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. 2026 Jun 12;48(3):e20250333. doi: 10.1590/2175-8239-JBN-2025-0333en
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Renal expression of Bach1 and oxidative stress in chronic kidney disease: evidence from a preclinical model

Beatriz Oliveira Da Cruz 1, Patricia Pereira Almeida 2, Nathalia Silva-Costa 1, Michele Lima Brito 2, D’Angelo Carlo Magliano 2, Milena Barcza Stockler-Pinto 1,2
PMCID: PMC13282137  PMID: 42296473

ABSTRACT

Introduction:

The transcription factor BTB and CNC homology 1 (Bach1) represses the nuclear factor erythroid 2–related factor 2 (Nrf2), which controls antioxidant gene expression, and its role in chronic kidney disease (CKD) remains unclear.

Methods:

CKD was induced by 5/6 nephrectomy in rats. Kidney fibrosis and oxidative stress markers were measured. The gene expression of Nrf2, Bach1, and nuclear factor kappa B (NF-κB) was assessed.

Results:

CKD increased oxidative stress markers in plasma, kidney, and heart, as well as promoted kidney fibrosis. Moreover, CKD reduced cardiac Nrf2 expression. However, Bach1, Nrf2, and NF-κB remained unchanged in the kidney.

Conclusion:

CKD did not modulate Bach1 mRNA levels in the kidneys of 5/6 nephrectomized rats.

Keywords: Kidney disease, Oxidative Stress, Antioxidant Response Elements, Nephrectomy.

INTRODUCTION

Reactive oxygen species (ROS) generation in chronic kidney disease (CKD) con­tributes to disease pathophysiology through direct renal cell injury, leading to functional impairment, inflammation, and fibrosis, as well as through the activation of signaling pathways and transcription factors that amplify these processes1. BTB and CNC homology 1 (Bach1) is a widely expressed trans­cription factor and a key regulator of the oxidative stress response2. Bach1 inhibits the nuclear factor erythroid 2–related factor 2 (Nrf2) by competing for the antioxidant response element, thereby suppressing antioxidant gene expression2,3 and contributing to increased ROS, apoptosis, and cellular senescence4. While Nrf2 mediates cytoprotective responses, Bach1 acts as its primary negative regulator. Furthermore, the balance between oxidative stress and inflammation is regulated by crosstalk between the nuclear factor kappa B (NF-κB) and Nrf2 pathways, as Nrf2 activation can attenuate NF-κB–mediated inflammation, whereas NF-κB activation may suppress the antioxidant response5. Aging-associated increases in Bach1 impair redox homeostasis and exacerbate oxidative stress. In CKD, reduced Nrf2 expression and chronic inflammation are frequently observed. Thus, Bach1 inhibition may enhance Nrf2 activity and represent a potential therapeutic strategy2,3,4,6>.

Accordingly, this study evaluated oxidative stress, inflammatory markers, and renal structural alterations in a preclinical model of CKD.

METHODS

All procedures were conducted in accordance with the ARRIVE guidelines and complied with the criteria established by the National Council for the Control of Animal Experimentation (CONCEA) and were approved by the Animal Research Ethics Committee of the Universidade Federal Fluminense (protocol number 956/2017).

Animals

Fourteen male Wistar rats were used and housed under controlled temperature (22 ± 1 °C) and humidity (60 ± 10%) conditions, with a 12:12 h light–dark cycle. Animals had free access to commercial chow and water and were weighed weekly. CKD was induced by 5/6 nephrectomy, as previously described7. The animals were randomly assigned to two groups: a control (Sham) group, which underwent surgical manipulation of the renal pedicles without nephrectomy (n = 7), and a CKD group subjected to 5/6 nephrectomy (n = 7).

Euthanasia

Animals were deeply anesthetized with ketamine (40 mg/kg) and xylazine (8 mg/kg) (Laboratório Virbac S.A., São Paulo, Brazil) and euthanized by cardiac puncture until total exsanguination. Kidney and heart tissues were carefully dissected and stored at -80 °C for further analysis.

Biochemical Analysis

Blood samples were drawn from each animal by cardiac puncture. Plasma and serum were separated by centrifugation (15 min, 4500 × g, 4 °C). Serum levels of creatinine and urea were measured using Bioclin® kits with the Bioclin BS-120 chemistry analyzer.

Lipid Peroxidation and Protein Carbonylation

Lipid peroxidation in renal and cardiac tissues was evaluated by the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) assay, and plasma protein oxidation was assessed by quantifying carbonyl groups using 2,4-dinitrophenylhydrazine (DNPH). Both analyses followed the methodology described by Costa et al.8. All samples were prepared in RIPA buffer containing a protease inhibitor cocktail (Sigma-Aldrich, Missouri, USA).

Kidney Morphology

Kidney sections were stained with Masson trichrome to evaluate tubulointerstitial fibrosis. Ten random fields of the tubulointerstitial area from five animals were selected and analyzed using the Image-Pro Plus (Media Cybernetics, Silver Spring, MD, USA) through the density threshold selection tool.

Gene Expression

Bach1, NF-κB, and Nrf2 mRNA expression was evaluated using real-time quantitative polymerase chain reaction (PCR), according to Leal et al.9. TaqMan Gene Expression Assays (Thermo Fisher Scientific) were used for Bach1 (Rn01477344_m1), NF-κB (Rn01399572_m1), Nrf2 (Rn00477784_m1), and the control gene, Gapdh (Rn01775763_g1). Reactions were performed on the ABI Prism 7500 Sequence Detection System (Applied Biosystems) under standard conditions. Bach1 expression was evaluated only in kidney tissue, and NF-κB and Nrf2 were evaluated in the kidney and heart.

Statistical Analysis

Results are presented as mean ± standard deviation, and the ROUT test was used to identify outliers. Data normality was assessed with the Shapiro–Wilk test. Group comparisons used an unpaired t-test, and a two-way ANOVA was applied for analyses over time. A multivariate approach was also employed. The variation in sample size for gene expression reflected limited biological material. A correlation matrix was generated, and principal component analysis (PCA) was conducted on standardized variables (z-score transformation) to account for differences in measurement scales and ensure equal contribution of all variables. Component retention followed the Kaiser–Guttman criterion, with eigenvalues ≥ 1.0 considered significant, and the variance explained by each retained component was reported. PCA constituted an exploratory, unsupervised dimensionality reduction method to identify dominant patterns and relationships among correlated variables, facilitating data interpretation and visualization rather than inferential testing. All analyses were performed using GraphPad Prism (version 10.2.3; GraphPad Software, Boston, MA, USA), and statistical significance was set at p < 0.05.

RESULTS

After 4 weeks, CKD was established. The CKD group showed significantly lower body mass than the control group (Figure 1A). As expected, the CKD group presented a significant increase in creatinine (1.06 ± 0.14 vs. 0.63 ± 0.05 mg/dL; p = 0.0006) and serum urea levels compared to the control group (60.29 ± 5.70 vs. 30.29 ± 2.98 mg/dL; p < 0.0001) (Figures 1B and 1C). Additionally, plasma protein carbonyl levels were significantly elevated in the CKD group when compared to the control group (689.90 ± 42.06 vs. 584.80 ± 27.73 nmol/mg protein; p = 0.0003) (Figure 1D). Regarding lipid peroxidation, the CKD rats exhibited markedly higher levels in the kidney (0.27 ± 0.12 vs. 0.14 ± 0.02 μmol/mg tissue; p = 0.0451) and heart (2.46 ± 0.69 vs. 0.77 ± 0.40 μmol/mg tissue; p = 0.0055) compared to the control group (Figures 1E and 1F). Histological analysis of kidney photomicrographs revealed a marked increase in tubulointerstitial fibrosis in the CKD group relative to the control group (Figure 1G).

Figure 1. Body mass evolution over 12 weeks in control and CKD groups (A). Serum creatinine (B), serum urea (C), and protein carbonyl (D). Kidney (E) and heart (F) Lipid peroxidation levels in control and CKD animals. Representative photomicrographs of renal tissue from control and CKD animals (G). Histological analysis using Masson’s trichrome staining (×400 magnification) to evaluate tubulointerstitial fibrosis. Arrows (↑) indicate collagen deposition, markedly increased in the CKD group compared to the control group. (A), (F), and (G): control: n = 5; CKD: n = 5; (B) and (C): control: n = 7; CKD: n = 7; (D) control: n = 6; CKD: n = 7; (E): control: n = 4; CKD: n = 4.

Figure 1

Abbreviations – CKD: chronic kidney disease.

Notes – Data are presented as mean ± SD. Two-way ANOVA followed by the Bonferroni post hoc test was used for body mass evolution; the unpaired t-test (parametric data) was applied for the remaining parameters.

There was no significant difference in renal Bach1 mRNA expression between groups (Figure 2A). NF-κB mRNA expression remained unchanged in both heart (p = 0.9982) and kidney (p = 0.7117) tissues (Figures 2B and 2C). However, animals in the CKD group showed lower cardiac Nrf2 mRNA expression (0.71 ± 0.07 vs. 1.03 ± 0.24; p = 0.0241) compared to the control group (Figure 2D), whereas no difference was observed in the kidney (1.46 ± 1.53 vs. 0.92 ± 0.67; p = 0.3432) (Figure 2E).

Figure 2. mRNA expression of Bach1 in the kidney (A), Nf-κB in the heart (B), Nf-κB in the kidney (C), Nrf2 in the heart (D), and Nrf2 in the kidney (E) in the experimental groups.

Figure 2

Abbreviations – Bach1: BTB and CNC homology 1; Nf-κB: nuclear factor kappa B; and Nrf2: nuclear factor erythroid 2-related factor 2. CKD: chronic kidney disease.

Notes – Statistical significance: p < 0.05. Unpaired Student’s t-test; outliers identified using the ROUT method were excluded from the statistical analysis. (A): control: n = 5; CKD: n = 4; (B): control: n = 7; CKD: n = 6; (C): control: n = 6; CKD: n = 6; (D): control: n = 4; CKD: n = 5; (E): control: n = 5; CKD: n = 5.

Multivariate analysis considered parameters related to inflammation, oxidative stress, and renal function. The heatmap matrix is presented in Figure 3A. PCA yielded two principal components, explaining 48.7% (PC1) and 28.0% (PC2) of the variance, accounting for a cumulative variance of 76.7% (Figure 3B). PC1 was strongly correlated with renal Bach1, NF-κB, and Nrf2 expression, indicating an integrated response among these variables. PC2 was predominantly associated with renal lipid peroxidation levels and cardiac Bach1, NF-κB, and Nrf2 expression (Figures 3C and 3D).

Figure 3. Principal component analysis. Pearson’s correlation heatmap (A). Cumulative variance of PCs (B). Biplot of loading scores (C). Score plots of PCs (D). Control: n = 5; CKD: n = 5.

Figure 3

Abbreviations – CKD: chronic kidney disease; PC: principal component.

DISCUSSION

The results of this study demonstrate that CKD in rats is associated with increased oxidative stress, as evidenced by elevated lipid peroxidation in renal and cardiac tissues and increased plasma protein carbonyl levels. In addition, CKD animals exhibited reduced Nrf2 mRNA expression in cardiac tissue, suggesting an impaired systemic antioxidant response. Notably, Bach1 mRNA expression in the kidney did not differ significantly between groups, despite its established role as a negative regulator of Nrf2.

As activation of the Nrf2 pathway represents a therapeutic target in CKD, its downregulation has been associated with the progression of cardiometabolic disorders10,11. Nrf2 regulation involves complex molecular mechanisms influenced by multiple pathophysiological processes12. In the present study, Nrf2 mRNA levels differed between tissues, with reduced expression in the heart but not in the kidney, indicating tissue-specific regulation that may be associated with increased lipid peroxidation and protein carbonylation.

Despite the presence of CKD and associated oxidative stress and inflammation in our experimental model, no significant differences in renal Bach1 gene expression were observed between groups. This finding was unexpected, given that Bach1 is a redox-sensitive transcriptional repressor known to respond to oxidative stress by regulating antioxidant response elements, often acting in opposition to Nrf24,13. Previous studies have shown that, under acute oxidative conditions, such as rhabdomyolysis-induced acute kidney injury, Bach1 expression and subcellular localization can change dynamically, with nuclear export representing an early response to elevated heme levels14. In contrast, under chronic conditions such as CKD, Bach1 regulation may differ and be influenced by adaptive or compensatory mechanisms that help maintain stable expression levels despite sustained oxidative stress3,15. Thus, the absence of transcriptional changes in Bach1 does not negate its potential functional relevance, as its activity may be modulated by post-transcriptional and post-translational mechanisms, including changes in protein stability or subcellular localization16. Although the Bach1–Nrf2 interaction may be dynamically regulated over time, this study was limited to a single experimental time point; therefore, any temporal interpretation should therefore be made with caution. In addition, in the 5/6 nephrectomy model, increased tubulointerstitial fibrosis is observed, along with adaptive hyperfiltration and glomerular hypertrophy of residual nephrons to sustain excretory capacity17. These compensatory changes increase intraglomerular pressure and mechanical stress, promoting filtration barrier injury, oxidative stress, and activation of pro-inflammatory pathways18. Importantly, inflammatory activity may occur without changes in NF-κB gene expression, as NF-κB activation is largely regulated at the post-translational level19. Collectively, these mechanisms may have influenced renal Bach1 expression and impaired antioxidant responses, including Nrf2.

Finally, PCA analysis demonstrated that PC1 explained 48.7% of the total variance and represented the main axis of separation between groups. Sham animals clustered on the negative side, whereas the CKD group shifted toward positive values, capturing the dominant multivariate signature associated with CKD-related alterations. PC2 accounted for an additional 28.0% of the variance and reflected intragroup variability without compromising group separation, with both components explaining 76.7% of the total variance. Consistently, correlation analysis indicated that oxidative stress and inflammation were associated with renal dysfunction, as increased lipid and protein oxidation correlated with higher urea and creatinine levels. Furthermore, NF-κB expression and Nrf2 downregulation were associated with a pro-inflammatory and antioxidant-deficient profile. The biplot further demonstrated a clear separation between the Sham and CKD groups, with the CKD group associated with oxidative stress and inflammatory markers and the Sham group associated with higher cardiac Nrf2 expression. Notably, Bach1 expression did not correlate with the CKD group, indicating that this preclinical model is not associated with changes in its gene expression.

In conclusion, this study demonstrates that CKD promotes systemic oxidative stress and renal fibrosis, accompanied by reduced cardiac Nrf2 expression. Although renal Bach1 expression remained unchanged, future studies should explore its post-transcriptional regulation and the effects of Bach1 inhibition on Nrf2 signaling. Overall, these findings highlight the therapeutic potential of targeting redox-related pathways, particularly through Nrf2 activation, to mitigate CKD-associated tissue damage.

ACKNOWLEDGMENTS

We thank the following laboratories from the Universidade Federal Fluminense for their support: Biotério da Faculdade de Nutrição, Centro Integrado de Alimentos e Nutrição (CIAN), Unidade de Pesquisa Clínica (UPC) at the Hospital Universitário Antônio Pedro, Laboratório Multiusuário de Criogenia (CRIO), and Centro de Pesquisa em Morfologia e Metabolismo.

Funding Statement

FundingThis project was funded, and scholarships were provided by the following Brazilian agencies: Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) (E-26/204.474/2024); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) (Finance Code 001).

Footnotes

Funding: This project was funded, and scholarships were provided by the following Brazilian agencies: Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) (E-26/204.474/2024); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) (Finance Code 001).

Use of Artificial Intelligence Tools: During the preparation of this manuscript, the authors occasionally used ChatGPT to enhance the clarity and language of the text. All content was subsequently reviewed and edited by the authors, who take full responsibility for the final version of the published article.

DATA AVAILABILITY

The datasets supporting this study’s findings are available from the corresponding author upon reasonable request. To obtain additional details or access to the data, please contact milenabarcza@id.uff.br.

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Expressão renal de Bach1 e estresse oxidativo na doença renal crônica: evidências de um modelo pré-clínico

Beatriz Oliveira Da Cruz 1, Patricia Pereira Almeida 2, Nathalia Silva-Costa 1, Michele Lima Brito 2, D’Angelo Carlo Magliano 2, Milena Barcza Stockler-Pinto 1,2

RESUMO

Introdução:

O fator de transcrição BTB e homologia CNC 1 (Bach1) reprime o fator nuclear eritroide 2 relacionado ao fator 2 (Nrf2), que controla a expressão de genes antioxidantes, e seu papel na doença renal crônica (DRC) ainda não está totalmente elucidado.

Métodos:

A DRC foi induzida por nefrectomia 5/6 em ratos. Foram mensurados marcadores de fibrose renal e estresse oxidativo. A expressão gênica de Nrf2, Bach1 e fator nuclear kappa B (NF-κB) foi avaliada.

Resultados:

A DRC aumentou os marcadores de estresse oxidativo no plasma, no rim e no coração, além de promover fibrose renal. Além disso, a doença reduziu a expressão cardíaca de Nrf2. Entretanto, Bach1, Nrf2 e NF-κB permaneceram inalterados no rim.

Conclusão:

A DRC não modulou os níveis de mRNA de Bach1 no rim de ratos submetidos à nefrectomia 5/6.

Descritores: Nefropatias, Estresse Oxidativo, Elementos de Resposta Antioxidante, Nefrectomia.

INTRODUÇÃO

A geração de espécies reativas de oxigênio (ERO) na doença renal crônica (DRC) contribui para a fisiopatologia da doença por meio de lesão direta das células renais, levando à disfunção, inflamação e fibrose, bem como pela ativação de vias de sinalização e fatores de transcrição que amplificam esses processos1. O fator de transcrição BTB e homologia CNC 1 (Bach1) é amplamente expresso e atua como um regulador-chave da resposta ao estresse oxidativo2. O Bach1 inibe o fator nuclear eritroide 2 relacionado ao fator 2 (Nrf2) ao competir pelo elemento de resposta antioxidante, suprimindo, assim, a expressão de genes antioxidantes2,3 e contribuindo para o aumento das ERO, da apoptose e da senescência celular4. Enquanto o Nrf2 medeia respostas citoprotetoras, o Bach1 atua como seu principal regulador negativo. Além disso, o equilíbrio entre estresse oxidativo e inflamação é regulado pela interação entre as vias do fator nuclear kappa B (NF-κB) e do Nrf2, uma vez que a ativação de Nrf2 pode atenuar a inflamação mediada por NF-κB, enquanto a ativação de NF-κB pode suprimir a resposta antioxidante5. O aumento de Bach1 associado ao envelhecimento prejudica a homeostase redox e agrava o estresse oxidativo. Na DRC, reduções na expressão de Nrf2 e inflamação crônica são frequentemente observadas. Assim, a inibição de Bach1 pode potencializar a atividade de Nrf2 e representar uma estratégia terapêutica promissora2,3,4,5,6.

Dessa forma, o presente estudo avaliou o estresse oxidativo, os marcadores inflamatórios e as alterações estruturais renais em um modelo pré-clínico de DRC.

MÉTODOS

Todos os procedimentos foram conduzidos de acordo com as diretrizes ARRIVE e em conformidade com os critérios estabelecidos pelo Conselho Nacional de Controle de Experimentação Animal (CONCEA), sendo aprovados pela Comissão de Ética em Pesquisa Animal da Universidade Federal Fluminense (protocolo nº 956/2017).

Animais

Foram utilizados quatorze ratos Wistar machos, mantidos sob condições controladas de temperatura (22 ± 1 °C) e umidade (60 ± 10%), com ciclo claro-escuro de 12:12 h. Os animais tiveram livre acesso à ração comercial e à água, sendo pesados semanalmente. A DRC foi induzida por nefrectomia 5/6, conforme previamente descrito7. Eles foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos: controle (Sham), submetido apenas à manipulação cirúrgica dos pedículos renais, sem nefrectomia (n = 7), e DRC, submetido à nefrectomia 5/6 (n = 7).

Eutanásia

Os animais foram anestesiados com cetamina (40 mg/kg) e xilazina (8 mg/kg) (Laboratório Virbac S.A., São Paulo, Brasil) e eutanasiados por punção cardíaca até exsanguinação total. Os tecidos renais e cardíacos foram cuidadosamente dissecados e armazenados a -80 °C para análises posteriores.

Análises Bioquímicas

As amostras de sangue foram obtidas por punção cardíaca. O plasma e o soro foram separados por centrifugação (15 min, 4500 × g, 4 °C). As concentrações séricas de creatinina e ureia foram mensuradas utilizando kits Bioclin® por meio do analisador bioquímico Bioclin BS-120.

Peroxidação Lipídica e Carbonilação de Proteínas

A peroxidação lipídica nos tecidos renal e cardíaco foi avaliada pelo ensaio de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), e a oxidação proteica plasmática foi determinada pela quantificação de grupos carbonila usando 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNPH). Ambas as análises seguiram a metodologia descrita por Costa et al.8. Todas as amostras foram preparadas em tampão RIPA contendo coquetel inibidor de protease (Sigma-Aldrich, Missouri, EUA).

Morfologia Renal

Os cortes renais foram corados com tricrômico de Masson para avaliação da fibrose túbulo-intersticial. Dez campos aleatórios da área túbulo-intersticial de cinco animais foram selecionados e analisados utilizando o software Image-Pro Plus (Media Cybernetics, Silver Spring, MD, EUA), por meio da ferramenta de seleção por limiar de densidade.

Expressão Gênica

As expressões de mRNA de Bach1, NF-κB e Nrf2 foram avaliadas por reação em cadeia polimerase (do inglês, polymerase chain reaction – PCR) quantitativo em tempo real, conforme Leal et al.9. Foram utilizados ensaios TaqMan Gene Expression (Thermo Fisher Scientific) para Bach1 (Rn01477344_m1), NF-κB (Rn01399572_m1), Nrf2 (Rn00477784_m1) e o gene controle Gapdh (Rn01775763_g1). As reações foram realizadas no sistema ABI Prism 7500 Sequence Detection System (Applied Biosystems) sob condições padrão. A expressão de Bach1 foi avaliada apenas no tecido renal, e as de NF-κB e Nrf2, no rim e no coração.

Análises Estatísticas

Os resultados são apresentados como média ± desvio-padrão, e o teste ROUT foi utilizado para identificação de outliers. Avaliou-se a normalidade dos dados por meio do teste de Shapiro–Wilk. Comparações entre grupos foram realizadas pelo teste t não pareado, e a ANOVA de duas vias foi aplicada para análises ao longo do tempo. Também adotou-se uma abordagem multivariada. A variação no tamanho da amostra para expressão gênica refletiu a disponibilidade limitada de material biológico. Uma matriz de correlação foi gerada, e a análise de componentes principais (PCA) foi conduzida sobre variáveis padronizadas (transformação z score), a fim de equalizar escalas de medida e garantir contribuição igualitária das variáveis. A retenção de componentes seguiu o critério de Kaiser–Guttman, considerando-se significativos valores próprios (eigenvalues) ≥ 1,0, e a variância explicada por cada componente retido foi reportada. A PCA constituiu um método exploratório e não supervisionado de redução de dimensionalidade para identificar padrões dominantes e relações entre variáveis correlacionadas, facilitando a interpretação e visualização dos dados, em vez de testes inferenciais. Todas as análises foram realizadas no GraphPad Prism (versão 10.2.3; GraphPad Software, Boston, MA, EUA), considerando-se significância estatística em p < 0,05.

RESULTADOS

Após 4 semanas, a DRC foi estabelecida. O grupo DRC apresentou massa corporal significativamente menor do que o grupo controle (Figura 1A). Como esperado, o grupo DRC apresentou aumento significativo na creatinina (1,06 ± 0,14 vs. 0,63 ± 0,05 mg/dL; p = 0,0006) e nos níveis séricos de ureia em comparação ao grupo controle (60,29 ± 5,70 vs. 30,29 ± 2,98 mg/dL; p < 0,0001) (Figuras 1B e 1C). Além disso, a carbonilação proteica plasmática esteve significativamente elevada no grupo DRC em comparação ao grupo controle (689,90 ± 42,06 vs. 584,80 ± 27,73 nmol/mg proteína; p = 0,0003) (Figura 1D). Quanto à peroxidação lipídica, os ratos DRC exibiram níveis marcadamente maiores no rim (0,27 ± 0,12 vs. 0,14 ± 0,02 μmol/mg tecido; p = 0,0451) e no coração (2,46 ± 0,69 vs. 0,77 ± 0,40 μmol/mg tecido; p = 0,0055) em comparação ao grupo controle (Figuras 1E e 1F). A análise histológica das fotomicrografias renais revelou aumento pronunciado da fibrose túbulo-intersticial no grupo DRC em relação aos controles (Figura 1G).

Figura 1. Evolução da massa corporal ao longo de 12 semanas nos grupos controle e DRC (A). Creatinina sérica (B), ureia sérica (C) e carbonilação proteica (D). Níveis de Peroxidação lipídica no rim (E) e no coração (F) de animais controle e DRC. Fotomicrografias representativas do tecido renal de animais controle e DRC (G). Análise histológica utilizando coloração tricrômica de Masson (×400) para avaliar fibrose túbulo-intersticial. Setas (↑) indicam deposição de colágeno, marcadamente aumentada no grupo DRC em comparação ao grupo controle. (A), (F) e (G): controle: n = 5; DRC: n = 5; (B) e (C): controle: n = 7; DRC: n = 7; (D): controle: n = 6; DRC: n = 7; (E): controle: n = 4; DRC: n = 4.

Figura 1

Abreviaturas – DRC: doença renal crônica.

Notas – Dados apresentados como média ± DP. ANOVA de duas vias seguida do teste post hoc de Bonferroni foi utilizada para a evolução da massa corporal; teste t não pareado (dados paramétricos) foi aplicado para os demais parâmetros.

Não houve diferença significativa na expressão de mRNA de Bach1 no rim entre os grupos (Figura 2A). A expressão de mRNA de NF-κB permaneceu inalterada tanto no coração (p = 0,9982) quanto no rim (p = 0,7117) (Figuras 2B e 2C). Entretanto, os animais do grupo DRC apresentaram menor expressão de mRNA de Nrf2 no coração (0,71 ± 0,07 vs. 1,03 ± 0,24; p = 0,0241) em comparação ao grupo controle (Figura 2D); não se observou diferença no rim (1,46 ± 1,53 vs. 0,92 ± 0,67; p = 0,3432) (Figura 2E).

Figura 2. Expressão de mRNA de Bach1 no rim (A), NF-κB no coração (B), NF-κB no rim (C), Nrf2 no coração (D) e Nrf2 no rim (E) dos grupos experimentais.

Figura 2

Abreviaturas – Bach1: fator de transcrição BTB e homologia CNC 1; NF-κB: fator nuclear kappa B; e Nrf2: fator nuclear eritroide 2 relacionado ao fator 2. DRC: doença renal crônica.

Notas – Significância estatística: p < 0,05. Teste t de Student não pareado; outliers identificados pelo método ROUT foram excluídos da análise estatística. (A): controle: n = 5; DRC: n = 4; (B): controle: n = 7; DRC: n = 6; (C): controle: n = 6; DRC: n = 6; (D): controle: n = 4; DRC: n = 5; (E): controle: n = 5; DRC: n = 5.

A análise multivariada foi realizada considerando parâmetros relacionados à inflamação, estresse oxidativo e função renal. A matriz de correlação é apresentada como mapa de calor na Figura 3A. Por sua vez, a PCA resultou em dois componentes principais, explicando 48,7% (PC1) e 28,0% (PC2) da variância, totalizando 76,7% da variância acumulada (Figura 3B). O PC1 foi fortemente correlacionado com a expressão renal de Bach1, NF-κB e Nrf2, indicando uma resposta integrada entre essas variáveis. O PC2 associou-sepredominantemente às concentrações de peroxidação lipídica renal e às expressões cardíacas de Bach1, NF-κB e Nrf2 (Figuras 3C e 3D).

Figura 3. Análise de componentes principais. Mapa de calor da correlação de Pearson (A). Variância acumulada dos CPs (B). Biplot das cargas (C). Gráfico dos escores dos CPs (D). Controle: n = 5; DRC: n = 5.

Figura 3

Abreviaturas – DRC: doença renal crônica; CP: componente principal.

DISCUSSÃO

Os resultados deste estudo demonstram que a DRC em ratos está associada ao aumento do estresse oxidativo, evidenciado pela elevação da peroxidação lipídica nos tecidos renal e cardíaco e pelo aumento dos níveis plasmáticos de carbonilação proteica. Além disso, os animais do grupo DRC exibiram redução da expressão de mRNA de Nrf2 no tecido cardíaco, sugerindo uma resposta antioxidante sistêmica comprometida. Notavelmente, a expressão de mRNA de Bach1 no rim não apresentou diferença significativa entre os grupos, apesar de seu papel estabelecido como regulador negativo de Nrf2.

Considerando que a ativação da via Nrf2 constitui um alvo terapêutico na DRC, sua regulação negativa tem sido associada à progressão de distúrbios cardiometabólicos10,11. A regulação de Nrf2 envolve mecanismos moleculares complexos, influenciados por múltiplos processos fisiopatológicos12. No presente estudo, os níveis de transcrição de Nrf2 diferiram entre tecidos, com redução no coração, mas não no rim, indicando uma regulação tecidual específica, que pode estar associada ao aumento da peroxidação lipídica e da carbonilação proteica.

Apesar da presença da DRC e do estresse oxidativo e da inflamação associados em nosso modelo experimental, não foram observadas diferenças significativas na expressão gênica renal de Bach1 entre os grupos. Esse achado foi inesperado, dado que Bach1 é um repressor transcricional sensível ao redox, conhecido por responder ao estresse oxidativo regulando elementos de resposta antioxidante, frequentemente atuando em oposição a Nrf24,13. Estudos prévios demonstraram que, sob condições de estresse oxidativo agudo, como lesão renal aguda associada à rabdomiólise, a expressão e a localização subcelular de Bach1 podem mudar dinamicamente, com exportação nuclear representando uma resposta precoce a níveis elevados de heme14. Em contraste, sob condições crônicas, como a DRC, a regulação de Bach1 pode diferir e ser influenciada por mecanismos adaptativos ou compensatórios que ajudam a manter níveis de expressão estáveis, apesar do estresse oxidativo sustentado3,15. Assim, a ausência de alterações transcricionais em Bach1 não invalida sua relevância funcional, uma vez que sua atividade pode ser modulada por mecanismos pós-transcricionais e pós-translacionais, incluindo alterações na estabilidade proteica ou na localização subcelular16. Embora a interação Bach1–Nrf2 possa ser regulada dinamicamente ao longo do tempo, este estudo foi limitado a um único ponto temporal experimental, e qualquer interpretação temporal deve, portanto, ser feita com cautela. Ademais, no modelo de nefrectomia 5/6, observa-se aumento da fibrose túbulo-intersticial, juntamente com hiperfiltração adaptativa e hipertrofia glomerular dos néfrons residuais para sustentar a capacidade excretora17. Essas mudanças compensatórias aumentam a pressão intraglomerular e o estresse mecânico, promovendo lesão da barreira de filtração, estresse oxidativo e ativação de vias pró-inflamatórias18. É importante salientar que a atividade inflamatória pode ocorrer sem alterações na expressão gênica de NF-κB, visto que a ativação de NF-κB é amplamente regulada ao nível pós-translacional19. Coletivamente, esses mecanismos podem ter influenciado a expressão renal de Bach1 e comprometido respostas antioxidantes, incluindo Nrf2.

Por fim, a análise por PCA mostrou que o PC1 explicou 48,7% da variância total e representou o principal eixo de separação entre os grupos. Os animais Sham agruparam-se no lado negativo, enquanto o grupo DRC se deslocou para valores positivos, capturando a assinatura multivariada dominante associada às alterações relacionadas à DRC. O PC2 respondeu por um adicional de 28,0% da variância e refletiu variabilidade intragrupo sem comprometer a separação entre grupos, com ambos os componentes explicando 76,7% da variância total. Consistentemente, a análise de correlação indicou que o estresse oxidativo e a inflamação associaram-se à disfunção renal, à medida que o aumento da oxidação lipídica e proteica se correlacionou com concentrações mais elevadas de ureia e creatinina, enquanto a expressão de NF-κB e a regulação negativa de Nrf2 se relacionaram a um perfil pró-inflamatório e com deficiência antioxidante. O biplot demonstrou claramente a separação entre os grupos Sham e DRC, com o grupo DRC associado a marcadores de estresse oxidativo e inflamatórios e o grupo Sham associado à maior expressão cardíaca de Nrf2. Notavelmente, a expressão de Bach1 não se correlacionou com o grupo DRC, indicando que este modelo pré-clínico não está associado a alterações em sua expressão gênica.

Em conclusão, este estudo demonstra que a DRC promove estresse oxidativo sistêmico e fibrose renal, acompanhados de redução da expressão cardíaca de Nrf2. Embora a expressão renal de Bach1 tenha permanecido inalterada, estudos futuros devem explorar sua regulação pós-transcricional e os efeitos da inibição de Bach1 na sinalização de Nrf2. Em conjunto, esses achados enfatizam o potencial terapêutico de direcionar vias relacionadas ao redox, particularmente por meio da ativação de Nrf2, para mitigar danos teciduais associados à DRC.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos aos seguintes laboratórios da Universidade Federal Fluminense pelo apoio: Biotério da Faculdade de Nutrição, Centro Integrado de Alimentos e Nutrição (CIAN), Unidade de Pesquisa Clínica (UPC) do Hospital Universitário Antônio Pedro, Laboratório Multiusuário de Criogenia (CRIO) e Centro de Pesquisa em Morfologia e Metabolismo.

Footnotes

Financiamento: Este projeto foi financiado, e bolsas foram concedidas pelas seguintes agências brasileiras: Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) (E-26/204.474/2024); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) (Finance Code 001).

Uso de Ferramentas de Inteligência Artificial: Durante a preparação deste manuscrito, os autores utilizaram ocasionalmente o ChatGPT para melhorar a clareza e a linguagem do texto. Todo o conteúdo foi posteriormente revisado e editado pelos autores, que assumem total responsabilidade pela versão final do artigo publicado.

DISPONIBILIDADE DE DADOS

Os conjuntos de dados que sustentam as conclusões deste estudo estão disponíveis mediante solicitação razoável ao autor correspondente. Para obter detalhes adicionais ou acesso aos dados, contate milenabarcza@id.uff.br.

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