Производството на катехоламини от бъбречна тъкан и мезангиална клетъчна култура се модулира диференциално от диабет
Feb 21, 2022
Резюме
Въведение:Според Международната диабетна федерация броят на хората със захарен диабет може да достигне 700 милиона през 2045 г. Катехоламините участват в регулирането на няколкобъбречни функции. Това проучване изследва ефектите на хипергликемията върху метаболизма на катехоламините вбъбректъкан от контролни, диабетни и лекувани с инсулин диабетни плъхове, както in vivo, така и in vitro.Методи:Мъжки плъхове Wistar-Hannover бяха рандомизирани на: контролни, диабетни и лекувани с инсулин диабетни групи. Диабетът е индуциран чрез еднократно инжектиране на стрептозотоцин и групата, лекувана с диабет, също е получила инсулин. След 60 дни кръвта ибъбречна тъканот всички групи бяха събрани за количествено определяне на катехоламините и
култура на мезангиални клетки.Резултати:плъховете с диабет са имали по-ниско телесно тегло, хипергликемия и увеличен прием на вода и диуреза. Освен това, диабетът насърчава рязко намаляване на креатининовия клирънс в сравнение с контролната група. По отношение на цялотобъбрекекстракти, и двете групи с диабет (лекувани и нелекувани) имат значително намаляване на концентрацията на норепинефрин. В мезангиалната клетъчна култура концентрацията на катехоламини е по-ниска в културалната среда, отколкото във вътреклетъчното отделение за всички групи. Средните нива на норепинефрин, епинефрин и допамин са повишени в групата с диабет.Заключение:Основното откритие на настоящото проучване е, че 8 седмици индуциране на диабет променятбъбреккатехоламинергичната система по много специфичен начин, след като производството на катехоламини в изрязанатабъбречна тъканот плъхове с диабет е различно модулирано в сравнение с производството и секрецията от култивирани мезангиални клетки.
Ключови думи:Захарен диабет; Катехоламини; норепинефрин; епинефрин; допамин; бъбрек
ВъведениеСпоред Международната диабетна федерация броят на хората със захарен диабет (ЗД) може да достигне 700 милиона през 2045 г.1. Този брой е тревожен, тъй като диабетът влияе върху качеството на живот и продължителността на живота на пациентите. Бяха положени множество усилия в търсене на по-добро разбиране на болестта и най-вече на нейните усложнения. Ако не се държи под строг контрол, хипергликемията води до множество хронични макро- и микроваскуларни заболявания, включително инсулт, невропатия, ретинопатия изаболяване на бъбреците2 . Сред тях най-вредното усложнение е диабетътзаболяване на бъбреците, което представлява основен проблем за общественото здраве в световен мащаб, независимо от вида на диабета3.
диабетикзаболяване на бъбрецитее водеща причина за смъртност и заболеваемост при пациенти с диабет и се състои от гломерулна склероза и фиброза, причинени от метаболитни и хемодинамични промени, свързани с диабета. След дълъг период на „мълчание“ с нормална скорост на отделяне на албумин в урината се появяват първите клинични признаци на заболяването3. Наличието на персистираща патологична албуминурия над 300 mg/24 часа (макроалбуминурия), придружена от необичайно повишен плазмен креатинин или намалена скорост на гломерулна филтрация (GFR), определя диабетзаболяване на бъбреците4. Хистологично, диабетзаболяване на бъбрецитесе проявява като дифузна или нодуларна мезангиална експанзия, удебеляване на тубулна и гломерулна базална мембрана, както и интерстициална фиброза5.
Мезангиалните клетки са основни съставни части набъбречнагломерул. Те играят основна роля в регулацията на GFR и участват в развитието на функционални и морфологични гломерулни аномалии6. Мезангиалните клетки съответстват на една трета от декапсулираната гломерулна клетъчна популация и позволяват множество физиологични роли в нормалната гломерулна функция като синтез и секреция на извънклетъчния матрикс. Освен това те осигуряват структура и стабилност на филтрацията
бариера и освен това те са мишена на голямо разнообразие от хормони и растежни фактори7. Този тип клетки представлява потенциално място за производство на катехоламини, експресиращи всички синтезиращи и разграждащи ензими, необходими за производствената каскада8.
Катехоламините са добре известни хормони, които играят важна роля в регулирането на различнибъбрекфизиологични функции, като метаболизъм на натрий и вода и контрол на артериалното налягане, и последваща причинна роля в няколко общи заболявания, включително хипертония, дислипидемия (метаболитен синдром) и диабет9. В няколко експериментални модела DM се индуцира от стрептозотоцин (STZ), който селективно унищожава панкреасните островни клетки, имитиращи човешки тип 1 DM, което води до инсулинов дефицит, хипергликемия, полидипсия и полиурия10. Този тип експериментален DM е придружен от повишаване на катехоламините в мозъка, сърцето и панкреаса 11, 12.бъбрек, Марко и др. (2008)6 показаха, че DM индуцира промени в катехоламините в първичната мезангиална клетъчна култура от диабетна мишка без затлъстяване. Авторите наблюдават повишаване на производството/секрецията на допамин и норепинефрин в мезангиалната клетъчна култура ибъбректъкан, което може да допринесе за увреждане набъбречна функция. Авторите описват, че диабетът променя производството на катехоламини чрез намеса както в синтезиращите, така и в разграждащите ензими, което предполага възможна роля на катехоламините в патогенезата на остри и хронични заболявания.бъбрекусложнения на DM6.
Следователно целта на това проучване е да се изследва цялостният профил на катехоламинитебъбречна тъкана също и в първична мезангиална клетъчна култура, получена от контролни и третирани със STZ плъхове Wistar, които биха могли да допринесат за диабетзаболяване на бъбрецитеразвитие.
Материали и методи
Декларация за етикаВсички експериментални процедури следваха институционалните указания за грижа и използване на лабораторни животни и протоколите бяха одобрени от Комитета по етика на Федералния университет в Сао Пауло, Бразилия (CEP/UNIFESP - 0240/08).
Експериментален дизайнНастоящото проучване е проведено, за да се изследват ефектите на хипергликемията върху катехоламините вбъбректъкан от STZ-диабетни и третирани с инсулин STZ-диабетни плъхове, както in vivo, така и in vitro. Мъжки плъхове Wistar-Hannover получиха една STZ инжекция, за да станат диабетици и бяха придружени в продължение на 60 дни след началото на диабета. Бяха взети проби от урина и кръв ибъбректъканта беше отстранена.Бъбрецибяха използвани за морфологичен анализ, количествено определяне на тъканните катехоламини и мезангиална клетъчна култура. Концентрацията на катехоламини се определя в мезангиална клетъчна култура от контролни (CT), STZ-диабетни (D) и третирани с инсулин STZ-диабетни плъхове (TD).
Животни и опитни групиДвумесечни мъжки плъхове Wistar-Hannover (n=8/ група), получени от Centro de Desenvolvimento de Modelos Experimentais para Medicina e Biologia на Universidade Federal de São Paulo (CEDEME), бяха използвани по време на това проучване и на случаен принцип разпределени в 3 групи: контролна (CT), диабетна (D) и диабетна, лекувана с инсулин (TD). Животните бяха хранени със стандартна лабораторна храна и им беше дадена чешмяна вода ad libitum, докато бяха настанени (4-5 на клетка) в стая с контролирана температура и влажност (22 градуса и 60±5 процента), с 12:12 часа цикъл светло-тъмно (свети в 7 сутринта) за 60 дни.
Диабетът се индуцира чрез еднократно инжектиране на STZ в опашната вена след 12 часа гладуване (STZ, 60 mg/kg телесно тегло; Sigma, Chemical, St. Louis, MO; в прясно приготвен 0,01 М цитратен буфер, pH 4.513 Контролни животни, отговарящи на възрастта, бяха инжектирани само с цитратен буфер. Животните, инжектирани със STZ, бяха оставени да пият 5 процента разтвор на глюкоза за една нощ, за да предотвратят първоначалната смъртност, предизвикана от лекарството хипогликемия. След този период животните бяха държани в продължение на 3 дни със свободен достъп до храна и вода Животните, инжектирани със STZ, показват масивна глюкозурия и хипергликемия в рамките на няколко дни, а диабетът се потвърждава чрез измерване на концентрацията на кръвната захар на гладно 4 дни след инжектирането на лекарството. Кръвната захар на гладно се определя в кръвни проби, получени чрез убождане на опашката, като се използва лента работещ глюкомер (Accu-Check® Sensor, Roche, Швейцария) и плъхове с плазмена глюкоза на гладно над 250 mg/dL се считат за диабетици TD плъховете започват да получават 2 UI (дневно) неутрален протамин Hagedorn инсулин (NPH Humulin® N, Eli Lilly Laboratory and Company, Бразилия)13 след 4 дни инжектиране на STZ.
Метаболитни клетки и събиране на пробиНа седмица 8 от експерименталния протокол, плъховете бяха настанени в отделни метаболитни клетки. След 1 ден адаптация се измерват приема на вода и храна, както и 24-часов обем на урината. Урината беше събрана и центрофугирана при 3,000 rpm, глюкозата, pH и плътността бяха определени качествено с помощта на налични в търговската мрежа ленти и техните нива бяха класифицирани въз основа на подробности, предоставени от производителя (Labor Strips-URS10® Urine Reagent Strips 10, TECO Diagnostics, САЩ)14.
В края на експерименталния период животните се анестезират интрамускулно с кетамин хидрохлорид (100 mg/kg)/ксилазин (12 mg/kg). Кръвни проби и си тръгнабъбрецибяха събрани и съхранени при -80 градуса до деня на оценката на креатинина и катехоламините. вярнобъбрецибеше отстранен за първична мезангиална клетъчна култура.
Скорост на гломерулна филтрацияОбщият протеин в урината (BioRad Protein Assay Reagent, BioRad Labs, Hercules, CA) се измерва в аликвоти от урина, събрани, както е описано по-горе15. GFR се оценява чрез креатининов клирънс. Креатининът се измерва в проби от урина и плазма по метода на Jaffe, като се използва комплект Creatinina K® (Labtest Diagnostica, Бразилия)16.
Първична култура на мезангиални клетки Мезангиални клетки(MC) са получени чрез израстване от гломерули на плъх, изолирани чрез диференциално пресяване, както е описано по-рано от нашата група 17, 18. Накратко, гломерулите бяха изолирани отбъбрекизползвайки техника на степенувано пресяване с мрежи от неръждаема стомана и найлон при стерилни условия. Първични култури от мезангиални клетки от CT, D и TD плъхове бяха установени чрез посяване на изолирани гломерули (300 гломерули/cm) в модифицирана Eagle среда на Dubelcco (DMEM, Invitrogen, Карлсбад, Калифорния)19, съдържаща 20 процента фетален телешки серум (FCS), пеницилин (50 U/mL), HEPES (15 mM), глутамин (2 mM) и D-глюкоза (5 mM). Клетките бяха оставени да растат при 37 градуса в 5 процента CO2 и 95 процента въздух в колби за клетъчни култури. Хранителната среда се сменя на всеки 36 часа. След 3 седмици клетките се събират с трипсин и субкултурите се отглеждат в същата културална среда. Клетките се използват между третата и петата субкултура и се характеризират с класически методи, като се използват следните критерии: морфологичен вид на звездовидни клетки, имунофлуоресцентно оцветяване на извънклетъчния матрикс за тип IV колаген и фибронектин, отрицателно имунофлуоресцентно оцветяване за човешки фактор VIII антигени (гломерулни ендотелни клетки ) и цитокератин (париетални епителни клетки) и положително имунофлуоресцентно оцветяване за актин и миозин.
При субконфлуенция, мезангиалните клетъчни култури от всички групи се посяват и поддържат в културалната среда, посочена по-горе. След 72 часа клетките се промиват два пъти с PBS и културалната среда се заменя със среда без FBS, за да се запазят клетките във фазата G 0 на клетъчния цикъл. След това културалната среда се събира през последните 24 часа и се съхранява при -80 градуса до употреба. Клетките се промиват с PBS, лизират се с 1 mM Tris-HCl буфер, рН 7.5, и се съхраняват при -80 градуса до употреба. Концентрацията на катехоламини в клетъчния лизат и културалната среда се определя чрез HPLC, както е описано по-долу.
Количествено определяне на катехоламинитеЦялбъбрецисе хомогенизират в 15 mL 0.1 М перхлорна киселина, Na2S2O5 (натриев метабисулфит) и 10 µL вътрешен стандарт дихидроксибензиламин (DHBA) (1 mM). Хомогенатите се съхраняват в хладилник за една нощ и се центрофугират при 12,000 rpm за 50 минути. Катехоламините се екстрахират от културалната среда (2 mL) и клетъчните лизати (0.8 mL) с помощта на Al2O3 (алуминиев оксид) и DHBA. Катехоламини отбъбречна тъкани мезангиални клетъчни култури (културна среда и клетъчен лизат) бяха измерени с помощта на йонна двойка обърната фазова хроматография, съчетана с електрохимично откриване (0.5 v), както е описано от Di Marco et al8. Бързо изократно разделяне се получава с помощта на RP 18 Aquapore катион F микрон, колона Brownlee (Applied Biosystems, Сан Хосе, Калифорния) (4,6x250 mm), елуиран със следната подвижна фаза: {{10 }}.02 M натриев двуосновен фосфат, 0,02 M лимонена киселина, pH 2,64, 10 процента метанол, 0,12 mM Na2 EDTA и 566 mg/L хептансулфонова киселина. Общият анализ на пробата продължи 30 минути. Нивата на катехоламините, открити в клетъчните хомогенати, както и в съответната културална среда, се нормализират от съдържанието на вътреклетъчен протеин.
Статистически анализРезултатите са изразени като средни стойности ± SEM. Статистическите разлики бяха определени чрез еднопосочен анализ на дисперсията (ANOVA). Разликите се считат за значителни при P<0.05 comparing="" groups="" ct,="" d,="" and="">
Резултати
Проучване in vivoТаблица 1 показва, че D животните показват намаление на телесното тегло в сравнение с CT (266,90 срещу 317,50 g) и TD (266,90 срещу 298.00 g) групи. Кръвната глюкоза в D достигна нива до 3 пъти по-високи от тези на CT (371,40 срещу 113,40 mg/dL) групата и лечението с инсулин беше успешно за връщане на кръвната захар обратно в нормалния диапазон (371,40 срещу 114,50 mg/dL).
Използвахме метаболитни клетки за оценка на различни физиологични и метаболитни параметри като прием на вода и отделяне на урина (Таблица 2). Животните D имат 3,5 пъти увеличение на приема на вода в сравнение с CT (109,30 срещу 31,30 mL/ден) и 1,6 пъти в сравнение с TD групата (109,30 срещу 66,50 mL/ден). По отношение на отделянето на урина, D плъховете показват значително по-висока диуреза в сравнение с C (90.00 срещу 14,70 mL/ден), което е частично обърнато в групата на TD (90.00 срещу 44,50 mL/ ден).
Proteinuria and creatinine clearance were also affected by diabetes. A significant increase in proteinuria was observed in both diabetics groups, D and TD (27.9 ± 3.00 and 19.50 ± 3.10 mg/24hs respectively) compared to CT group (13.6 ± 1.00 mg/24hs). For the creatinine clearance, while CT and TD groups showed normal values (2.20 and 2.07 mL/min respectively), the D group had a sharp decrease in this parameter (0.80 mL/min). The urinary protein / creatinine ratio (rP/C), used to assess injury to the glomeruli when there is still no clinical evidence, demonstrated that group D had this parameter approximately twice as high as for groups CT and TD (rP/C: 1.61; 2.95 and 1.70 for CT, D and TD respectively). Both D and TD also showed decrease in urinary pH (CT= 7.90; D=6.80; TD=6.90) and increased urinary glucose (CT=negative; D>1000; TD<600 mg/dl)="" when="" compared="" to="" the="" control="" group="" (table="">
Фигура 1 показва общото съдържание на катехоламинибъбрекекстракти. И двете групи D и TD имат значително понижение в нивата на норепинефрин (CT{{0}}.98 плюс 2,06; D=5.86 плюс 0,6*; TD=10 .88 плюс 2.06* pg·g-1бъбрекхомогенат, p<0.05) as="" seen="" in="">
1A.Бъбречнаепинефрин (CT{{0}}.16 плюс 0.04; D=0.29 плюс 0,06; TD=0.33 плюс 0,01 pg ·g-1бъбрекхомогенат) и концентрации на допамин (CT{{0}}.04 плюс 0.01; D=0.05 плюс 0.001; TD=0. 04 плюс 0,01 pg·g-1бъбрекхомогенат) не се различават сред групите.
Мезангиална клетъчна култураНивата на катехоламините са значително по-ниски в културалната среда, отколкото във вътреклетъчното отделение в три групи (CT, D и TD). Диабетът повишава концентрацията на норепинефрин, епинефрин и допамин в културалната среда от D група (43,50 плюс 5,70; 149.00 плюс 33,60 и 57,90 плюс 11,20 pg·mg-1 клетъчен протеин, съответно, p<0.05) compared="" to="" ct="" (18.20+1.30;="" 13.30+1.90="" and="" 7.20+0.90="" pg·mg-1cellular="" protein,="" respectively,=""><0.05) and="" td="" (26.90+2.80;="" 17.60+2.3="" and="" 6.80+0.70="" pg·mg-1="" cellular="" protein,="" respectively,=""><0.05)>
ДискусияОсновното откритие на настоящото проучване е, че 8 седмици диабет се променятбъбреккатехоламинергичната система по много специфичен начин, след като производството на катехоламини чрез изрязванебъбречна тъканот STZ-диабетни плъхове е различно модулирано в сравнение с производството и секрецията от култивирани мезангиални клетки.
Въпреки че плъхът със STZ-диабет развива характерни лезии, подобни на тези, открити при хора с диабетзаболяване на бъбреците, този животински модел не развива хипертония, което го прави добър модел за оценка на ефектите от самата хипергликемия. Всъщност, в предишно проучване от нашата група, използващо същия животински модел и протокол за лечение, Ronchi et al. показват, че STZ плъхове, лекувани или не с инсулин, не показват повишено кръвно налягане13. Тази адаптация е наблюдавана и преди и в някои случаи авторите описват понижаване на кръвното налягане20. Липсата на хипертония в този модел би ни позволила да се съсредоточим върху метаболитните ефекти на диабетабъбречна функцияи производството на катехоламини, независимо от ефектите на системната хипертония.
В този животински модел наблюдавахме значителни разлики в уринарните биомаркери на диабетзаболяване на бъбреците, като увеличаване на общата протеинова екскреция и значително намаляване на креатининовия клирънс. Важно е да се спомене, че STZ-животните проявяват прогресивна протеинурия и ранно намаляване набъбречна функция. От друга страна, те показват хистологични промени, включително гломерули и тубулоинтерстициални лезии, само след 3-6 месеца диабет. Това е в съответствие с предишно проучване от нашата група, използващо същия животински модел, където Ronchi et al. (2007)13 не са открили никакви структурни промени при анализиранебъбрекхистология на животни с диабет по време на ранното развитие на заболяването21,22. Това се подкрепя и от други проучвания, показващи, че STZ-животните могат да бъдат резистентни към развитието на хистологичнибъбрекщети23. Въпреки това е важно да се спомене, че структурните патологични промени, свързани с диабетабъбрекзаболяване, включително отлагане на екстрацелуларен матрикс, удебеляване на гломерулната базална мембрана, активиране на пролиферативни пътища, тубулна атрофия и лека до умерена албуминурия, са описани при STZ животни 6 месеца след индукцията на диабет 24,25.
Животинският модел STZ е полезен за изясняване на механизма, свързан с ранната патогенеза на диабетабъбрекзаболяване25, като се има предвид, че отнема само няколко дни за хипергликемия, за да започне да регулира нагоре пътищата, които водят до това усложнение26. В това проучване промяната на гломерулната филтрация на животни с диабет, свързана с полиурия, характеризира началния стадий на диабета.бъбрекзаболяване13,27.
Няколко доказателства предполагат, че ранно състояние на дисбаланс между пътя на азотния оксид (NO) и ренин-ангиотензиновата система (RAS)28, което води до засилване на активността на периферната симпатикова нервна система, е замесено в патогенезата набъбрекдисфункции, придружаващи DM27, 29-31. В допълнение, ангиотензин II като основен ефектор на RAS и мощен вазоконстриктор, води до освобождаване на катехоламини от надбъбречната медула и преюнкционните нервни окончания, предразполагащи към хипертония, свързана с DM31. Ди Марко и др. (2008)6 използва мезангиални клетки от диабетни мишки без затлъстяване и техните резултати предполагат влияние на диабет върху синтезирането и разграждането на ензимите на катехоламините, което предполага възможна роля на тези компоненти в патогенезата на остри и хроничнибъбрекусложнения на ЗД.
Всъщност циркулиращият норепинефрин се повишава при хора с лошо контролиран диабет или хипогликемия32. От друга страна, съобщава се, че нивата на плазмените катехоламини са понижени32,33 или непроменени11,34 в отговор на
диабет. Въпреки че съществува информация, валидността на изводите за активността на симпатиковата нервна система при диабет въз основа само на циркулиращите плазмени катехоламини е под въпрос, тъй като плазмените нива на амините не представляват непременно тъканно-специфична симпатична активност35.
Освен противоречията по отношение на циркулиращите нива на катехоламини в отговор на диабета, има и несъответствия по отношение на концентрацията на тъканни катехоламини, които изглежда зависят от животинския модел, тежестта и продължителността на диабета32,36. В предишно проучване нашата група демонстрира това цялобъбрекхомогенати от диабетни мишки без затлъстяване (NOD) показват повишено производство и секреция на норепинефрин в сравнение с нормогликемични NOD и Swiss мишки6. Въпреки това, Fushimi et al. (1988)37 съобщават, че с удължаване на продължителността на диабетното състояние при плъхове, има пропорционално на времето постепенно намаляване на плазмения катехоламинов отговор36. Giachetti (1978)38 също описва, използвайки
db/db мишките, че в зависимост от продължителността на диабета,бъбрекконцентрацията на норепинефрин не се повлиява или се понижава в отговор на диабет 38 и този тип промяна се наблюдава и в сърдечна тъкан от диабетни плъхове 39, 40. Това е подобно на клиничното протичане, наблюдавано при хора с диабет, което също включва намаляване на екскрецията на катехоламин след появата на автономна невропатия. При пациенти с диабет с автономна невропатия плазмената концентрация на норепинефрин, използвана като индекс на симпатиковата нервна активност, е ниска. Това намаление обаче се установява само при пациенти с продължителен диабет с клинично тежка автономна невропатия36.
В отговор на индуцирана от инсулин хипогликемия при пациенти с диабет с автономна невропатия, плазмените нива на епинефрин и норепинефрин са значително по-ниски, отколкото при диабетици без автономна невропатия и здрави индивиди. Тези резултати показват, че отговорите на индуцирана от инсулин хипогликемия на епинефрин и норепинефрин са засегнати при диабетици с автономна невропатия41. Освен това промените в симпатиковата нервна система в резултат на усложнения на ЗД водят до различни клинични прояви, като постурална хипотония и промени в различни висцерални функции. Съобщава се, че автономната невропатия е свързана с повишена смъртност при ЗД тип 1 и тип 2 и че пациентите с напреднала диабетна автономна невропатия имат понижен плазмен норепинефрин36. Както е описано от Granados et al. (2000)43, базалните нива на норепинефрин са намалени при пациенти при студени реакции и ортостатични тестове с определена и тежка автономна невропатия, което доказва отговор, модулиран от стреса. В същото проучване нивата на епинефрин при пациенти с диабет със и без автономна невропатия не се различават, което предполага, че надбъбречната функция не е променена. Тези автори не откриват връзка между нивата на кръвната глюкоза или гликирания хемоглобин с тежестта на невропатията43.
В настоящото проучване не беше възможно да се определи дали намалението набъбрекконцентрацията на норепинефрин е следствие от невропатия или защитен отговор къмувреждане на бъбрецитекато се има предвид, че е описана повишена чувствителност към норепинефрин при диабетицибъбреци44. Все още по отношение на възможния защитен отговор, свързан с намалената концентрация на норепинефрин вбъбрек tпроблем, като следствие от симпатиковото активиране, норепинефринът повишава нивата на глюкозата, влошавайки метаболитното състояние на животните45. Важно е да се отбележи, че изразеното понижение на концентрацията на катехоламини вбъбректъкан също може да бъде следствие отбъбрекхипертрофия, която не е придружена от пропорционално увеличение на общото съдържание на норепинефрин; по този начин концентрацията на амин (нанограма на грам) се намалява38. По-внимателен анализ на данните относнобъбрекконцентрациите на норепинефрин, епинефрин и допамин показват, че диабетът не предизвиква пропорционално намаляване на трите катехоламина, което предполага, че важното намаляване на концентрацията на норепинефрин вероятно е свързано с промени във функцията на периферните адренергични нерви, което изглежда корелира с тежестта на експерименталното диабетен синдром, както се наблюдава в предишни проучвания38.
Luippold и др. (2004)46 съобщават, че хроничниятбъбрекденервация преди индуцирането на STZ-индуциран DM притежава значително ренопротективно действие срещу гломерулна хиперфифилтрация46. Тези констатации подкрепят мнението, че адренергичните компоненти са пряко свързани с въздействието върхубъбреки хемодинамични функции при неконтролиран DM. В клиничния контекст Feyz et al. (2020)47 изследва ефекта отбъбрексимпатикова денервация при 60 пациенти с хипертония. Проучването заключава, че въпреки значителното намаляване на кръвното налягане, денервацията не насърчава значителна промяна нито в катехоламините, нито в компонентите на RAS. Към днешна дата обаче отговорните медиатори, както и основните механизми, участващи вбъбрексимпатикова денервация не са напълно разбрани.
Нашата група и други демонстрираха, че първичните МС притежават необходимата биосинтетична машина за производство на катехоламини in vitro, което предполага, че те могат да действат като паракринна/автокринна хормонална система, допринасяйки за регулирането на гломерулната хемодинамика ибъбрекмикроциркулация8,48. Като се има предвид значението на MC за поддържане на гломерулната функция, катехоламините играят причинна роля при диабетзаболяване на бъбреците49, и че основните механизми, включени в тази патология, не са напълно разбрани, нашата група също демонстрира, че MC, изолиран от NOD мишки (тип I DM), произвежда и секретира по-високи нива на допамин и норепинефрин чрез повишаване на активността на тирозин хидроксилазата и инхибиране на моноаминооксидазната активност 6.
Тук описахме, че култивиран MC, изолиран от STZ плъхове (клетъчен лизат), произвежда по-високи нива на норепинефрин, епинефрин и допамин в сравнение с контролата и лечението с инсулин е в състояние да ги намали. От друга страна, MC
от STZ диабетни плъхове отделят повишени количества епинефрин и допамин, но не и норепинефрин (културална среда) и този дисбаланс се коригира от инсулин, което демонстрира важната роля на хипергликемията за развитието на тези промени. Добре известно е, че МС контролират гломерулната функция поради способността им да свиват и намаляват повърхността на гломерулните капиляри и да синтезират няколко хормона. Локалното генериране на тези вазоактивни вещества може да се промени дълбокобъбречна функция, независимо от системните хемодинамични модификации6,50. В нормално състояние тоничната контракция от MC противодейства на интрагломерулната хипертония, за да поддържа GFR постоянна чрез авторегулация. Доказателство за участието на MC в DM беше представено за първи път от Kimmelsteil и сътрудници51, които показаха, че мезангиумът е първоначалното гломерулно място, свързано с диабетна нефропатия. Последващите проучвания показват, че в състояние на диабет хиперфифилтрация би се получила, ако MC не може да се свие изометрично и изотонично, за да противодейства на вътрегломерулното налягане. По този начин, доказателства от различни диабетни модели предполагат, че дисфункционалните MC са частично отговорни за състоянието на диабетна хиперфифилтрация. Въпреки това е вероятно не един, а няколко сигнални пътя да участват в патологичния отговор на MC при диабет.
Нашите резултати показват значително повишаване на концентрацията и секрецията на допамин от култивиран MC и този дизайн на изследването ни позволи да покажем за първи път, че в отговор на диабет, производството на допамин отбъбректъканният екстракт е различно модулиран в сравнение с производството от MC от диабетни плъхове. Тази разлика предполага възможна защитна роля на допамина в MC, в отговор на прогресирането набъбрекзаболяване в STZ животински модел. Всъщност е описано, че повишените интраренални нива на допамин инхибират хиперфилтрацията, намаляват маркерите на оксидативен стрес и инхибират инфилтрацията на макрофагите, докато намаленото интраренално производство на допамин има обратен ефект. Наистина, Marwaha et al. (2004)52 показват, че STZ-индуцирани диабетни плъхове присъстват намаленобъбрекфункцията на допамин D1 рецептора, което от своя страна се дължи на намаляване на експресията на допамин D1 рецептор и дефект в свързването на рецептора с G протеина. Авторите описват, че тази аномалия в експресията на D1 рецептора заедно с дефектното свързване и функцията на G протеин на рецептора е частично причинена от хипергликемия и може да допринесе за задържане на натрий, наблюдавано при диабет тип I. В литературата е описано, че допаминът играе основна роля при диабетната нефропатия49.
В обобщение, ние показахме, че приложението на STZ води до значително повишаване на нивото на кръвната глюкоза и намаляване на телесното тегло, заедно с други типични симптоми на диабет, включително полидипсия, полифагия и полиурия, които са частично обърнати от лечението с инсулин. С появата на диабет се наблюдава намаляване на креатининовия клирънс, което показва успешно установяване на диабетзаболяване на бъбрецитемодел. Освен това резултатите показват, че 8 седмици диабет са променилибъбреккатехоламинергичната система по много специфичен начин, след като производството на катехоламини чрез изрязванебъбректъкан от диабетни плъхове е различно модулирана в сравнение с производството и секрецията от култивиран MC. Регулирането на тази хормонална каскада и нейният потенциален принос към интрареналния контрол на гломерулната функция при диабет не са напълно разбрани.
Въпреки това, тъй като геномните и протеомните инструменти стават все по-достъпни, няколко транскрипционни фактора и регулатори се идентифицират по отношение на този път, което би могло да позволи по-добро разбиране на приноса, който промените в клетъчните и тъканните катехоламини представляват в патогенезата на диабета.заболяване на бъбреците. Освен това, по-доброто разбиране на патофизиологията набъбрекзаболяване, свързано с диабет, ще подпомогне разработването на нови и допълващи се лекарствени цели. И накрая, бихме искали да подчертаем важността на модела MC, тъй като той предоставя удобен модел за изследване набъбрексинтез и освобождаване на катехоламини без невронен принос.
