EXPRESSÃO DE GENES CODIFICANTES DE PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE ZINCO, METALOTIONEÍNA E IL-6 EM UM MODELO EXPERIMENTAL DE DOENÇA RENAL CRÔNICA

Abstract

RESUMO: O Zinco é um elemento essencial à saúde humana, mas potencialmente tóxico. Sua homeostase é regulada principalmente por proteínas transportadoras de zinco (ZIP e ZnT) e metalotioneína (MT). O fato da Doença Renal Crônica (DRC) apresentar uma alta ocorrência de inflamação asséptica e hipozincemia, aliado a inexistência de estudos sobre a expressão gênica dessas proteínas e sua regulação nesta condição clínica, motivou o presente estudo, cujo objetivo foi verificar a expressão gênica de membros das famílias de genes que codificam proteínas transportadoras de zinco (ZIPS e ZnTs), metalotioneína e interleucina-6 em PBMC's, intestino (ZIPs, ZnTs e MT) e fígado (ZIP14, ZnT1, MT e IL-6) de ratos submetidos a um protocolo de nefrectomia 5/6 (modelo DRC) e ratos controles saudáveis, ambos submetidos a dieta depletada, adequada ou repletada em zinco durante 15 dias. O RNA foi extraído usando o reagente Trizol. A fluorescência do SYBR green foi lida usando a ciclagem padrão do equipamento de POR em tempo real. A expressão dos genes estudados em PBMC's de ratos com DRC em relação aos controles saudáveis antes do inicio do protocolo dietético mostrou uma diminuição significativa na expressão do ZIP3 em ratos com DRC. Após 15 dias de dieta depletada em zinco, os genes ZIP3 e ZIP14 foram expressos em ratos DRC em níveis significativamente mais altos do que no início do estudo. Por outro lado, quando os ratos DRC foram alimentados com dieta repletada em zinco, observou-se um acentuado aumento na expressão de todos os genes da família ZnT. A comparação entre ratos DRC submetidos a dietas depletadas e repletadas em zinco após 15 dias de sua introdução mostrou mudanças significativas na expressão dos genes avaliados, incluindo a IL-6 e MT. Quando comparou-se os ratos DRC e ratos controle saudáveis após o protocolo dietético, o ZIP14 foi diferencialmente expresso nos ratos com dieta depletada em zinco, sendo regulado positivamente em ratos com DRC. A análise da expressão do mRNA mostrou que a expressão dos genes estudados no intestino para os grupos DRC e controle saudáveis apresentava comportamento semelhante, com regulação positiva dos membros da família ZIP e regulação negativa dos membros da familia ZnT quando a dieta foi depletada em zinco e o oposto foi visto na repleção. Ao contrário, no fígado, a expressão destes genes não foi regulada pela concentração de zinco na dieta. Entretanto, verificou-se a regulação positiva dos genes ZIP14 e IL-6 em ratos DRC com uma dieta depletada em zinco, não havendo após a repleção, a regulação negativa destes genes. Pode-se concluir, que a expressão de genes codificantes de proteínas transportadoras de zinco, metalotioneína e interleucina-6 em PBMC's mostrou-se altamente responsiva a alterações da ingestão dietética de zinco, podendo assim, vir a ser utilizada futuramente como um parâmetro mais condizente para definir a deficiência de zinco ou a necessidade celular deste micronutriente na DRC. Os resultados sugerem ainda, que existe um padrão de expressão gênica diferencial no intestino e no fígado. No intestino, a expressão dos genes estudados é regulada pela concentração de zinco na dieta, enquanto que, no fígado, é regulado pelo ambiente urêmico da DRC, independentemente dos níveis de zinco da dieta. ABSTRACT: Zinc is an essential element to human health, but potentially toxic. Its homeostasis is regulated chiefly by zinc transporter proteins (ZIP and ZnT) and metallothionein (MT). The fact of Chronic Kidney Disease (CKD) have a high occurrence of aseptic inflammation and hypozincemia, coupled with the lack of studies on gene expression of these proteins and their regulation in this clinicai condition, induced this study aimed to verify the gene expression of members of the zinc transporter proteins families (ZIPs and ZnTs), metallothionein and interleukin-6 in PBMC's, intestine (ZIP, ZnTs and MT) and liver (ZIP14, ZnT1, MT and IL-6) of rats subjected to 5/6 nephrectomy protocol (CKD model) and healthy controls rats undergoing zinc depleted, adequate or repleted diet for 15 days. RNA was extracted using TRIzol reagent. SYBR green fluorescence was read using standard cycling mode of the real-time PCR equipment. The baseline expression of the studied genes in PBMC's of CKD rats in relation to healthy controls, showed a significant decrease in expression of ZIP3 in CKD rats. After 15 days of diet depleted in zinc, ZIP3 and ZIP14 were expressed in CKD rats at significantly higher levels than baseline. On the other hand, when CKD rats were fed diet with zinc in excess, we observed a dramatic increase in expression of ali ZnT genes. Comparison between CKD rats undergoing zinc diets Zn- and Zn+ 15 days post their introduction has shown significant changes in expression of assessed genes, including IL-6 e MT. When we compared CKD rats to healthy control rats after Zn diet protocols, ZIP14 was differentially expressed in CKD zinc depleted rats, being upregulated in CKD rats. The mRNA expression analysis showed that the expression of the genes studied in the intestine of CKD and healthy control groups behaved similarly, with upregulation of ZIP members and downregulation of ZnTs when the diet was depleted in zinc and the opposite was seen in the repletion. Contrariwise, in the liver, the expression of these genes was not regulated by the zinc concentration in the diet. However, there were upregulation of the gene ZIP14 and IL-6 in CKD rats with a depleted zinc diet and after repletion, there was no downregulation of these genes. It can be concluded that the expression of genes that encode proteins zinc carriers, interleukin-6 and metallothionein in PBMC's was highly responsive to dietary intake of zinc alterations, may thus come to be used in the future as a parameter more suited to define zinc deficiency ar cell need of this micronutrient in the DRC. The results also suggest that there is a differential tissue pattern of gene expression in the intestine and in the liver. In the intestine, the expression of these genes is regulated by the concentration of zinc in the diet, whereas in the liver, it is regulated by the uremic environment of CKD independently of the dietary zinc levels.