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 експресията на PAR1 и 2 в техните бъбреци. Освен това, фармацевтично инхибиране или генетично изтриване на коагулационни фактори или PARsоблекчено възпалениепри DKD при мишки без eNOS. В този преглед ние обобщаваме връзката между eNOS, коагулацията и PARs и предлагаме нов терапевтичен вариант за лечение на пациенти 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

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 за краен стадий на бъбречно заболяване, изискващо заместителна бъбречна терапия (Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). В Япония диабетната нефропатия представлява повече от 39% от новите пациенти на диализа (Nitta et al. 2020). Следователно развитието нанов терапевтиченопции са необходими за лечение на пациенти с DKD.

система в патогенезата на DKD. Хиперкоагулацията е свързана 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).

При DKD е налице ендотелна дисфункция, 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 без eNOS и обсъждаме връзката между пътя на коагулация-PAR, нивата на eNOS иПатогенеза 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 вредните или защитните ефекти на PAR вувреждане на бъбрецитеса демонстрирани, 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 подобен начин, терапевтичните ефекти на инхибирането на PAR2 при бъбречни увреждания са придружени отнамалено възпалениев 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

Ендотелна 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.

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, редица 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 др. 2018 г.). 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 повишаване 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 Akita (Ins2Akita/+) с диабет, 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 ибъбречно възпалениеекспресия на цитокини.

Диетата с високо съдържание на мазнини и липсата на eNOS синергично увеличават TF при мишки с диабет

Много проучвания показват връзка между затлъстяването и тромбозата (Samad and Ruf 2013). Например, регулирането на TLR4-NF-kB пътя при условия на метаболитно заболяване повишава нивата на TF (Lv et al. 2009; Owens et al. 2012; Rogero and Calder 2018). Освен това палмитатът на наситена мастна киселина индуцира освобождаване на хистон Н3 чрез механизми, зависими от пътя на ROS и JNK, и извънклетъчни хистони, които повишават експресията на TF в моноцитите (Shrestha et al. 2013). Фокусирайки се върху връзката между коагулацията, eNOS и дислипидемията, предишното ни проучване демонстрира комбинираните ефекти на дефицит на eNOS и диета с високо съдържание на мазнини върху експресията на TF (Li et al. 2010). В проучването eNOS-нулеви мишки са третирани с ниска доза STZ за развитие на DM и са хранени с диета с високо съдържание на мазнини. Липсата на експресия на eNOS увеличава екскрецията на албумин в урината и хистологичните увреждания, които допълнително се влошават от диета с високо съдържание на мазнини. Експресията и активността на TF са повишени в бъбреците на мишка поради липса на експресия на eNOS и диета с високо съдържание на мазнини по синергичен начин. Интересно е, че повишаване на нивото на имунореактивен TF беше демонстрирано чрез експерименти за колокализация с гломерулен моноцитен/макрофагов маркер.

Неутрализиращи антитела срещу TF подобряват възпалението в диабетни бъбреци при eNOS-нокаут мишки

Увеличаването на TF-зависимата коагулация е свързано с повишено възпаление (Witkowski et al. 2016). Инхибирането на TF-зависимата коагулационна система се подобрявавъзпалителни заболявания, като LPS-индуциран сепсис (Pawlinski et al. 2010). За да изясним причинно-следствената връзка между възпалението и TF при DKD, ние изследвахме краткосрочния ефект на неутрализиращи антитела срещу TF върху възпалението на бъбреците с диабет при мишки с дефицит на eNOS (Li et al. 2010). Резултатите показват, че прилагането на анти-TF антитела значително намалява нивата на бъбречна експресия на гени, свързани с възпаление и фиброза, като Tnfa, Ccl2, Tgfb и Col4 mRNA в миши бъбреци четири дни след неутрализацията на TF.

Коагулационният FXa инхибитор облекчава увреждането на бъбреците при диабетни мишки без eNOS

Коагулацията FXa, разположена след TF/VIIa, също допринася за възпалението чрез PAR-зависимия път. Неговата роля в DKD е демонстрирана в няколко животински модела. Суми и др. (2011) демонстрира, че фондапаринукс, инхибитор на FXa, намалява нивата на протеин в урината, гломерулна хипертрофия и отлагане на фибрин при db/db мишки. Терапевтичният ефект от инхибирането на FXa при DKD мишки без eNOS беше демонстриран от нашата група (Oe et al. 2016). Edoxaban (50 mg/kg/ден), перорален FXa инхибитор, се прилага на eNOS-/-; Ins2Akita/+ мишки в продължение на три месеца и резултатите показват подобряване на хистологичните увреждания, като пролиферация на мезангиална матрица. Нивата на експресия на възпалителни гени в бъбреците бяха намалени от едоксабан (Таблица 1). FXa активира както PAR1, така и PAR2. За да изясним механизма на FXa-медиирано бъбречно увреждане, ние демонстрирахме, че противовъзпалителните ефекти на FXa инхибиторите са подобни на тези, открити при PAR2-/- мишки и PAR2-/- мишки с FXa инхибитори . Тези открития предполагат, че FXa вероятно причинява възпаление чрез PAR2-зависим механизъм при DKD. Обратно, едоксабан не подобрява гломерулното увреждане при eNOS+/+; Ins2Akita/+ мишки, което предполага, че терапевтичният ефект от инхибирането на FXa е свързан с eNOS-зависима хиперкоагулация при мишки с диабет тип I.

Други коагулационни фактори при DKD

Тъй като тромбинът е насочен към PAR1, който прогресира съдово възпаление (Chen and Dorling 2009), тромбинът вероятно влошава DKD. Доказана е обаче защитната или вредната роля на тромбина в патогенезата на DKD; ниската доза тромбин (50 pM) предотвратява, докато високата доза тромбин (20 nM) влошава индуцираната от глюкоза апоптоза в подоцитите (Wang et al. 2011b). Ефектите на инхибиторите на тромбина като дабигатран върху мишки с диабет, лишени от eNOS, трябва да бъдат изяснени в бъдеще.

Фибриногенът участва в различни възпалителни състояния. Интересно е, че частичното намаляване или липсата на фибриноген е от полза за модели на бъбречна исхемия-реперфузия или обструктивна бъбречна фиброза (Sörensen et al. 2011; Craciun et al. 2014). Тъй като отлагането на гломерулен фибрин се увеличава при мишки с диабет без eNOS (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), изясняването на неговата роля в патогенезата на DKD заслужава по-нататъшно изследване.

Експресия на PAR1 и PAR2 в мишки с диабет без eNOS

Повишената експресия на PARs е свързана с бъбречно увреждане. Ние и други демонстрирахме, че нивата на експресия на Par1 и/или Par2 иРНК са повишени при животински модели с диабетна нефропатия, индуцирано от adenine бъбречно увреждане, обструктивна бъбречна фиброза и индуцирано от цисплатин бъбречно увреждане (Chung et al. 2013; Hayashi и др., 2016 г.; Oe и др., 2016 г.; Watanabe и др., 2019 г.). Освен това нивата на гломерулен PAR2 протеин са повишени в db/db мишки, модел на тип II DM (Sumi et al. 2011). Ние демонстрирахме връзката между експресията на PAR и дефицита на eNOS при мишки с диабет (Oe et al. 2016). Нивото на експресия на Par1 mRNA е значително по-високо в eNOS-/-; Ins2Akita/+ мишки, отколкото в eNOS−/−; Ins2Akita/+ и не-DM мишки. По подобен начин, експресията на Par2 е значително по-висока в eNOS-/-; Ins2Akita/+ мишки, отколкото при не-DM мишки. Обратно, нивата на Par4 mRNA не се различават между генотиповете. Липсата на eNOS изостря възпалението при DKD (Wang et al. 2011a). Тъй като се съобщава, че провъзпалителните цитокини повишават PARs (Nystedt et al. 1996), повишеното възпаление, причинено от липса на eNOS, вероятно индуцира бъбречна експресия на Pars при DKD. Взети заедно, резултатите от нашите проучвания предполагат, че нивата на експресия на PAR1 и PAR2, подобно на случая на TF, са повишени в бъбреците с диабет, когато липсва eNOS (фиг. 2).

Делеция на PAR2 облекчава диабетно бъбречно увреждане при мишки с намален eNOS

Ние и други разгледахме ролята на PAR2 в DKD в предишни проучвания. Делецията на Par2 не повлиява гломерулното увреждане при мишки Akita от див тип диабет (Ins2Akita/+) с eNOS (Oe et al. 2016). Освен това, индуцираните от STZ мишки с диабет, лишени от PAR2, показват намалена албуминурия в сравнение с диабетни мишки от див тип, но повишена мезангиална експанзия (Waasdorp et al. 2017). Взети заедно, тези резултати показват, че няма или има леки терапевтични ефекти от инхибирането на PAR2 върху бъбречно увреждане при ранните и леки модели на DKD. За разлика от това, ние демонстрирахме ефектите от дефицит на PAR2 върху DKD при мишки Akita с диабет с намалена експресия на eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) (Oe et al. 2016). Липсата на PAR2 значително намалява нивата на екскреция на албумин в урината, мезангиалната експанзия и дебелината на GBM. Нивата на експресия на провъзпалителни и свързани с фиброза гени, включително Tnfa, Tgfb и Col4, също бяха намалени в миши бъбреци. Тези констатации предполагат, че PAR2 е патогенен не в ранен етап, а в относително напреднало диабетно гломерулно увреждане, причинено от дефицит на eNOS (Таблица 1).

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