Część 2: Homoarginina łagodzi nefropatię cukrzycową niezależną od syntezy tlenku azotu-3

Po więcej informacji. kontakttina.xiang@wecistanche.com

3. WYNIKI

3.1 Charakterystyka myszy

Myszy typu dzikiego z cukrzycą i myszy NOS3- miały znacznie mniejszą masę ciała w porównaniu z myszami bez cukrzycy po 24 tygodniach, która była znacznie zwiększona przez homoargininę u myszy z cukrzycą NOS3-7. Poziom glukozy we krwi był wyższy u wszystkich dzikich typów cukrzycy i myszy NOS3-7. Stosunek masy nerek/ciała był znacznie wyższy u cukrzycowych myszy NOS3-7, podczas gdy leczenie homoargininą znacząco obniżyło stosunek masy serca do masy ciała u cukrzycowych myszy NOS3-. Skurczowe ciśnienie krwi było znacznie podwyższone u myszy NOS3-7w porównaniu z typem dzikim i wykazywało tendencję do obniżania się; aczkolwiek nieistotne dla leczenia homoargininą u cukrzycowych NOS3-/ myszy. (Tabela 1).

3.2 Homoarginina zmniejsza albuminurię u cukrzycowych NOS3-/- rmyszy

Cukrzyca znacząco zwiększała albuminurię zarówno u myszy typu dzikiego, jak i myszy NOS3-/ w porównaniu z normalnymi, efekt znacznie zmniejszony przez leczenie homoargininą (Rysunek 1). Ponieważ wyniki obserwowane u myszy typu dzikiego były zgodne z naszym poprzednim badaniem (Wetzel et al., 2019) dotyczącym ochronnego działania homoargininy w DN, przeanalizowaliśmy tylko NOS3-/myszy dla pozostałej części tego badania.

3.3 Homoarginina obniża poziom BUN w osoczu u chorych na cukrzycę NOS3-7-myszy

Następnie oceniliśmy wpływ podawania homoargininy na poziomy BUN w osoczu u myszy NOS3-. Poziomy BUN w osoczu były zwiększone u myszy z cukrzycą i zmniejszone przez leczenie homoargininą (Figura 2).

Kliknij, aby dowiedzieć się o zastosowaniach organicznych cistanche i cistanche

3.4 Ekspresja NOS1 i NOS2 nie jest zmieniona u cukrzycowych NOS3-myszy

Następnie ustaliliśmy, czy cukrzyca i/lub homoarginina zmieniły ekspresję innych izoform NOS w nerkach myszy NOS3 -. Nasze wyniki pokazują, że ani cukrzyca, ani homoarginina nie wpływały na ekspresję genu NOS1 lub NOS2 u myszy NOS3-7 (ryc. 3).

3.5 Homoarginina zmniejsza patologię kłębuszków nerkowych i zwłóknienie u cukrzycowych myszy NOS3-

Analiza skrawków kłębuszków barwionych PAS wykazała, że ​​myszy z cukrzycą NOS3-- były związane ze zwiększoną objętością kłębuszków, komórkowością kłębuszków, grubością błony podstawnej kłębuszków (GBM) i wskaźnikiem uszkodzenia kłębuszków w porównaniu z myszami NOS3 bez cukrzycy; efekt znacznie zmniejszony przy zastosowaniu leczenia homoargininą (Tabela 2 i Rysunek 4a). Co więcej, myszy NOS3 z cukrzycą wykazywały zwiększony procent zwłóknienia (przy użyciu ImageJ) w skrawkach barwionych trichromem Massona (Figura 4b,c) 24 tygodnie po cukrzycy, który został zmniejszony przez leczenie homoargininą.

3.6 Homoarginina zmniejsza markery zwłóknienia nerek u cukrzycowych myszy NOS3-/-

Analiza PCR w czasie rzeczywistym wykazała znaczny wzrost fibronektyny w nerkach (Figura 5a), TGF (Figura 5b), aktyny mięśni gładkich (Figura 5c) i E-kadheryny (Figura 5d) po cukrzycy u NOS3-/myszy. Suplementacja homoargininą znacznie osłabiła wzrost tych markerów zwłóknienia.

3.7 Homoarginina zmniejsza naciek makrofagów kłębuszkowych u chorych na NOS z cukrzycą3-/myszy

Diabetyczne NOS3-/myszy wykazywały znaczny wzrost naciekających makrofagów nerkowych po cukrzycy (ryc. 6) w porównaniu z myszami bez cukrzycy. Leczenie homoargininą znacząco zmniejszyło naciek makrofagów 24 tygodnie po cukrzycy.

3.8 Homoarginina zmniejsza zwłóknienie serca i poprawia czynność serca u myszy z cukrzycą NOS3-7-r

Myszy z cukrzycą NOS3-/ wykazywały zwiększony procent zwłóknienia (przy użyciu ImageJ) w skrawkach barwionych trichromem Massona (ryc. 7a, b) 24 tygodnie po cukrzycy, który został zmniejszony przez leczenie homoargininą. Co więcej, myszy z cukrzycą NOS3-7 wykazywały znaczące zmniejszenie frakcji wyrzutowej (EF) i ułamkowego zmniejszenia (FS) (ryc. 7c-e) w porównaniu z grupą kontrolną bez cukrzycy w 22. tygodniu cukrzycy, efekt znacząco przywrócony po zastosowaniu homoargininy leczenie.

3.9 Homoarginina przywraca kompleks MCU i jego regulatory u cukrzycowych myszy Ins2Akita

Próbki nerek pochodzące z naszej poprzedniej publikacji (Wetzel et al., 2019) zostały przeanalizowane pod kątem kompleksu MCU i jego regulatorów. Myszy z cukrzycą wykazywały znaczny wzrost MCU w nerkach i jego pozytywnego regulatora, ekspresję MCUR1, wraz ze zmniejszeniem negatywnego regulatora nerkowego MCU, ekspresję MICU1 (Figura 8), w porównaniu z niecukrzycowymi kontrolami w wieku 18 tygodni u myszy Ins2Ak, podczas gdy myszy z cukrzycą leczone suplementacją homoargininy przywróciły kompleks MCU i jego regulatory do normalnego poziomu.

3.10 Homoarginina przywraca kompleks MCU myszy i jej regulatory w cukrzycowym NOS3-7-

Diabetyczny NOS3-/myszy miał znaczny wzrost MCU w nerkach (ryc. 9a) wraz ze znacznym zmniejszeniem jego negatywnego regulatora, ekspresji MICUl (ryc. 9b, c), w porównaniu z grupą kontrolną bez cukrzycy po 24 tygodniach cukrzycy , podczas gdy myszy z cukrzycą NOS3- leczone suplementacją homoargininy przywróciły kompleks MCU i jego negatywny regulator do normalnego poziomu.

4. DYSKUSJA

Nefropatia cukrzycowa pozostaje ważnym i nierozwiązanym powikłaniem cukrzycy. Nasza poprzednia publikacja wykazała, że ​​suplementacja homoargininy nadajenerkaochrona w mysich modelach z cukrzycą (Wetzel i wsp., 2019). Jednak dokładny mechanizm, za pomocą którego homoarginina pośredniczy w tych efektach, nie był jasny. Obecne badanie pokazuje, że suplementacja homoargininy pośredniczynerkowyochrona tkanek w DN niezależna od NOS3, co ostatecznie zmieni nasze rozumienie mechanizmu (mechanizmów), dzięki któremu homoarginina indukuje ochronę nerek i serca w DN. W ochronnym działaniu homoargininy w DN można pośredniczyć poprzez poprawę funkcji mitochondriów.

Dysfunkcja śródbłonka, charakteryzująca się zmniejszoną biodostępnością NO i zwiększonym stresem oksydacyjnym, jest cechą charakterystyczną cukrzycy (Creager i wsp., 2003) i DN (Goligorsky i wsp., 2001). Rola ekspresji i działania NOS3 w DN jest kontrowersyjna; dlatego chociaż wykazano, że niski poziom lub brak NOS3 zaostrza DN (Wang i in., 2011; Zhao i in., 2006), niedawna publikacja (Natarajan i in., 2019) wykazała, że ​​nadekspresja NOS3 u myszy Ins2Aki prawdopodobnie zaostrza DN poprzez zwiększone rozprzęganie NOS3 i stres oksydacyjny, a nie przez zwiększone wytwarzanie/działanie NO przez nerki. Ponieważ homoarginina może być substratem dla NOS poprzez zwiększenie L-argininy (Hecker i in., 1991; Moali i in., 1998), może również pośredniczyć w jej działaniu poprzez działanie/produkcję NO. Jednak nasza poprzednia publikacja wykazała, że ​​doustna suplementacja argininy, co zaskakujące, nie zapobiegła ani nie zmniejszyła żadnych markerów uszkodzenia nerek w mysich modelach z cukrzycą, pomimo skutecznego zwiększenia poziomu argininy w osoczu i nerkach (You et al., 2014). Bezpośrednia interakcja między poziomem homoargininy a produkcją NO jest kontrowersyjna. Homoarginina może zmniejszyć syntezę NO z argininy poprzez (a)konkurencję argininy i homoargininy o wychwyt komórkowy przez kationowe transportery aminokwasów (CAT) (Chafai i in., 2017; Hagos i in., 2006); (b)przez transstymulację CAT, co z kolei może zwiększyć wypływ argininy z komórek; oraz (c) przez konkurencję homoargininy i argininy o NOS (Pilz i wsp., 2015), chociaż homoarginina jest mniej wydajnym substratem dla tego enzymu (Moali i wsp., 1998; Zwan i wsp., 2013). Chociaż homoarginina może zwiększać dostępność argininy, a tym samym syntezę NO poprzez hamowanie arginazy, jest to mało prawdopodobne ze względu na słabe powinowactwo homoargininy do arginazy (Marz et al, 2010). Niemniej jednak homoarginina może przyczyniać się do syntezy NO, służąc jako substrat dla NOS, ponieważ homoarginina, nawet ze słabszym powinowactwem do NOS w porównaniu z argininą, może być metabolizowana do NO i homocytruliny (Drechsler et al., 2011).

Aby zbadać mechanizm ochronnego działania homoargininy w DN, zbadaliśmy wpływ suplementacji homoargininy na dysfunkcję nerek, kłębuszkowe zmiany histopatologiczne i rekrutację makrofagów w NOS3-/-i ich modelu myszy z cukrzycą typu dzikiego z miotu. Suplementacja homoargininy znacząco złagodziła albuminurię cukrzycową u myszy z cukrzycą typu dzikiego i NOS3-7, potwierdzając nasze wcześniejsze odkrycie (Wetzel i wsp., 2019) i była związana ze zmniejszoną patologią kłębuszków nerkowych i ekspresją markerów zwłóknienia nerki w cukrzycowym NOS{{ 5}}myszy.

Podsumowując, nasze wyniki wskazują na bezpośrednią rolę ochronnego działania homoargininy w DN i potwierdzają koncepcję, że homoarginina pośredniczy w ochronie tkanki nerek niezależnie od NOS3. Zarówno chorobowość, jak i śmiertelność sercowo-naczyniowa są zwiększone u pacjentów z DN. W sercu niższe poziomy homoargininy są związane ze zwiększonym pogrubieniem lewej komory, niższą EF i wyższym NTproBNP (Bahls i wsp., 2018). Odwrotnie, suplementacja homoargininy zachowuje funkcję serca w mysim modelu niewydolności serca po zawale mięśnia sercowego (Atzler i wsp., 2017). W obecnym badaniu wykazaliśmy również, że ochronny wpływ homoargininy na poprawę czynności serca i zmniejszenie zwłóknienia serca jest niezależny od ekspresji NOS3 w podobny sposób jak jego wpływ na nerki. Nie możemy jednak wykluczyć hemodynamicznego efektu homoargininy w DN, biorąc pod uwagę jej tendencję do obniżania ciśnienia krwi; choć nieistotne.

Mechanizm ochronnego działania homoargininy wydaje się być powiązany z modulacją funkcji mitochondriów regulowanych przez kompleks MCU i jego regulatory. Dysfunkcja mitochondriów odgrywa kluczową rolę w urazie nerek (Brooks i in., 2009; Coughlan & Sharma, 2016; Hallan & Sharma, 2016; Long i in.. 2016; Sharma, 2015; Sun i in. 2008; Wang i in. .,2012;You et al.,2016;Yu et al.,2006;Zhan et al.,2013).W nerkach komórki śródbłonka są szczególnie podatne na dysfunkcję mitochondriów (Hong et al.,2012) i przyczyniają się do stresu oksydacyjnego, uporczywe wyczerpanie energii, upośledzenie mechanizmów naprawczych zależnych od energii i śmierć komórek w uszkodzeniu nerek (Funk i wsp., 2010; Funk i Schnellmann, 2012). MCU jest multimerycznym kompleksem zaangażowanym w szybki wychwyt Ca' w mitochondriach i wykazano być rozregulowanym w patologii serca (Liao i wsp.,2015; Luongo i wsp.,2015; Nemaniet i wsp.,2018; Tomar i wsp.,2019; Woods i wsp.,2019). Mitochondrialny wychwyt Ca2 plus, w którym pośredniczy kompleks MCU, odgrywa kluczową rolę w transdukcji sygnału, bioenergetyce i śmierci komórki, a jego rozregulowanie wiąże się z kilkoma chorobami człowieka. Chociaż apoptoza podocytów została powiązana z dysregulacją MCU (Xu i wsp., 2018; Yuan i wsp., 2017), rola kompleksu MCU i jego interakcja z suplementacją homoargininy w DN nie są znane. Nasze obecne dane na myszach z cukrzycą wykazały, że podawanie homoargininy znacząco obniżyło ekspresję MCU, zwiększyło negatywny regulator MCU (MICU1) i zmniejszyło regulator MCU-dodatni (MCUR1) w DN, a efekt ten jest niezależny od ekspresji NOS3. Dlatego spekulujemy, że istnieje związek między mitochondrialną sygnalizacją Ca' a niekorzystnymi wynikami klinicznymi w DN. Normalizacja funkcji mitochondriów jest niezbędna do przywrócenia metabolizmu oksydacyjnego podczas DN. Potrzebne są dodatkowe badania, aby potwierdzić bezpośredni wpływ homoargininy na funkcję mitochondriów.

Podsumowując, nasze badanie pokazuje po raz pierwszy, że mechanizm ochrony tkanek nerek i serca przy zastosowaniu suplementacji homoargininy w DN jest niezależny od NOS3 i prawdopodobnie pośredniczy w nim poprawa dysfunkcji mitochondriów. Wyniki naszego badania mogą ostatecznie zaowocować nowymi interwencjami terapeutycznymi zaprojektowanymi w celu zwiększenia poziomu homoargininy w leczeniu DN.

KorzyściCistanche

1. Cistanche to bardzo dobra tradycyjna medycyna chińska do tonizowania nerek. Może nie tylko tonizować yin nerki, ale także tonizować yang nerki, a jej działanie farmakologiczne jest stosunkowo łagodne. To dobra wiadomość dla mężczyzn.

2. Cistanche jest bogaty w alkaloidy,echinakozydoraz krystaliczne substancje neutralne, a także niektóre pierwiastki śladowe i witaminy, które mogą skutecznie ożywić nerki, yang i krew. Dobrze wpływa na objawy niedoboru yang, a także może skutecznie zapobiegać zjawisku utraty wagi.

3. Cistanche może leczyć nie tylko mężczyznęimpotencja, nocna emisja i przedwczesny wytrysk, może również leczyć nieregularne miesiączki u kobiet, brak miesiączki i inne choroby ginekologiczne.

Kto jeszcze nie może jeść cistanche?

1. Osoby z niedoborem Yin w nerkach. Ze względu na działanie Cistanche na rozgrzewający i odżywczy nerkowy yang, osoby z niedoborem yin pogorszą objawy niedoboru yin, takie jak pięć zdenerwowanych upałów, niespokojny sen i leżenie, więcej snów, czerwony język i mniej nalotów, więc ludzie z niedoborem Yin nerek nie należy jeść cistanche.

2. Osoby z biegunką z powodu niedoboru śledziony. Cistanche działa nawilżająco na suchość i wygładzając jelita. Osoby z niedoborem śledziony i biegunką mogą nasilać objawy biegunki i luźne stolce. Dlatego osoby z niedoborem śledziony i biegunką nie powinny jeść cistanche.

3. Nieletni. Cistanche to potężny tonik. Małoletni nadal znajdują się na etapie rozwoju fizycznego i psychicznego. Jedzenie cistanche nie sprzyja własnemu wzrostowi i rozwojowi. Dlatego, jeśli nie jest to konieczne, zaleca się, aby nieletni nie jedli cistanche.

Dlatego jeśli potrzebujesz ożywić swoje nerki, Cistanche jest dobrym suplementem, a jeśli masz inne dolegliwości, stosuj go zgodnie z zaleceniami lekarza.