Influence of genetic polymorphisms on the circulating levels of the matrix metalloproteinases 2 and 9 during hemodialysis

A insuficiência renal crônica é uma complicação grave de diferentes doenças, como diabetes, hipertensão e glomerulopatias. Quando os rins entram em falência, é preciso substituir a função renal, terapia geralmente feita através de hemodiálise. A população de pacientes dependentes de hemodiálise, cujo número cresce de forma geométrica, está exposta a taxas extremamente elevadas de eventos cardiovasculares fatais e não fatais. Fatores de risco clássicos e específicos da uremia se somam conferindo alterações patológicas severas na parede dos vasos. A própria sessão de hemodiálise ativa a inflamação e induz aterogênese. A degradação da elastina e a apoptose das células musculares lisas evoluem para a mudança do fenótipo da camada média, que se expande reduzindo o lúmem em um processo de acentuada calcificação arterial. Alterações na atividade das metaloproteinases de matriz extracelular (MMPs) 2 e 9 e desequilíbrios com seus inibidores endógenos, os TIMPs, ajudam a compor este cenário ao estimular o remodelamento cardiovascular e reorganizar a matriz extracelular, permitindo a expansão tecidual e o depósito de cálcio. Os níveis circulantes de MMP-2 e -9 estão relacionados com maior severidade de doenças cardiovasculares na hemodiálise. Diversos polimorfismos genéticos foram associados com alterações na concentração e/ou atividade destas enzimas, e é possível que diferenças nas distribuições dos polimorfismos ajudem a discriminar indivíduos expostos a níveis plasmáticos mais elevados de MMP-2 e -9 tanto antes como após a sessão de hemodiálise. Os principais polimorfismos são: um polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) (C-1562T) e um microssatélite (-90 CA14-24) na região promotora, e um SNP no exon 6 (A855T, Q279R) da MMP-9, e dois SNPs (C-1306T e C-735T) no promotor da MMP-2. Como estes polimorfismos também foram associados com diversas doenças, o propósito deste estudo foi avaliar se eles influem na concentração plasmática de MMP-2 e MMP-9 em pacientes submetidos à hemodiálise crônica, e se afetam o efeito que a sessão de hemodiálise tem sobre os seus níveis circulantes. Para atingir nosso objetivo, estudamos 98 pacientes com idades entre 18 e 65 anos e submetidos à hemodiálise há mais de 3 meses. Amostras de sangue venoso foram coletadas em dois momentos, antes do início e após o término da sessão de hemodiálise. As concentrações de MMP-2 foram determinadas por zimografia e as de MMP-9, TIMP-1 e TIMP-2 foram analisadas por ELISA. O DNA genômico foi extraído a partir do sangue total e amostras foram então genotipadas para os polimorfismos da MMP-2 e MMP-9. As frequências dos haplótipos da MMP-2 e -9 foram estimadas pelo programa PHASE. Nossos resultados mostraram que a sessão de hemodiálise reduz os níveis circulantes de MMP-2 e não altera o TIMP-2, ao passo que os níveis de MMP-9 e TIMP-1 se encontram aumentados ao final da sessão. Encontramos uma associação entre os genótipos que envolvem o alelo de análise T do polimorfismo C-735T e o haplótipo CT demonstrando níveis pré hemodiálise significativamente aumentados de MMP-2 (P= 0,0077 e P= 0,01, respectivamente), mas não de TIMP-2. Os genótipos da MMP-2 não alteram o efeito da sessão da hemodiálise, que reduziu a MMP-2 e o TIMP-2 independente de marcadores genéticos. Marcadores genéticos da MMP-9 mostraram estar associados a níveis maiores de MMP-9 após a hemodiálise: os genótipos CC e QQ (P= 0,0081 e P= 0,0415, respectivamente) e o haplótipo CLQ (P= 0,0012). As concentrações de TIMP-1 aumentaram significativamente após a hemodiálise nos genótipos HH e QR (P= 0,0375 e P= 0,0113, respectivamente) e no haplótipo CHR (P= 0,0008). Adicionalmente, marcadores genéticos da MMP-9 não alteraram os níveis basais de MMP-9 e TIMP-1. Estes achados sugerem que marcadores genéticos da MMP-2 e -9 interferem nos níveis circulantes destas proteases no contexto da hemodiálise.Chronic renal disease is a serious complication which may occur in patients who suffer from a vast range of diseases, such as diabetes, hypertension and glomerulonephritis, among others. When the kidneys fail, it becomes necessary to substitute the renal function, which is usually made through hemodialysis. The population of patients that are dependent of hemodialysis are rapidly growing in number. These patients are exposed to extremely high rates of cardiovascular events. Both traditional and uremic specific factors account for severe pathologic alterations on the walls of the vessels. The session of hemodialysis itself stimulates inflammation and induces atherogenesis. The degradation of elastin and the apoptosis of smooth muscle cells eventually progresses to a change in the phenotype of the media layer, which expands, thus reducing the arterial lumen in a process of accelerated calcification. Alteration in the activity of the matrix metalloproteinases (MMPs) 2 and 9 and imbalancements with its endogenous inhibitors - the TIMPs - help to set the scenario for cardiovascular diseases by stimulating cardiovascular remodelling and reorganizing the extracellular matrix, allowing tissue expansion and calcium deposits. The circulating levels of MMP-2 and -9 are associated with greater severity of cardiovascular diseases on patients undergoing hemodialysis. Diverse genetic polymorphisms were associated with alterations on the concentration and with the activity of these enzymes, and it is possible that differences on the distribution of these polymorphisms may help to discriminate individuals exposed to increased plasmatic levels of MMP-2 and -9, both before and after hemodialysis. The main polymorphisms known are: one single nucleotide polymorphism (SNP) (C-1562T) and one microsatellite (-90 CA14-24) on the promoter region, and one SNP on exon 6 (A855G, Q279R) of MMP-9, and two SNPs (C-1306T and C-735T) on the promoter of MMP-2. These polymorphisms were also associated with a number of diseases. Our purpose was to study whether they influence the circulating levels of MMP-2 and -9 in patients undergoing hemodialysis, and whether they affect the levels of these proteases after hemodialysis. In order to reach our aim, we have studied 98 patients whose ages ranged between 18 and 65 years of age and who were undergoing chronic hemodialysis for at least 3 months. Venous samples were collected in two moments, before and after hemodialysis. The concentrations of MMP-2 were assayed with gelatin zymography, and MMP-9, TIMP-1, and TIMP-2 were analyzed with ELISA. Genomic DNA were extracted and samples were genotypied for MMP-2 and -9 polymorphisms. The haplotypic frequencies were analyzed by the PHASE software. Our results show that sessions of hemodialysis reduce the levels of MMP-2, however, it does not alter TIMP-2, while MMP-9 and TIMP-1 suffer an increase after the hemodialysis session. We found an association amidst the genotypes with the variant allele T on the SNP C-735T and on the haplotype CT showing elevated pre hemodialysis levels of MMP-2 (P= 0,0077 and P= 0,01, respectively), but not on TIMP-2. The MMP-2 genotypes do not modify the effect of a hemodialysis session. Genetic markers of the MMP-9 were associated with enhanced levels of MMP-9 after hemodialysis: the CC and QQ genotypes (P= 0,0081 and P= 0,0415, respectively) and the haplotype CLQ (P= 0,0012). The concentrations of TIMP- 1 increased significantly after hemodialysis on the genotypes HH and QR (P= 0,0375 and P= 0,0113, respectively) and on the haplotype CHR (P= 0,0008). Furthermore, genetic markers of the MMP-9 have not altered the basal levels of MMP-9 and TIMP-1. These findings suggest that the genetic markers of MMP-2 and -9 interfere on circulating levels of these proteases on the hemodialysis setting