estudio revela que una segunda área en las nefronas, llamada rama ascendente gruesa, también alberga estos tipos de células alteradas.

« Nos sorprendió ver este estado de reparación desadaptativo en células humanas en esta otra área », dijo Lake. « Ahora hemos identificado otra área en el riñón que se puede asociar con la progresión de la enfermedad. Con suerte, estos conocimientos abrirán el camino a nuevos desarrollos en el campo ».

Este trabajo fue apoyado en parte por los Programas del Fondo Común de los Institutos Nacionales de Salud; Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre; y el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales (NIDDK).