[en] Familial hypomagnesemia with hypercalciuria and nephrocalcinosis (FHHNC) is a rare autosomal recessive tubulopathy caused by mutations in either CLDN16 or CLDN19 genes, which encode for claudin-16 and -19, respectively, expressed in the thick ascending loop of Henle, and involved in paracellular ion transport. This disease is characterized by urinary loss of calcium and magnesium, bilateral nephrocalcinosis, and inexorable progression of chronic renal disease leading to renal failure. Besides, most patients with CLDN19 mutations also develop ocular anomalies, as it is expressed in the retinal epithelial cells. There is great phenotypic variability among patients, even in those who share the c.59G>A; p.G20D mutation in CLDN19 (Hispanic mutation), and also among members of the same family. This phenomenon suggests that, beyond the mutation causing the disease, other molecular processes could determine the clinical progression of patients. Under this hypothesis, this work has focused on the study of genetic and epigenetic factors that could modulate renal disease progression. For this purpose, clinical data, urine and blood from 30 patients affected by FHHNC and 6 control individuals were collected from around Spain, being them the majority of patients diagnosed of FHHNC in this territory. The analysis of the clinical data allowed evaluating the differences in the evolution of the renal disease according to sex and genotype, classifying patients according to the annual decline of renal function (fast, moderate and slow renal progression), identifying clinical biomarkers of prognosis, and evidencing the high intrafamilial phenotypic variability. The study for the identification of gene variants in homozygosis associated with both extreme phenotypes (fast and slow renal progression) was carried out with data obtained from exome sequencing of the 30 patients included in the cohort. With this strategy, 45 gene variants were identified. Among these, due to the physiological function of the genes where they are located, the rs11207827 (in the PATJ gene) and the rs1050171 (in the EGFR gene) were highlighted. To determine the epigenetic factors involved in FHHNC physiopathology and disease progression, the urinary exosome-like vesicles (uEVs) were used as a non-invasive source of information on renal cellular processes. Microarray technique was used to analyze the expression pattern of miRNAs contained in uEVs of the 20 patients who maintained functional native kidneys. Twenty-four miRNAs were identified differentially expressed in all patients when compared with the control group, and 43 in the subset of patients homozygous for the p.G20D mutation in CLDN19. The comparison of patients of both sexes showed only the under-expression of the miR-1915-5p in males. Finally, 4 miRNAs were differentially expressed in patients with moderate to slow progression of renal disease, and 8 within the subgroup of patients homozygous for the p.G20D mutation in CLDN19. Systems biology and the use of artificial neuronal networks have allowed to associate the results obtained with crucial biological processes in FHHNC physiopathology such as renal fibrosis and calcium and magnesium transport, among others. This work, through two complementary strategies, has allowed increasing the knowledge of the physiopathology of FHHNC and, for the first time, determining clinical, genetic and epigenetic factors involved in renal disease progression. From a translational perspective, this thesis has identified new possible prognostic biomarkers of FHHNC as well as novel therapeutic targets that could allow modulating the severity of the disease and, in the best case, to cure it.

[es] La hipomagnesemia familiar con hipercalciuria y nefrocalcinosis (HFHNC) es una tubulopatía minoritaria autosómica recesiva causada por mutaciones en los genes CLDN16 o CLDN19, que codifican para la claudina-16 y -19, respectivamente, expresadas en la porción gruesa del asa ascendente de Henle, e implicadas en el transporte iónico paracelular. Esta enfermedad se caracteriza por la pérdida urinaria de calcio y magnesio, nefrocalcinosis bilateral y progresión inexorable de la enfermedad renal crónica, que desencadena en fallo renal. Adicionalmente, la mayoría de pacientes con mutaciones en CLDN19 también desarrollan alteraciones oculares, ya que este se expresa en las células epiteliales de la retina. Existe una gran variabilidad fenotípica entre pacientes, incluso entre aquellos que comparten la mutación c.59G>A; p.G20D en CLDN19 (mutación Hispánica), y entre miembros de una misma familia. Este fenómeno sugiere que, más allá de la mutación causante de la enfermedad, posiblemente existen otros procesos moleculares que determinan la progresión clínica de los pacientes. Bajo esta hipótesis, este trabajo se ha focalizado en el estudio de los factores genéticos y epigenéticos que podrían modular la progresión de la enfermedad renal. Para ello, se han obtenido los datos clínicos, orina y sangre de 30 pacientes afectos de HFHNC y 6 individuos control de diferentes lugares de España, siendo estos la mayoría de pacientes diagnosticados de HFHNC en este territorio. El análisis de los datos clínicos permitió evaluar las diferencias en la evolución de la enfermedad renal en función del sexo y del genotipo, clasificar los pacientes según la pérdida anual de función renal (progresión renal rápida, moderada y lenta), identificar biomarcadores clínicos de pronóstico, y evidenciar la alta variabilidad fenotípica intrafamiliar. El estudio para la identificación de variantes génicas en homocigosis asociadas a los fenotipos más extremos (progresión renal rápida y lenta) se realizó con los datos obtenidos de la secuenciación masiva del exoma de los 30 pacientes de la cohorte. Con esta estrategia, se identificaron 45 variantes génicas. De entre estas, por la función fisiológica de los genes donde se localizan, destacan la rs11207827 (en el gen PATJ) y la rs1050171 (en el gen EGFR). Para determinar los factores epigenéticos implicados en la fisiopatología de la HFHNC y en su progresión, se utilizaron los urinary exosome-like vesicles (uEVs) como fuente no invasiva de información de procesos celulares renales. Mediante microarrays, se analizó el perfil de expresión de los miRNAs contenidos en los uEVs de los 20 pacientes que mantenían los riñones nativos funcionales, identificándose 24 miRNAs diferencialmente expresados en el total de pacientes respecto al grupo control, y 43 en el subconjunto de pacientes homocigotos para la mutación p.G20D en CLDN19. La comparación de pacientes de ambos sexos mostro únicamente la infraexpresión del miR-1915-5p en aquellos de sexo masculino. Finalmente, se identificaron 4 miRNAs diferencialmente expresados en los pacientes con progresión renal moderada, en comparación con el de progresión lenta, y 8 en el subgrupo de pacientes homocigotos para la mutación p.G20D en CLDN19. La biología de sistemas y el uso de redes neuronales de inteligencia artificial han permitido asociar los resultados obtenidos con procesos biológicos cruciales en la fisiopatología de la HFHNC, como la fibrosis renal y el transporte de calcio y magnesio, entre otros. Este trabajo ha permitido incrementar el conocimiento de la fisiopatología de la HFHNC y determinar factores clínicos, genéticos y epigenéticos implicados en la disfunción renal. Desde el punto de vista traslacional, se han identificado nuevos posibles biomarcadores pronósticos de la HFHNC, y dianas terapéuticas que podrían permitir modular la severidad de la enfermedad y, en el mejor de los casos, curarla.