Ochronne działanie kwasu pachimowego w ostrym uszkodzeniu nerek

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

GUI-PING JIANG, YUE-JUANLIAO, L-LI HUANG, XU-JIAZENG I XIAO-HUI LIAO

Abstrakt

Ostre uszkodzenie nerek(AKI) jest powszechną chorobą kliniczną. Ferroptoza, nowy rodzaj śmierci komórek regulatorowych, pełni ważną rolę regulacyjną w AKI(Ostre uszkodzenie nerek).Kwas pachydermiczny(PA), triterpenoid typu lanotanowego z Poria cocos, został zgłoszony jako chroniący przed AKI(Ostre uszkodzenie nerek). Jednak mechanizm ochronny PA(Kwas piamimowy) w AKI(Ostre uszkodzenie nerek)nie jest jeszcze w pełni zrozumiały. Niniejsze badanie miało na celu zbadanie wpływu i mechanizmu molekularnego PA(Kwas piamimowy) na ferroptozę w niedokrwieniu nerek - reperfuzji w vio. Łącznie 30 myszom wstrzyknięto dootrzewnowo 5,10 i 20 mg/kg PA(Kwas piamimowy) przez 3 dni. Obustronne klips nerkowe szypułki stosowano przez 40 minut w celu wywołania uszkodzenia niedokrwiennego nerek i reperfuzji i ustalenia modelu. Wyniki wykazały, że leczenie PA(Kwas piamimowy) zmniejszenie stężenia kreatyniny w surowicy i azotu mocznikowego we krwi oraz złagodzenie patologicznego uszkodzenia nerek. Transmisyjna mikroskopia elektronowa nie wykazała charakterystycznych zmian w ferroptozie w mitochondriach tkanki nerkowej w wysokiej dawce PA(Kwas piamimowy) i tylko łagodny obrzęk. Ponadto leczenie PA(Kwas piamimowy) zwiększyła ekspresję glutationu i zmniejszyła poziom ekspresji malondialdehydu i cyklooksygenazy 2. Leczenie PA(Kwas piamimowy) zwiększyły poziom ekspresji białek i mRNA białek związanych z ferroptozą, peroksydazy glutationowej 4 (GPX4), rodziny nośników rozpuszczonych 7 (transporter aminokwasów kationowych, y + system) członek 11 (SLC7All) i oksygenazy hemowej 1 (HO-1) w nerkach oraz zwiększyły poziomy ekspresji członków szlaku sygnałowego czynnika jądrowego pochodzącego z erytroidalnych 2, takich jak 2 (NRF2). Podsumowując, wyniki niniejszego badania sugerują, że PA(Kwas piamimowy) ma działanie ochronne na reperfuzję niedokrwienną wywołanąostre uszkodzenie nereku myszy, co może być związane z hamowaniem ferroptozy w nerkach poprzez bezpośrednią lub pośrednią aktywację NRF2 oraz regulację w górę ekspresji białek związanych z ferroptozą, GPX4, SLCTA11 i HO-1.

dr vita opc fda zatwierdzonydlanerka

KLIKNIJ TUTAJ, ABY PRZEJŚĆ DO CZĘŚCI I.

Dyskusja

Wcześniejsze badania wykazały, że PA(Kwas piamimowy) łagodzi uszkodzenie nerek w AKI(Ostre uszkodzenie nerek)i przewlekłą chorobę nerek poprzez stres przeciwzapalny i przeciwutleniający (21,22). Jednakże, czy PA(Kwas piamimowy) hamuje ferroptozę nie zostało jeszcze zbadane. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, niniejsze badanie było pierwszym, które zbadało wpływ PA(Kwas piamimowy) na ferroptozę w IRI-AKI(Ostre uszkodzenie nerek). W niniejszym badaniu zastosowano obustronne zaciskanie szypułki nerkowej u myszy przez 40 minut, a następnie reperfuzję przez 24 godziny w celu pomyślnego ustalenia IRI i wywołania AKI(Ostre uszkodzenie nerek). Wyniki wykazały, że poziomy Scr i BUN były znacznie podwyższone w grupie modelowej, a kanaliki nerkowe były znacznie uszkodzone, w oparciu o barwienie H & E i wynik Pallera. W związku z tym IRI-AKI(Ostre uszkodzenie nerek)model został skonstruowany. W szczególności podawanie PA(Kwas piamimowy) znacząco zmniejszyło stężenie Scr i BUN wzmocnione IRI w surowicy oraz złagodziło uszkodzenie nerek w sposób zależny od dawki.

GPX4 odgrywa ważną rolę w ferroptozie (30). Małe cząsteczki, takie jak elastyna, RSL-3 i RSL-5 (13), poprzez różne szlaki sygnałowe, bezpośrednio lub pośrednio hamują aktywność GPX4, zmniejszając w ten sposób zdolność antyoksydacyjną komórek, powodując przeciążenie reaktywnych form tlenu i reakcje peroksydacji lipidów błony, a ostatecznie uszkadzając integralność błony komórkowej i powodując ferroptozę komórek (13). U myszy z nokautem GPX4 niedobór GPX4 prowadzi do spontanicznej ostrej niewydolności nerek i zwiększonej śmiertelności wczesnej, podczas gdy ferroptoza komórek nabłonka kanalików nerkowych jest główną przyczyną niewydolności nerek u myszy z nokautem GPX4 (30). Tak więc zwiększenie aktywności GPX4 skutecznie hamuje ferroptozę. Synteza GSH, kofaktora niezbędnego do funkcji GPX4, bezpośrednio zwiększa aktywność GPX4. Na syntezę GSH wpływa cystyna. Transport cystyny z przestrzeni zewnątrzkomórkowej do wewnątrzkomórkowej jest w dużej mierze zależny od odwrotnego transportera cystyny/glutaminianu (system xc-) na błonie komórkowej. Transporter ten jest heterodimerem złożonym z dwóch podjednostek, SLC7Al1(xCT) i SLC3A2. Transportuje głównie glutaminian do przestrzeni zewnątrzkomórkowej i pośredniczy w wejściu cysteiny do komórki (28). Hamowanie aktywności układu xc-wpływa na syntezę GSH poprzez hamowanie wchłaniania cystyny, prowadząc w ten sposób do bezczynności GPX4, zmniejszenia zdolności antyoksydacyjnych komórek, akumulacji reaktywnych lipidowo form tlenu, a ostatecznie uszkodzeń oksydacyjnych i ferroptozy (31). Yang i in. (32) potwierdzili, że syntaza prostaglandyno-endoperoksydowa 2 (PTGS2), kodująca COX-2, jest odpowiednim markerem peroksydacji lipidów, która występuje podczas ferroptozy regulowanej GPX4. W związku z tym zasugerowano, że regulacja w górę PTGS2 jest markerem ferroptozy. Wzmocnienie układu xc-, promowanie wchłaniania cystyny, zwiększenie produkcji GSH i zwiększenie aktywności GPX4 może hamować ferroptozę i zmniejszać uszkodzenie nerek (32,33). Wyniki niniejszego badania wykazały, że aktywność xc układu zmniejszyła się, synteza GSH zmniejszyła się, aktywność GPX4 zmniejszyła się, ekspresja MDA i Cox-2 wzrosła, a ferroptoza wystąpiła w IRI-AKI(Ostre uszkodzenie nerek)Myszy. Ponadto leczenie PA(Kwas piamimowy) znacznie zwiększyły poziomy ekspresji GSH, xCT i GPX4 oraz zmniejszyły poziomy ekspresji MDA i Cox-2, co sugeruje, że leczenie umiarkowanymi i wysokimi dawkami PA(Kwas piamimowy) zwiększa aktywność xc układu, wspomaga wchłanianie cystyny, zwiększa produkcję GSH, zwiększa aktywność GPX4 i hamuje ferroptozę.

NRF2, czynnik transkrypcyjny indukowalny stresem, pojawił się jako kluczowy regulator zarówno peroksydacji lipidów, jak i ferroptozy (23). Warto zauważyć, że wiele białek i enzymów (takich jak GPX4, xCT i podjednostki katalityczne i modyfikujące ligazę glutaminianu-cysteiny) jest odpowiedzialnych za zapobieganie peroksydacji lipidów, a tym samym inicjacji ferroptozy, są genami docelowymi NRF2 (23). NRF2 odgrywa kluczową rolę w regulacji metabolizmu żelaza/hemu (34). Po aktywacji NRF2, NRF2 reguluje białka związane z metabolizmem żelaza zaangażowane w ferroptozę, takie jak ferrytyna (lekki łańcuch ferrytyny i ciężki polipeptyd ferrytyny 1), wewnątrzkomórkowe białka magazynujące żelazo (35), chelataza żelaza i HO-1 (36). Adedoyin i in. (37) donieśli, że HO-1 w bliższych komórkach nabłonka kanalików nerkowych może być odporny na ferroptozę indukowaną przez Erastin w AKI(Ostre uszkodzenie nerek), zmniejszając w ten sposób AKI(Ostre uszkodzenie nereky). Ponadto NRF2 reguluje proteazy zaangażowane w syntezę i metabolizm GSH, takie jak katalityczne i regulacyjne podjednostki katalityczne i regulacyjne ligazy glutaminy-cysteiny, syntaza glutationowa i podjednostka transportera cystyny / glutaminianu xCT (38-40). GPX4 jest docelowym genem regulatorowym NRF2 (41). Li i in. (42) wykazali, że wstępne leczenie Roxadustatem (FG-4592) łagodzi uszkodzenie nerek wywołane kwasem foliowym poprzez antyferoptozę poprzez szlak Akt/GSK-3β/NRF2. Wyniki niniejszego badania wykazały, że podawanie umiarkowanych i wysokich dawek PA(Kwas piamimowy) bezpośrednio lub pośrednio promował aktywację szlaku sygnałowego NRF2, regulował w górę poziomy ekspresji białek regulowanych ferroptozą, GPX4, xCT i HO-1, zwiększał poziomy GSH w tkance nerkowej i obniżał poziomy białka peroksydacji lipidów związanego z ferroptozą, COX-2 i wskaźnika utleniania lipidów, MDA.

Podsumowując, wyniki niniejszego badania sugerują, że PA(Kwas piamimowy) może poprawić czynność nerek i zmniejszyć uszkodzenie nerek w IRI-AKI(Ostre uszkodzenie nerek)Myszy. Ten efekt ochronny może być związany z hamowaniem ferroptozy w nerkach poprzez bezpośrednią lub pośrednią aktywację NRF2 i regulację w górę białek związanych z ferroptozą, GPX4, xCT i HO-1 (ryc. 6). Jednak niniejsze badanie nie jest pozbawione ograniczeń. Wpływ PA(Kwas piamimowy) na ferroptozę nie była szeroko badana. Dlatego w badaniach prospektywnych należy stosować elastynę, selektywny inhibitor układu xc-, w celu zahamowania aktywności xCT u myszy, a następnie sprawdzić, czy hamowanie xCT indukuje ferroptozę w komórkach nerek myszy, co prowadzi do AKI(Ostre uszkodzenie nerek)i czy PA(Kwas piamimowy) hamuje ferroptozę głównie poprzez szlak xCT-GPX4. Dalsze badania mechanistyczne muszą być przeprowadzone in vitro. Ponadto PA należy stosować w leczeniu komórek nabłonka kanalików nerkowych w celu zweryfikowania działania PA(Kwas piamimowy) w sprawie ferroptozy in vitro.

Ryc. 6. Schematyczny schemat proponowanych mechanizmów molekularnych dla PA(Kwas piamimowy) regulujące ferroptozę w IRI-AKI(Ostre uszkodzenie nerek).PA(Kwas piamimowy) może poprawić czynność nerek i zmniejszyć uszkodzenie nerek w IRI-AKI(Ostre uszkodzenie nerek)myszy poprzez aktywację szlaku sygnałowego NRF2, GSH i dalszych białek związanych z ferroptozą (GPX4, xCT i HO-1) w celu zahamowania ferroptozy w nerkach. TATUŚKwas pachydermiczny; IRI, uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne; AKI •(Ostre uszkodzenie nerek); NRF2, czynnik jądrowy erytroida pochodzący z 2 jak 2; GSH, glutation; GPX4, peroksydaza glutationowa 4; HO-1, oksygenaza hemowa 1; xCT, system transportu glutaminianu; Glu, kwas glutaminowy; Cys, cysteina.

Odwołania

1. Hoste EAJ, Kellum JA, Selby NM, Zarbock A, Palevsky PM, Bagshaw SM, Goldstein SL, Cerda J i Chawla LS: Globalna epidemiologia i wyniki ostrego uszkodzenia nerek. Nat Rev Nephrol 14: 607-625.2018.

2. Kaddourah A.Basu RK. Bagshaw SM i Goldstein SL: ŚWIADOMI Badacze: Epidemiologia ostrego uszkodzenia nerek u krytycznie chorych dzieci i młodych dorosłych. N Engl J Med 376: 11-20.2017.

3. Chertow GM, Burdick, Honour M, Bonventre JV i Bates DW: Ostre uszkodzenie nerek, śmiertelność, długość pobytu i koszty u hospitalizowanych pacjentów. J Am Soc Nephrol 16:3365-3370,2005.

4. Susantitaphong P, Cruz DN, Cerda J, Abulfaraj M, Alqahtani F Koulouridis I i Jaber BL; Grupa Doradcza ds. Ostrego Uszkodzenia Nerek Amerykańskiego Towarzystwa Nefrologicznego: Światowa częstość występowania AKI(Ostre uszkodzenie nerek): Metaanaliza. Clin JAm Soc Nephrol 8: 1482-1493, 2013.

5. Ronco C, Bellomo R i Kellum JA: Ostre uszkodzenie nerek. Lancet 394:1949-1964,2019.

6. James MT, Bhatt M, Pannu Nand Tonelli M: Długoterminowe wyniki ostrego uszkodzenia nerek i strategie poprawy opieki. Nat Rev Nephrol 16: 193-205,2020.

7. Han SJ i Lee HT: Mechanizmy i cele terapeutyczne ostrego uszkodzenia nerek niedokrwiennego. Kidney Res Clin Pract 38: 427-440, 2019.

8. Priante G, GianeselloL, Ceol M, Del Prete D i England F: Śmierć komórki w nerkach. Int J Mol Sci 20:3598,2019.

9. Martin-Sanchez D,Poveda J,Fontecha-Barriuso M, Ruiz-Andres O, Sanchez-Nino MD, Ruiz-Ortega M, Ortiz A i Sanz AB:Celowanie w regulowaną martwicę w chorobie nerek. Nefrologia 38: 125-135.2018.

10. Kers J.Leemans JCand Linkermann A: Przegląd szlaków regulowanej martwicy w ostrym uszkodzeniu nerek. Semin Nephrol 36:139-152,2016.

11. Pefanis A, Perino FL, Murphy JM i Cowan PJ: Regulowana martwica w uszkodzeniu niedokrwiennym nerek i reperfuzji. Nerki Int 96: 291-301,2019.

12. Hu Z, Zhang H, Yang SK, Wu X, He D, Cao K i Zhang W: Nowa rola ferroptozy w ostrym uszkodzeniu nerek. Oxid Med Cell Longev 2019: 8010614,2019.

13. Dixon SJ, Lemberg KM, Lamprecht MR, Skouta R, Zaitsev EM, Gleason CE, Patel DN, Bauer AJ, Cantley AM, Yang WS, et al:Ferroptosis: An iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Komórka 149: 1060-1072,2012.

14. Li J, Cao F, Yin HL, Huang ZJ, Lin ZT, Mao N, Sun B i Wang G: Ferroptoza: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość. Cell Death Dis 11:88,2020.

15. Linkermann A, Skouta R, Himmerkus N, Mulay SR, Dewitz C, De Zen F,Prokai A,Zuchtriegel G,Krombach F, Welz PS,et al:Synchronized renerk tubular cell death involves ferroptosis. Proc Natl Acad Sci USA 111: 16836-16841,2014.

16. Ling H, Zhang Y, Ng KY i Chew EH: Kwas pachyminowy upośledza inwazję komórek raka piersi poprzez tłumienie ekspresji metaloproteinazy-9 zależnej od czynnika jądrowego kB. Rak piersi Res Treat 126: 609-620.2011.

17. Li FF, Yuan Y, Liu Y, Wu QQ, Jiao R, Yang Z, Zhou MQ i Tang QZ: Kwas pachyminowy chroni kardiomiocyty H9c2 przed zapaleniem i apoptozą wywołaną lipopolisacharydami poprzez hamowanie szlaków kinazy 1/2 i p38 regulowanej sygnałem zewnątrzkomórkowym. Mol Med Rep 12: 2807-2813,2015.

18.Li JY, Wu HX i Yang G: Kwas pachyminowy poprawia przeżycie i łagodzi ostre uszkodzenie płuc u septycznych szczurów wywołane podwiązaniem i nakłuciem jelita grubego. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:1904-1910.2017

19. Li TH, Hou CC, Chang CL i Yang WC: Właściwości antyhiperglikemiczne surowego ekstraktu i triterpenów z kokosów Poria. Evid Based Complement Alternat Med 2011: 128402,2011.

20. Shah VK, Choi JJ, Han JY, Lee MK, Hong JT i Oh KW: Kwas pachyminowy wzmacnia zachowania podczas snu wywołane pentobarbitalem za pośrednictwem systemów alergicznych GABAA u myszy. Biomol Ther(Seul)22:314-320.2014.

21. Cai ZY, Sheng ZX i Yao H: Kwas pachyminowy łagodzi ostre uszkodzenie nerek wywołane sepsą poprzez tłumienie stanu zapalnego i aktywację szlaku Nrf2 / HO-1 u szczurów. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21: 1924-1931,2017.

22. Chen DQ, Feng YL, Chen L, Liu JR, Wang M, Vaziri ND i Zhao YY: Kwas ponikowy A zwiększa hamowanie melatoniny AKI(Ostre uszkodzenie nerek)Przejście na CKD poprzez regulację osi Gas6/AxINFxB/Nrf2. Darmowy Radic Biol Med 134: 484-497,2019.

23. Dodson M, Castro-Portuguez R i Zhang DD: NRF2 odgrywa kluczową rolę w łagodzeniu peroksydacji lipidów i ferroptozy. Redox Biol 23:101107,2019.

24. National Research Council (US)Institute for Laboratory Animal Research: Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. Washington(DC): National Academies Press(US);1996.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK232589/doi: 10.17226/5140.

25. Wei Qand Dong Z: Mysi model ostrego niedokrwiennego uszkodzenia nerek: uwagi techniczne i sztuczki. Am J Physiol Renal Physiol 303: F1487-F1494, .2012.

26. Paller MS, Hoidal JR i Ferris TF: Wolne rodniki tlenowe w niedokrwiennej ostrej niewydolności nerek u szczurów. J Clin Invest 74: 1156-1164, 1984.