Overexpression of catalase prevents gentamicin – induced apoptosis of renal proximal tubular cells in transgenic mice

Introduction : La néphrotoxicité est une complication majeure de la gentamicine, qui est largement utilisée dans le traitement des infections bactériennes, en particulier celles provoquées par des bactéries à Gram-négatif. La gentamicine induit l'apoptose tubulaire, mais les mécanismes moléculaires impliqués demeurent mal compris. Dans l’étude présente, nous avons examiné le rôle des espèces réactives de l'oxygène (ROS) , des  proteins Bax,  Bmf et Caspase-12 (Csp-12) dans le mécanisme d’action de la gentamicine sur l'apoptose des tubules proximaux rénaux (RPT) et les dommages rénaux induits par ce médicament chez la souris. Méthode: Des souris adultes (âgées 18-19 semaines) mâles non-Tg et des souris transgéniques (CAT-Tg) qui surexpriment la catalase spécifiquement dans leurs cellules des RPT ont été traitées par injections intra-péritonéales de gentamicine (20 mg/kg/jour) pour 5 jours consécutifs, puis euthanasiés. Les reins ont été examinés et analysés par  histologie, immunohistochimie pour presansance de la stress oxidative, expression des proteins Bax, Bmf et Csp-12 et essai TUNEL  pour étudier de l’apoptose . Nous avons aussi examiné l'effet de la gentamicine sur  génération des ROS et l’apoptose dans les cellules RPTC immortalisées de rat (IRPTC) in vitro. Résultats: In vivo, chez les souris non-Tg, la gentamicine induit une tubulopathie et l'apoptose des RPT , stimule la production de ROS et induit une augmentation de Bax et Bmf détectée par immunohistochimie et augmont activité du caspase-12. Ces changements sont atténués chez les souris Cat-Tg. In vitro, la gentamicine induit l’apoptos des cellulles. Le co-traitement avec la catalase normalise ces effets dans les IRPTC.  Conclusion : Ces données démontrent que l'apoptose des RPTC induite par la gentamicine s’effectue, au moins en partie, par l'intermédiaire de la génération des ROS. Background: Nephrotoxicity is a major complication of gentamicin, which is widely used in the treatment of severe gram-negative infections. Gentamicin promotes tubular apoptosis, but the mechanisms by which this occurs are incompletely understood. In the present study, we investigated whether the underlying mechanism(s) of gentamycin-induced renal proximal tubular (RPT) apoptosis is mediated, at least in part, via reactive oxygen species (ROS) generation in mice. Methods: Adult (age 18-19 weeks) male non-Tg mice and transgenic (Tg) mice specifically overexpressing catalase (Cat) in their renal proximal tubular cells (RPTCs) were administered i.p. with gentamicin (20mg/kg/days) for five days consecutively and then euthanized at two different time point. Kidneys were processed for morphological analysis, apoptosis study (TUNEL assay), presence of increased ROS generation, immunostaining for Bax, Bmf and Casp12 proteins and Casp12 activity. We also examined the effect of gentamicin on apoptosis in immortalized rat RPTCs in vitro. Results: In vivo, gentamicin induced significant tubular apoptosis, ROS generation, increased expression of Bax and Bmf proteins and Casp12 activity in non-Tg mice. Most of these changes were normalized in Cat-Tg mice..In vitro, gentamicin induced apoptosis of iRPTCs while co-treatment with Cat increased cells viability and reduced apoptosis of the cells. Conclusions: These data demonstrate that gentamicin-induced RPTC apoptosis is mediated, at least in part, via ROS generation.   Keywords: gentamicin,  nephrotoxicity,  apoptos,  ROS,  catalase

Keyphrases: Gentamicin, Apoptos, Catalase, ROS, Néphrotoxicié, Gentamicine, Gentamicin, Nephrotoxicity, Apoptos, Catalase, ROS