Response to recombinant human erythropoietin in moderate versus severe renal failure in an animal model

Abstract

Introdução e Objetivos: A anemia é um dos fatores responsáveis pelas elevadas taxas de morbilidade e mortalidade associadas à Doença Renal Crónica (DRC). Evidências sugerem que a terapêutica com eritropoietina humana recombinada (rhEPO) melhorou a qualidade de vida dos pacientes com DRC. Num modelo animal de DRC moderada, foram demonstrados efeitos favoráveis da rhEPO (hematológicos e não hematológicos); porém, pouco se sabe acerca da sua ação em estádios severos de DRC. O objetivo deste estudo é avaliar, num modelo animal, a resposta terapêutica da rhEPO em dois estádios de DRC (severo e moderado), comparando-os. Métodos: Sete grupos (n=7) de ratos Wistar foram avaliados durante 12 semanas: controlo (sem cirurgia ou tratamento); Sham-operated (cirurgia sem redução renal ou tratamento); rhEPO (50 IU/kg/wk Recormon®); DRC moderada (nefrectomia de 3/4); DRC moderada + rhEPO; DRC severa (nefrectomia de 5/6); DRC severa + rhEPO. Foram colhidas amostras de sangue nas semanas 0, 3, 6, 9 e 12 após a nefrectomia, para avaliar a função renal, hematológica, o metabolismo do ferro e marcadores séricos de proliferação (TGF-β1) e inflamação (CRP). A pressão arterial, frequência cardíaca, peso corporal e tecidular, índices tróficos e a histomorfologia renal foram também estipulados. Resultados: Os resultados são consistentes com um modelo sustentado de DRC moderada e severa, tendo-se desenvolvido, respetivamente, um estado moderado e severo de anemia, para além de hipertensão e alterações do metabolismo do ferro. Em ambos os estádios, o rim remanescente mostrou um perfil proliferativo, registando-se um aumento da sua massa (hipertrofia), que foi acompanhado, no modelo moderado, de elevação dos níveis séricos de TGF-β1. A rhEPO atenuou parcialmente os marcadores da função renal, corrigiu a anemia, reduziu os valores de pressão arterial e frequência cardíaca, ajustou o metabolismo do ferro e 3 melhorou a histomorfologia renal, mas apenas no modelo de DRC moderada. Numa situação severa, os referidos parâmetros não sofreram alterações ou foram agravados com a ação da rhEPO. Estes resultados confirmam a ação anti-inflamatória e proliferativa da rhEPO, sugerindo um efeito protetor do eixo cárdio-renal, embora o mesmo não seja constatado em graus severos de insuficiência renal. Conclusão: Este estudo sugere que o estádio de DRC pode determinar a resposta e/ou resistência à rhEPO. Apesar de benéfica num grau de DRC moderada, pode ser ineficaz em estádios severos. Também se questiona o interesse de usar doses mais elevadas de rhEPO para se obterem melhores resultados nos casos de DRC severa.

Introduction and Aims: Anemia is considered one of the most important factors for the high morbidity and mortality rates found in chronic kidney disease (CKD) patients. The introduction of recombinant human erythropoietin (rhEPO) therapy has proved to reduce anemia’s adverse effects, improving the quality of life of CKD patients. The beneficial hematological and non-hematological effects of rhEPO have been demonstrated in a rat model of moderate CKD; however, little is known about its response in severe CKD stages. The aim of this study is to evaluate the therapeutic response to rhEPO therapy in severe vs moderate CKD stages in a rat model. Methods: Seven groups (n=7) of male Wistar rats were evaluated during a 12 week follow-up period: control (without surgery or treatment); Sham-operated (surgery without kidney reduction or treatment); rhEPO (50 IU/kg/wk Recormon®); Moderate CKD (3/4 nephrectomy); Moderate CKD + rhEPO; Severe CKD (5/6 nephrectomy); Severe CKD + rhEPO. Blood samples were collected at the beginning and 3, 6, 9 and 12 weeks after nephrectomy, in order to evaluate: renal function, hematological parameters, iron metabolism and serum levels of proliferative (TGF-β1) and inflammatory (CRP) markers. Blood pressure, heart rate, body and tissue weights, trophism indexes and kidney histomorphology were also estimated. Results: Our data are consistent with a sustained moderate and severe degree of CKD with development of, respectively, moderate and severe anemia, together with hypertension and iron metabolism dysfunction. In both cases, the remnant kidney showed a proliferative profile, with increased mass (hypertrophism), which was accompanied, in the moderate CKD, by increased levels of serum TGF-β1. rhEPO treatment was able to partially attenuate renal function markers, totally correct anemia, reduce blood pressure and heart rate and improve iron metabolism function as well as kidney histomorphology pattern, but only in the model of 6 moderate CKD. In the severe condition, rhEPO treatment produced no changes or even aggravated some of those parameters. These results confirm the already demonstrated rhEPO’s proliferative and anti-inflammatory action, suggesting renal and cardiovascular protection, though not recognized in higher degrees of renal insufficiency. Conclusion: This study suggests that the degree of renal insufficiency might determine the response to rhEPO therapy. Although beneficial in a status of moderate CKD, rhEPO therapy seems to be ineffective in more advanced degrees of kidney dysfunction. It also inquires the necessity of using higher doses of rhEPO in order to achieve better results in severe CKD cases.