Коагулация, протеазно-активирани рецептори и диабетно бъбречно заболяване: уроци от мишки с дефицит на ENOS

Ендотелна синтаза на азотен оксидИзвестно е, че дисфункцията (eNOS) влошава прогресията и прогнозата надиабетно бъбречно заболяване(DKD). Един от механизмите, чрез които се постига това, е, че ниските нива на eNOS са свързани с хиперкоагулация, което насърчава увреждане на бъбреците. Във външната коагулационна каскада тъканният фактор (фактор III) и коагулационните фактори надолу по веригата, като активен фактор X (FXa), изострят възпалението чрез активиране на протеазно-активираните рецептори (PAR). Наскоро беше показано, че липсата или намалената експресия на eNOS при мишки с диабет, като модел на напреднал DKD, повишава нивата на фактора на бъбречната тъкан и PAR1 и2 експресия в бъбреците им. Освен това, фармацевтично инхибиране или генетично изтриване на коагулационни фактори или PARsподобрено възпаление при DKDпри мишки без eNOS. В този преглед ние обобщаваме връзката между eNOS, коагулацията и PARs и предлагаме нов терапевтичен вариант за управление напациенти с DKD. 

Ключови думи: диабетна гломерулосклероза; фактор Xa; възпаление; тъканен фактор

НАТИСНЕТЕ ТУК, ЗА ДА ВЗЕМЕТЕ НАТУРАЛЕН ОРГАНИЧЕН ЕКСТРАКТ ОТ ЦИСТАНША С 25% ЕХИНАКОЗИД И 9% АКТЕОЗИД ЗА БЪБРЕЧНАТА ФУНКЦИЯ

Поддържаща услуга на Wecistanche-най-големият износител на cistanche в Китай:

Имейл:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/телефон:+86 15292862950

Пазарувайте за повече подробности за спецификациите:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop

Въведение

Броят на пациентите сдиабетно бъбречно заболяване(DKD) се увеличава в световен мащаб (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD е една от основните причини за смъртност при пациенти с диабетни усложнения (Afkarian et al. 2013). Освен това DKD е прогресивна и е основната причина закраен стадий на бъбречно заболяванеизискващибъбречна заместителна терапия(Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). В Япония,диабетна нефропатияпредставлява повече от 39% от новите пациенти на диализа (Nitta et al. 2020). Следователно, наразработване на нови терапевтичниопции са необходими за лечение на пациенти с DKD.

Интересът към ролята на коагулационната система вПатогенеза на DKD.Хиперкоагулациясе свързва с DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Доказано е, че повишеното ниво на фибриноген в кръвта е свързано с ниска изчислена скорост на гломерулна филтрация, висока протеинурия и тежко хистологично увреждане и е предиктор за прогресия до краен стадий на бъбречно заболяване (Dalla Vestra et al. 2005; Pan et др., 2018 г.; Джан и др., 2018 г.). Някои проучвания показват връзка между нивото на D-димер, продукт на разграждане на фибрин, и бъбречна дисфункция при DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Хиперкоагулацията при DKD вероятно се определя от множество фактори. Например системата ренин-ангиотензин-алдостерон активира тъканния фактор (TF, фактор III) и увеличава тромботичните събития (Dielis et al. 2005). В противен случай хипергликемия, дислипидемия, възпаление или ендотелна дисфункция са включени в протромботичното състояние при патогенезата на DKD (Goldberg 2009).

Ендотелна дисфункция присъства при DKD, която прогресира до микроваскуларни усложнения (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Нарушеното производство на ендотелна азотен оксид синтаза (eNOS) или намалената активност на eNOS (напр. нарушено фосфорилиране на eNOS) е отличителен белег на ендотелна дисфункция при DKD (Nakagawa et al. 2011; Cheng et al. 2012). Ние показахме, че загубата на експресия на eNOS е свързана с повишаването на нивото на TF и ​​активността на външната коагулационна система (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), което е тясно свързано с тромботични събития при пациенти с хронична бъбречна недостатъчност заболявания (Kolachalama et al. 2018).

В допълнение към повишения риск от тромботични събития, коагулационните протеази, като активен фактор FVII (FVIIa), активен фактор (FXa) и тромбин, които присъстват във външната коагулационна каскада, медиират тъканно увреждане чрез протеаза-активиран рецептор ( PAR)-зависим механизъм (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). В този преглед ние обобщаваме констатациите, получени от мишки с диабет, лишени от eNOS, и обсъждаме връзката между пътя на коагулация-PAR, нивата на eNOS и патогенезата на DKD.

Път на тъканен фактор/протеаза-активирани рецептори

Тъканният фактор (TF), известен като фактор III, е 47 kDa трансмембранен протеин, който взаимодейства с фактор VII (FVII) (Grover and Mackman 2018). Комплексът TF/FVIIa е активатор на външната коагулационна каскада и катализира активирането на FX и FIX. FXa и активираният кофактор V (FVa) образуват протромботичен комплекс, който генерира тромбин. И накрая, тромбинът превръща фибриногена във фибрин, което води до образуването на тромби (Grover and Mackman 2018). TF се експресира както в васкуларните гладкомускулни клетки, така и в адвентиалните фибробласти. При възпалителни състояния неговата експресия се индуцира в ендотелни клетки или циркулиращи клетки като моноцити (Østerud and Bjørklid 2006).

Протеазно-активираните рецептори (PARs) са членове на G-протеин-свързаното рецепторно суперсемейство, включващо четири PAR протеина (PAR1-4). PAR претърпяват разцепване от протеази в N-крайния край и се активират при свързване към нов N-край, съдържащ свързан лиганд. Четирите члена на PARs (PAR1-4) се активират от специфични коагулационни протеази: комплексът TF и ​​FVIIa активира PAR2, фактор Xa активира както PAR1, така и PAR2, а тромбинът активира PAR1, PAR3 и PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier и Ruf 2012; Zhao et al. 2014). Връзката между TF, коагулационните протеази и PARs е показана на Фиг. 1.

Известно е, че PARs са широко експресирани в бъбречните клетки и участват в патофизиологията на бъбречното увреждане. Както PAR1, така и PAR2 се експресират в гломерулни ендотелни клетки, мезангиални клетки и бъбречни тубулни клетки, получени от хора или мишки; PAR2, PAR3 и PAR4 се експресират в човешки подоцити; PAR1, PAR3 и PAR4 се експресират в миши подоцити (Tanaka et al. 2005; Vesey et al. 2005; Madhusudhan et al. 2012; Dong et al. 2015; Madhusudhan et al. 2016).

Въпреки че са доказани вредните или защитни ефекти на PARs при бъбречно увреждане, натрупващите се данни предполагат, че PARs изострят възпалението чрез стимулиране на производството на цитокини и хемокини (Rothmeier and Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). В съответствие с тази констатация, PAR1 и PAR2 агонистите насърчават експресията на възпалителни медиатори, като моноцитен хемотаксичен протеин 1 (MCP1) и инхибитор на плазминогенния активатор-1 (PAI-1), и профиброзни молекули в ендотелни , мезангиални и бъбречни тубулни клетки (Vesey et al. 2005; Vesey et al. 2013; Ellinghaus et al. 2016; Waasdorp et al. 2016; Oe et al. 2019). В in vivo проучвания липсата на PAR1 или наличието на инхибитори на PAR1 намалява възпалението при модели на полумесечен гломерулонефрит или обструктивно бъбречно увреждане (Cunningham et al. 2000; Waasdorp et al. 2019; Lok et al. 2020). По същия начин, терапевтичните ефекти на инхибирането на PAR2 при бъбречни увреждания са придружени от намаляване на възпалението в бъбреците (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Ендотелни полиморфизми на азотен оксид синтаза при DKD

Ендотелната синтаза на азотен оксид (eNOS) е една от трите изоформи на NOS и допринася за производството на NO в съдовия ендотел (Walford and Loscalzo 2003). NO, произведен от eNOS в съдовия ендотел, играе решаваща роля в регулирането на съдовата релаксация, противовъзпалителното действие и предотвратяването на образуването на тромби (Walford and Loscalzo 2003). Нарушената експресия на eNOS е свързана с развитието на DKD. Наскоро проведени мета-анализи върху хора разкриха, че гените G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) и интрон 4b/4a ​​(rs869109213) в eNOS (NOS3) са тясно свързани с развитие на DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). От тези варианти ролята на полиморфизма на G894T (Glu298Asp) във функцията на eNOS е добре характеризирана. Намаленото производство на NO или натрупване на нитрити беше показано в трансфектирани СНО клетки с 298Asp в сравнение с тези с 298Glu (Noiri et al. 2002). Взети заедно, тези резултати показват, че намаленото производство на NO от дисфункция на eNOS е важно за прогресирането на DKD при хора.

Фиг. 1. Връзка между факторите на кръвосъсирването и протеазно-активираните рецептори (PAR). Във външната коагулационна каскада тъканният фактор (TF) и активният FVII (FVIIa) комплекс активират протеаза-активиран рецептор 2 (PAR2), активният FX (FXa) активира както PAR1, така и PAR2, а тромбиновите мишени PAR1, PAR3 и PAR4. Разцепването на N-крайната последователност на PARs чрез коагулационни протеази разкрива нова N-крайна последователност, която действа като свързан лиганд и насърчава възпалението.

Диабетни мишки без eNOS като модел на човешка диабетна нефропатия

Създаването на надеждни предклинични модели, наподобяващи човешки DKD, е от съществено значение за изследването на нови терапевтични възможности. Въз основа на доказателствата, показващи връзка между полиморфизма на eNOS и DKD, няколко проучвания показват, че нокаутните модели на eNOS от тип I и тип II DM са някои от успешните модели, имитиращи човешката DKD (Brosius et al. 2009; Azushima et al. 2018). Беше демонстрирано, че индуцираните от стрептозотоцин диабетни мишки без eNOS развиват тежка албуминурия, мезангиална експанзия, удебеляване на гломерулната базална мембрана и артериоларна хиалиноза, наподобяваща човешка DKD (Nakagawa et al. 2007). По подобен начин мишки с диабет тип II (db/db) без eNOS показват тежка гломерулосклероза и албуминурия (Zhao et al. 2006).

Повишен TF при мишки с диабет без eNOS

NO инхибира образуването на тромби и агрегацията на тромбоцитите (Walford and Loscalzo 2003). Тъй като образуването на гломерулен тромб е наблюдавано при мишки с диабет без eNOS (Nakagawa et al. 2007), нарушената експресия на eNOS вероятно е свързана с увеличаването на TF-зависимата коагулация. Връзката между eNOS и TF в DKD беше разгледана в нашите предишни доклади (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (фиг. 2).

Намалената или липсата на експресия на eNOS повишава бъбречната TF активност при мишки Akita с диабет

Ние характеризирахме експресията на TF в мишки с диабет Akita (Ins2Akita/+), модел на тип I DM, с различни нива на експресия на eNOS (eNOS+/+, eNOS+/- и eNOS-/-) (Wang et al. 2011a). Установихме, че тежестта на DKD е свързана с намалена експресия на eNOS. Екскрецията на албумин в урината, гломерулосклерозата и намаляването на скоростта на гломерулна филтрация се влошават в следния ред: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Интересно е, че експресията и активността на бъбречния TF са повишени в eNOS+/-; Ins2Akita/+ и eNOS-/-; Ins2Akita/+ мишки в сравнение с тези в eNOS+/+; Ins2Akita/+ мишки. Отлагането на гломерулен фибрин също е забележително при eNOS+/-; Ins2 Akita/+ и eNOS-/-; Ins2 Akita/+ мишки. Освен това, експресията на бъбречна Tf mRNA е свързана с тежестта на заболяването, екскрецията на албумин в урината и експресията на бъбречни възпалителни цитокини.