Valutazione clinico-patologica di primati sottoposti a xenotrapianto renale: determinazione quali-quantitativa della proteinuria

Background Immunological and histopathological features in pig-to-primate renal xenotransplantation are widely studied. Only limited data have been reported about clinical-pathological findings in primate recipients of life-supporting renal xenografts. In the present study we have evaluated the clinical- pathological parameters especially with regard to hematological parameters and biochemestry. In particular, the presence and the significance of quantitative and qualitative proteinuria were evaluated in xenotransplanted non-human primates in which the kidney function is supported exclusivelly by the transplanted organ. Methods Eight captive-bred, bilaterally nephrectomized cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis), recipient of a life-supporting transgenic porcine kidney, were included in the present study. Donors were α1,3-galactosyltransferase gene-knockout (GTKO) pigs transgenic for human CD39, CD55, CD59 and fucosyltranferase. Primates were subdivided into two groups accordingly to immunosuppressive therapy. The hematological and biochemical parameters primarily involved in evaluation of renal function have been monitored starting 11 days before transplantation until the end of the experimental study. Quantitative and qualitative analysis of proteinuria, evaluated with urinary protein to creatinine ratio (UPC ratio) and sodium dodecyl sulphate-agarose gel electrophoresis (SDS-AGE) respectively, have been performed. Results The main hematological and biochemical changes recorded after transplantation were a progressive anemia, a severe and progressive decrease of total proteins. In urine samples, the measurement of UPC ratio was low before transplantation and increased after transplantation. Similarly, SDS-AGE was negative before transplantation but evidenced bands consistent with mixed (i.e. tubular and glomerular) proteinuria in all the samples collected post-transplantation. Conclusions The complete evaluation of clinical and pathological condition of primates undergoing renal xenotransplantation, including monitoring of the blood and urine parameters, is an important diagnostic aid in the daily evaluation of these patients and is thought to be helpful to set any supportive care and increase the profile of welfare in animals. Moreover, the evaluation of UPC ratio and the use of SDS-AGE technique in urine samples of cynomolgus monkeys recipient of a life-supporting transgenic porcine kidney, may be considered a valid, cheap and less time consuming than more sophisticated technique methods in monitoring the proteinuria in post-transplanted period. Nevertheless, proteinuria and presence of LMW proteins can be consistently found in urine after transplantation, independently on the fluctuations of creatinine values and/or of the status of renal functions.

Il modello sperimentale di xenotrapianto renale suino-primate non umano, è stato ampiamente studiato dal punto di vista immunologico ed istopatologico. In letteratura sono presenti solo pochi lavori che hanno come principale obbiettivo, la valutazione clinico-patologica dei soggetti riceventi. Il nostro lavoro è volto a fornire una valutazione clinico-patologica dei soggetti donatori e dei soggetti riceventi mediante monitoraggio dei parametri ematologici e biochimici, le cui variazioni, in queste specie animali ed in queste condizioni sperimentali, non sono mai state oggetto di studio. Inoltre, il monitoraggio della proteinuria e la sua valutazione quali-quantitativa assumono particolare importanza in questi pazienti nei quali, a causa della nefrectomia bilaterale a cui vengono sottoposti, la funzionalità renale è unicamente sostenuta dall’organo trapiantato. Materiali e metodi Nel presente lavoro sono stati valutati otto primati bilateralmente nefrectomizzati (Macaca fascicularis) riceventi un rene di suino donatore α1,3-galactosyltransferase gene-knockout (GTKO) e transgenico per le seguenti proteine: CD39, CD55, CD59 e fucosiltranferasi. I primati sono stati divisi in due gruppi sperimentali a seconda del protocollo immunosoppressivo utilizzato. I parametri ematologici e biochimici, primariamente coinvolti nella funzione renale, sono stati monitorati quotidianamente a partire dal giorno 11 antecedente al trapianto sino alla fine della vita sperimentale dei primati. Lo studio qualitativo e quantitativo delle proteine urinarie, è stato effettuato mediante il rapporto proteine-creatinina urinaria (UPC ratio) ed elettroforesi in sodium dodecyl sulphate-agarose gel electrophoresis (SDS-age). Risultati Le principali alterazioni ematologiche e biochimiche osservate nei primati nel periodo post-trapianto sono state un’anemia progressiva ed un marcato e progressivo decremento delle proteine sieriche. Nei campioni d’urina, la valutazione del rapporto UPC, basso nelle valutazioni pre-trapianto, si presentava aumentato nel periodo post-trapianto. Allo stesso modo lo studio elettroforetico in SDS-age dei campioni di urina del periodo post trapianto ha permesso di identificare bande riferibili a proteinuria mista (tubulare e glomerulare), assenti invece nella fase pre-trapianto. Conclusioni La valutazione clinico-patologica completa dei primati sottoposti a xenotrapianto renale comprendente monitoraggio di parametri ematologici ed urinari è di importante ausilio diagnostico nella valutazione quotidiana di questi pazienti e si ritiene possa essere d’aiuto per impostare eventuali terapie di supporto ed accrescere il profilo di benessere negli animali. La valutazione del rapporto UPC e l’uso della metodica di elettroforesi in SDS-age per l’analisi dei campioni urinari provenienti da primati sottoposti a xenotrapianto renale, rappresentano dei mezzi diagnostici poco costosi, validi e sensibili per il monitoraggio della proteinuria post–trapianto. Tuttavia, nel nostro gruppo sperimentale, la proteinuria e la presenza di proteine LMW è stata riscontrata nei campioni dell’immediato post-trapianto, indipendentemente dalle fluttuazioni della creatinina e/o dalla condizione della funzionalità renale.