Nanozymy wykrywające stan zapalny, naśladujące katalazę, łagodzą ostre uszkodzenie nerek poprzez odwracanie lokalnego stresu oksydacyjnego Ⅲ

Dyskusja

Wyniki niniejszego badania wykazały, że PTC-M może złagodzić urazy mięśnia sercowegonerka u myszy IRIjako reprezentatywny model eksperymentalny AKI. W szczególności PTC-M znacząco zmniejszał stan zapalny i apoptozę w nerkach myszy IRI i chronił przed indukowanym H 2O2- uszkodzeniem komórkowym ludzkich komórek nabłonka kanalików bliższych. Odkrycia te podkreślają potencjał enzymu PTC-M jako kandydata na środki terapeutyczne nie tylko w przypadku IRI, ale także AKI z innych przyczyn.

Organiczne zioła dla dobrego zdrowia nerek

Nanocząstki Mn3O4 posiadają stan podwójnego utlenienia Mn2+ i Mn3+ i chronią komórki przed uszkodzeniami za pośrednictwem ROS, zapobiegając uszkodzeniom oksydacyjnym składników komórkowych w warunkach wysokiego stresu oksydacyjnego. Oprócz tych korzyści proces syntezy Mn3O4 jest prosty i nawet słaba zasada może indukować jego powstawanie [19–21]. Pomimo wielkich obietnic, nanocząstki4-na bazie Mn3O nie zostały wykorzystane

Ryc. 8 Wpływ PTC-M na zapalenie nerek myszy IRI. Porównanie poziomu ekspresji białka dla HO-1 określonego metodą immunoblottingu z nerek myszy pozorowanych, IRI i IRI+PTC-M. -aktynę zastosowano jako kontrolę endogenną. B Porównanie poziomu ekspresji mRNA dla markerów stanu zapalnego określonego metodą qPCR z nerek myszy pozorowanych, IRI i IRI +PTC-M. C Reprezentatywne obrazy barwienia immunohistochemicznego dla HO-1 (po lewej) i F4/80 (po prawej) w nerkach myszy pozorowanych, IRI i IRI+PTC-M. Paski skali, 25 µm. Dane przedstawiono jako średnią ± SEM. *P<0.05 vs. sham mice; #P<0.05 vs. IRI mice. MCP-1 monocyte chemoattractant protein -1, TNF-α tumor necrosis factor-α, ICAM-1 intercellular adhesion molecule-1, VCAM-1 vascular cell adhesion molecule-1, TGF-β transforming growth factor beta

wiele do zastosowań in vivo. Wcześniej zdolność nanocząstek Mn3O4 do wychwytywania ROS była wykorzystywana do cytoprotekcji [22], do opracowywania biopółprzewodników [20] i do łagodzenia stresu oksydacyjnego u roślin [23]. Jednakże mały rozmiar cząstek i niestabilność lub możliwa aglomeracja tych nanocząstek mogą niekorzystnie wpływać na właściwą dystrybucję i okres półtrwania w krążeniu, gdy są stosowane w warunkach in vivo. Ponieważ nie można celować w zwykły Mn3O4, potencjalna toksyczność dla niepożądanych miejsc spowodowana wyższymi dawkami może również stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa w warunkach in vivo. Hydrofobowo modyfikowane nanocząsteczki Mn 3O4 mogązłagodzić tę sytuację, umożliwiając ich załadowanie do nanonośnika, nadając mu w ten sposób zdolność pasywnego namierzania miejsca działania. Tutaj dokonaliśmy syntezy1-hydrofobowy Mn stabilizowany dodekanetiolem3O4nanopartiksy (dMn3O4NP) i wykorzystali ich aktywator podobny do katalazyw celu zmniejszenia uszkodzenia nerek spowodowanego IRI.

Ostatnio uwagę zwrócono na linkery TK przy opracowywaniu systemów dostarczania reagujących na ROS do witryn zapalnych bogatych w ROS. Wiązania TK zostaną natychmiast rozerwane przez utleniacze ROS, co spowoduje utratę integralności strukturalnej układów nanocząsteczek i przyspieszy uwalnianie obciążonych środków terapeutycznych [24–26]. Ponadto wiązania TK są stabilne w warunkach fizjologicznych. W tej pracyzastosowaliśmy wrażliwy na ROS amfifilowy polimer PEGkoniugat stearyny opracowany przez hydrofilowy PEG conpołączony z hydrofobowymi łańcuchami C18 alkilowymi poprzez łącznik TK(PEG-TK-C18, PTC) wcześniej zsyntetyzowany przez naszą grupę[15] Skonstruowano nanomicele wrażliwe na ROSsamodzielnego montażu PTC i przygotowanego dMn3O4NPzostały załadowane do środka, co dało wszechstronną platformę nanoenzym, PTC-M. Przygotowany PTC-Menzym zawierał różne domeny (jak pokazano wFiga.1): (1) zewnętrzna powłoka PEG zapewniająca biokompatybilność,dyspersja i wydłużony okres półtrwania w krążeniu in vivo iselektywna akumulacja w miejscach zapalnych poprzez ekstrastacji przez nieszczelne naczynia krwionośne, a następnie poinformować obowiązkowosekwestracja komórkowa (ELVIS) [27], (2)Linker TK, który można rozszczepić w środowisku bogatym w ROS, (3) segment C18 posiadający rdzeń hydrofobowydo włączenia dMn3O4Nanocząsteczki oraz ulepszona komórkaabsorpcja oraz (4) dMn3O4NP do eliminacji ROS. Theinne zalety obejmowały prostą procedurę syntezydMn3O4NP. Po podaniu PTC-M krążyłwe krwi i gromadzi się w postaci bogatej w ROSmiejsc zapalnych, po czym następuje natychmiastowa dysocjacjapołączenia TK przez ROS i destabilizację PTCM, umożliwiający stopniowe zwalnianie i aktywacjędMn3O4NP.

Cechą charakterystyczną IRI nerek jest aktywne zapalenie w wyniku odpowiedzi immunologicznej na niedokrwienne uszkodzenie tkanki i podwyższony stres oksydacyjny. Zmniejszona perfuzja tkanek prowadzi do ostrego uszkodzenia kanalików, co wywołuje konsekwencje zapalne i indukuje śmierć komórek nabłonka kanalików. Te uszkodzone komórki ponownie wzmacniają reakcję zapalną i tworzą błędne koło. Powszechnie wiadomo, że równowaga pomiędzy mediatorami prozapalnymi i przeciwzapalnymi determinuje uszkodzenie lub naprawę tkanki [28]. Nasze badanie wykazało zwiększoną ekspresję HO-1 w nerkach myszy IRI, która została stłumiona przez PTC-M. HO-1, znany jako endogenny enzym przeciwzapalny, moduluje odpowiedź immunologiczną po niedokrwieniu [29, 30]. Zwiększona ekspresja HO-1 reprezentuje odpowiedź przeciwzapalną i przeciwutleniającą przeciwko IRI. Zmniejszenie ekspresji HO-1 po podaniu PTC-M pośrednio implikowało zmniejszenie odpowiedzi zapalnej w tkankach. Natomiast IL-6, MCP-1 i TNF- są znane jako mediatory prozapalne i odgrywają rolę w zaostrzaniu stanu zapalnego tkanek. ICAM-1 i VCAM-1 przyczyniają się do nasilenia stanu zapalnego, promując rekrutację komórek zapalnych. PTC-M zmniejszał również ekspresję tych cząsteczek. Ponieważ te cytokiny zapalne wyzwalają kaskadę ogólnoustrojowego zapalenia, bardzo ważne jest tłumienie odpowiedzi zapalnej na uszkodzone nerki. Przywrócenie perfuzji nerek aktywuje komórki śródbłonka naczyń, co powoduje nie tylko uwolnienie cytokin zapalnych, ale także produkcję RFT [31]. Aktywowane neutrofile również wytwarzają i uwalniają ROS poprzez aktywację oksydazy NADPH 2 przez białkowe cytokiny zapalne [32]. Nadmiar ROS powoduje uszkodzenie białek komórkowych, lipidów, kwasów nukleinowych, błon i mitochondriów. Nagromadzenie wewnątrzkomórkowych ROS prowadzi do warunków stresu oksydacyjnego i aktywacji szlaków śmierci komórkowej. Zatem w leczeniu IRI nerek wymagane jest zmniejszenie apoptozy komórek kanalików. Wyniki naszego badania wykazały, że ekspresja proapoptotycznego białka Bax była zwiększona, a ekspresja antyapoptotycznego białka Bcl-2 obniżona, zwiększając stosunek Bax/Bcl-2, zgodnie z wcześniejszymi badaniami [33]. PTC-M skutecznie osłabiał apoptozę indukowaną IR, reprezentowaną przez zmniejszenie stosunku Bax/Bcl-2. Rozszczepiona kaspaza 3, kaspaza kata aktywowana zarówno na szlaku zewnętrznym, jak i wewnętrznym, również została zmniejszona przez traktowanie PTC-M. Wiadomo, że szlak MAPK bierze udział w różnorodnych reakcjach komórkowych zapewniających przeżycie w obliczu bodźców zewnętrznych. Odpowiedzi te obejmują proliferację, różnicowanie, zapalenie i apoptozę komórek. We wcześniejszych badaniach szlaki sygnałowe MAPK ulegały aktywacji po uszkodzeniu IR [35, 36]. W naszych wynikach fosforylacja ERK, JNK i p38 MAPK wzrosła po uszkodzeniu IR i uległa poprawie przez leczenie PTC-M zarówno w eksperymentach in vivo, jak i in vitro.