Атероемболична бъбречна болест: недостатъчно признатият тих убиец

Роля на протеазите при възпаление

Ензимната протеолиза контролира безброй физиологични и патофизиологични процеси, като диференциация (Canalis et al. 2003), развитие (Kopan and Ilagan 2009), апоптоза (Taylor et al. 2008), хормонално активиране (Hampton 2002), невродегенерация (O'Brien и Wong 2011) и рак (Kessenbrock et al. 2010). Протеазната активност е от съществено значение за разпространението и разрешаването на коагулацията и възпалението. При възпаление бързата протеазна активност е ключов компонент на вродената имунна система и допринася за микросредата и е отговорна за ремоделирането на тъканите. Няколко протеази са активни във възпалителната микросреда, като катепсини (Joyce and Pollard 2009), урокиназни PAR рецептори (Andreasen et al. 1997; Joyce and Pollard 2009), матрични металопротеинази (MMP) (Prudova and Overall 2010; auf dem Keller et др., 2013 г.; Eckhard и др., 2016 г.), лизозим (Satoskar и др., 2020 г.) и системата на комплемента (Ricklin и др., 2010 г.). Наскоро беше показано, че много от протеазите също са насочени не само към техните директни субстрати, но също така показват неочаквани субстрати, модифицирайки допълнителни протеинови фактори, които от своя страна взаимодействат един с друг по начин, зависим от протеолизата. Тази хипотеза за строго регулирана и определяща съдбата "протеазна мрежа" (Fortelny et al. 2014; Rinschen et al. 2018b) постулира, че протеазите образуват функционални мрежи с много взаимодействия за управление на патофизиологичните процеси. Това понятие разширява традиционната и широко приета концепция за еднопосочни протеолитични каскади, като инициирането на апоптоза от каспаза-8/-9-медиирано протеолитично активиране на каспаза 3 (Porter and Jänicke 1999). С 588 и 628 протеази.

Снимка: Сушена цистанче

Системата на комплемента е ключов серумпротеазна системаСистемата на комплемента е добре проучена и подходяща протеолитична система, чието активиране е широко прието да се задейства по време на гломерулно бъбречно заболяване. Системата на комплемента е съществена част от вродената имунна система и е жизненоважна за поддържане на тъканната хомеостаза (Ricklin et al. 2010; Bajic et al. 2015). Той може да идентифицира и опсонизира цели, включително нахлуващи микроби, имунни комплекси, некротични тъкани и апоптотични клетки, и след това да улесни безопасното им отстраняване чрез фагоцитоза (Merle et al. 2015b). Протеолитичните каскади на системата на комплемента са строго регулирани (фиг. 1) от няколко протеина (Merle et al. 2015a; Schmidt et al. 2016). Ако деликатният баланс между активиране и регулиране се наруши, системата може да действа като нож с две остриета, причинявайки самоувреждане, проявяващо се като различни имуномедиирани и възпалителни заболявания (Bajic et al. 2015). Инициирането на системата на комплемента може да се осъществи по три пътя (фиг. 1), наречени класически път (CP), лектин път (LP) и алтернативен път (AP). Докато CP и LP имат специфични иницииращи молекули (антитела, свързани съответно с антигени и модели на въглехидратни структури), AP се задейства от спонтанното активиране на комплементарния фактор C3 във течната фаза. Пътищата се сближават при разцепването на фактор на комплемента С3 в С3b и С3а, което води до (1) опсонизация на патогени чрез разделени продукти на С3, (2) клетъчен лизис чрез образуване на мембранно атакуващ комплекс и (3) възпаление чрез набиране на възпалителни клетки като неутрофили от провъзпалителни медиатори като C5a (Merle et al. 2015a). Въпреки че е широко признато, че системата на комплемента играе неразделна роля в прогресията на заболяването и може да ръководи клиничната диагноза и класификация, липсва разбиране кои комплементни протеини или функционални протеинови фрагменти, наричани също протеоформи (van der Burgt and Cobbaert 2018) , са най-подходящи като чувствителни и специфични диагностични биомаркери, когато се измерват като част от рутинни клинични грижи при възпалително бъбречно заболяване. Сложността на системата на комплемента, която обхваща приблизително 50 протеина в кръвообращението, изисква холистичен и количествен подход за идентифициране на най-важните участници и маркери на възпалението (Ricklin et al. 2010). За общ преглед на подходящите стратегии за измерване се позоваваме на други прегледи (Ekdahl et al. 2018). Най-често използваните анализи са нефелометрия и турбидиметрия, които използват поликлонални антитела срещу специфичен аналит (напр. С3 или С4). Трябва да се отбележи, че понастоящем липсват цялостни подходи по отношение на високопроизводителното профилиране на клинични проби. Клинични изпитвания с инхибитори на комплемента като CCX168, насочени към C5aR (код на клинично изпитване NCT02994927), OMS721, насочени към MASP2 (NCT03608033), или C1INH, насочени към C1r и C1s (NCT02547220), в момента се изследват и потенциално могат да бъдат интегрирани като нови лечения на избрани заболявания. В момента се провеждат 28 клинични изпитвания, включително шест изпитвания фаза III, всички свързани с гломерулна бъбречна болест, и C5 инхибиторът Eculizumab вече е достъпен на пазара.Цистанче има функцията да тонизира бъбреците.

Снимка: Подобряване на бъбречната функция

Системата на комплемента при мембраннитенефропатия(MN) е медиирано от антитяло протеинурично бъбречно заболяване. Отлагането на гломерулния комплемент може лесно да бъде открито чрез подходи, базирани на имунофлуоресценция и масспектрометрия в биопсии на пациенти (Person et al. 2019; Ravindran et al. 2020). Предложеният патофизиологичен механизъм на MN произлиза от изследвания върху модел на заболяването при плъх, така наречения пасивен нефрит на Heymann (PHN) (Heymann 1952). В този модел подоцит-насочени хетероложни антитела от овце (или други видове) се прехвърлят на плъхове, причинявайки образуването на субепителни имунни отлагания, които се считат за морфологичен отличителен белег на MN и протеинурия. Инжектираните антитела предизвикват локално активиране на системата на комплемента с образуването на мембранно атакуващ комплекс C5b-9 (Kerjaschki 1992). При PHN се съобщава, че блокирането на системата на комплемента чрез фактор от отровата на кобра напълно предотвратява развитието на протеинурия (Salant et al. 1980). Въпреки това, други експериментални доклади описват развитието на MN при липса на отлагане на комплемент (Tomas et al. 2016, 2017) и след фармакологично изчерпване на комплемента (Leenaerts et al. 1995), оспорвайки концепцията за системата на комплемента като единствен медиатор на клетъчно увреждане и протеинурия при MN. При пациенти с MN са идентифицирани автоантитела срещу два подоцитни антигена, фосфолипаза А2 рецептор 1 (PLA2R1) и тромбоспондинов тип -1 домейн, съдържащ 7A (THSD7A) (Beck et al. 2009; Tomas et al. 2014) . Класическият път на системата на комплемента се активира чрез свързване на антитяло към антиген. Този механизъм по принцип може да се приложи към медиирано от антитяло заболяване като MN. Въпреки това, анти-PLA2R1 и анти-THSD7A автоантитела са доминиращи в подкласа IgG4, който е подкласът IgG с най-малък капацитет на свързване на C1q (Vidarsson et al. 2014), което показва, че алтернативните и лектиновите пътища могат да играят роля в патогенезата на MN (Seikrit et al. 2018; Zhang et al. 2020). Въпреки това, пациентите с PLA2R1- и свързана с THSD7A MN обикновено имат и автоантитела от C1q-свързващи не-IgG4 подкласове, като основно позволяват активирането на системата на комплемента по класическия път (Huang et al. 2013; von Haxthausen и др. 2018). Проучване, публикувано докато тази статия беше в рецензията, показа, че гликозилирането на IgG4 в свързания с PLA2R1- MN може да е отговорно за активирането на пътя на лектина и последващото активиране на протеолитичните пътища на подоцитите чрез катепсин протеази (Haddad et al. 2020 ). Взети заедно, наличието на компоненти на комплемента на мястото на тъканно увреждане е несъмнено при MN, но дали това допринася за патогенезата на MN или просто представлява епифеномен, все още не е ясно днес. Необходими са нови методологични подходи за изясняване на ролята на комплемента при MN.

Снимка: Cistancтой Бъдипечалби

ЗаключениеПротеазите са ключови модулатори на гломерулната функция, а комплементът е важна протеолитична система, която комуникира между епитела и вродената имунна система. Докато няколко възпалителни бъбречни заболявания показват, че протеолизата е активна и може да бъде насочена генетично, тя остава в процес на изследване - както клинично, така и предклинично - дали инхибирането на протеазата може да се появи като терапевтична стратегия при гломерулно възпалително бъбречно заболяване. В този контекст новите аспекти на характеризирането на системата на комплемента могат да бъдат полезни. Традиционно разглеждана като проста протеолитична каскада, системата на комплемента проявява все по-разпознати сложни взаимодействия с други протеолитични ензими и инхибитори (auf dem Keller et al. 2013), което води до сериозни предизвикателства за разработването на надеждни параметри за диагностика, базирана на комплемента и стратификация на пациентите при бъбречно заболяване. Част от настоящите ограничения са аналитични по природа, предвид факта, че повече от 50 протеина, всеки с множество протеоформи с различни функции и много различно изобилие, съставляват системата на комплемента. Не е постигнат консенсус относно това какво да се измерва кога да се измерва и как да се измерва активирането на комплемента (Ekdahl et al. 2018), а неканоничните ефекти на протеазите на комплемента все още не са систематично анализирани при бъбречно заболяване. Допълнителни протеолитични системи, като коагулация и фибринолиза, от друга страна, обикновено не се изследват въпреки възможните взаимодействия (Amara et al. 2010; Oikonomopoulou et al. 2012). Следователно е необходимо по-нататъшно подобряване на техниките, базирани на масова спектрометрия и химическа биология, за по-нататъшно и по-дълбоко действие на профлепротеазите при възпалително бъбречно заболяване. Анализът на протеолитичната микросреда при гломерулна болест, включително системата на комплемента, може да помогне за стратифициране на пациентите за терапевтична интервенция, например чрез инхибитори на комплемента. Кандидатите за протеомика на дълбок протеолитичен анализ включват мембранозна нефропатия и лупусен нефрит. Тук интегрираното протеомично профилиране на човешки бъбречни биопсии и серумни проби ще доведе до по-добро разбиране на патобиологията на възпалението, управлявано от протеаза, и може да се използва за стратифициране и приоритизиране на пациентите за терапия с инхибиране на комплемента.Cistanche има функция за подобряване на бъбречната функция.

Снимка: Щракнете тук, за да поддържате бъбреците си здрави

Препратки

1. Amara U, Flierl MA, Rittirsch D et al (2010) Молекулярна интеркомуникациямежду системите на комплемента и коагулацията.J Immunol 185: 5628-5636.https://doi.org/10.4049/jimmunol. 0903678

2. Andreasen PA, Kjøller L, Christensen L, Dufy MJ (1997) Системата за активиране на плазминоген тип урокиназа при ракови метастази: преглед. Int J Cancer 72:1–22

3. Artunc F, Wörn M, Schork A, Bohnert BN (2019) Протеазурия - въздействието на активните уринарни протеази върху задържането на натрий при нефротичен синдром. Acta Physiol 225:1-10. https://doi.org/10. 1111/apha.13249

4. Auf dem Keller U, Prudova A, Eckhard U, et al (2013) Анализ на системно ниво на протеолитични събития при повишена съдова пропускливост и активиране на комплемента при възпаление на кожата. Научен сигнал 6: rs2–rs2.https://doi.org/10.1126/scisignal.2003512

5. Bajic G, Degn SE, Thiel S, Andersen GR (2015) Активиране на комплемента, регулиране и молекулярна основа за заболявания, свързани с комплемента. EMBO J 34:2735–2757. https://doi.org/10.15252/embj. 201591881

6. Beck LH, Bonegio RGB, Lambeau G et al (2009) М-тип фосфолипаза рецептор като таргетен антиген при идиопатична мембранозна нефропатия. N Engl J Med 361:11–21. https://doi.org/10.1056/ NEJMoa0810457

7. Berden JHM, Licht R, van Bruggen MCJ, Tax WJM (1999) Роля на нуклеозомите за индукция и гломерулно свързване на автоантитела при лупусен нефрит. Curr Opin Nephrol Hypertens

8. Boersema PJ, Raijmakers R, Lemeer S et al (2009) Мултиплексно пептидно стабилно изотопно диметилово маркиране за количествена протеомика. Nat Protoc 4: 484–494. https://doi.org/10.1038/nprot.2009.21

9. Bomback AS, Markowitz GS, Appel GB (2016) Медиирани от комплемент гломерулни заболявания: разказ за 3 пътя. Kidney Int Rep 1:148– 155. https://doi.org/10.1016/j.ekir.2016.06.005

10. Canalis E, Economides AN, Gazzerro E (2003) Костни морфогенетични протеини, техните антагонисти и скелетът. Endocr Rev 24:218–235. https://doi.org/10.1210/er.2002-0023

11. Canbay V, auf dem Keller U (2021) Нови стратегии за идентифициране на протеазни субстрати. Curr Opin Chem Biol 60:89–96. https://doi.org/10. 1016/j.cbpa.2020.09.009

12. Chen X, Wong YK, Wang J et al (2017) Идентификация на целта с количествено профилиране на протеини, базирано на активността (ABPP). Протеомика 17:1600212. https://doi.org/10.1002/pmic.201600212

13. Cravatt BF, Wright AT, Kozarich JW (2008) Профилиране на протеини, базирано на активност: от ензимна химия до протеомна химия. Annu Rev Biochem 77: 383–414. https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.75.101304. 124125

14. Dayon L, Núñez Galindo A, Corthésy J et al (2014) Изчерпателен и мащабируем силно автоматизиран MS-базиран протеомен работен процес за откриване на клинични биомаркери в човешка плазма. J Proteome Res 13:3837–3845. https://doi.org/10.1021/pr500635f

15. Demir F, Niedermaier S, Kizhakkedathu JN, Huesgen PF (2017) Профилиране на протеинови N-краища и техните модификации в комплексни проби. В: Schilling O (ed) Методи в молекулярната биология. стр. 35–50

16. Drag M, Salvesen GS (2010) Възникващи принципи в откриването на лекарства, базирани на протеаза. Nat Rev Drug Discov 9: 690–701. https://doi. org/10.1038/nrd3053

17. Dressler GR (2006) Клетъчната основа на развитието на бъбреците. Annu Rev Cell Dev Biol 22:509–529

18. Eckhard U, Huesgen PF, Schilling O et al (2016) Активно сайт-специфично профилиране на семейството на матричните металопротеинази: протеомна идентификация на 4300 места на разцепване от девет MMPs, изследвани със структурни и синтетични пептидни анализи на разцепване. Matrix Biol 49:37–60. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2015.09.003

19.M Egerman J Wong T Runxia et al 2020 Плазминогенурията е свързана с увреждане на подоцитите, оток и бъбречна дисфункция при инцидент на гломерулна болест FASEB J от Publ Fed Am Soc Exp Biol 1–14 https://doi.org/10.1101/19006809

20. Ekdahl KN, Persson B, Mohlin C, et al (2018) Тълкуване на биомаркери на серологичен комплемент при заболяване. Front Immunol9:2237.https://doi.org/10.3389/fmmu.2018.02237

21. Enari M, Talanian RV, Wrong WW, Nagata S (1996) Последователно активиране на ICE-подобни и CPP32-подобни протеази по време на Fas-медиирана апоптоза. Nature 380:723–726. https://doi.org/10.1038/ 380723a0

22. Fields GB (2010) Протоколи за матрична металопротеиназа. Humana Press, Totowa, NJ

23. Fortelny N, Cox JH, Kappelhof R et al (2014) Мрежовите анализи разкриват всеобхватна функционална регулация между протеазите в човешката протеазна мрежа. PLoS Biol 12:e1001869. https://doi.org/10.1371/ дневник. био.1001869

24. Gevaert K, Goethals M, Martens L et al (2003) Изследване на протеоми и анализиране на обработката на протеин чрез масова спектрометрична идентификация на сортирани N-терминални пептиди. Nat Biotechnol 21:566– 569. https://doi.org/10.1038/nbt810

25. Gianviti A, Barsotti P, Barbera V, et al (1999) Забавено начало на системен лупус еритематозус при пациенти с "пълна къща" нефропатия. Pediatr Nephrol 13: 683–687. https://doi.org/10.1007/s004670050681

26. Haddad G, Lorenzen JM, Ma H et al (2020) Промененото гликозилиране на IgG4 насърчава активирането на лектин комплементния път при свързана с анти PLA2R1 мембранна нефропатия. J Clin Invest. https://doi.org/10.1172/JCI140453