Ефективно лечение на бъбречна фиброза: Тиоредоксин домейн, съдържащ 5 (TXNDC5)

за повече информация:ali.ma@wecistanche.com

Част Ⅱ:Протеинът на ендоплазмения ретикулум TXNDC5 насърчава бъбречната фиброза чрез налагане на TGF-сигнализиране в бъбречните фибробласти

Yen-Ting Chen, Pei-Yu Jhao и др.

НАТИСНЕТЕ ТУК ЗА ЧАСТ Ⅰ

Бъбречна фиброза, обща патологична проява на почти всички видовехронично бъбречно заболяване(CKD), често води до дифузни белези на бъбреците и предразполага към краен стадий на бъбречно заболяване. Към момента няма ефективна терапия срещубъбречна фиброза. Наскоро нашата лаборатория идентифицира ER-резидентен протеин,тиоредоксинов домейн, съдържащ 5(TXNDC5), като критичен медиатор на сърдечнияфиброза. Транскриптомни анализи на проби от бъбречна биопсия от пациенти с ХБН разкриват маркиран TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)повишена регулация във фиброзни бъбреци, което предполага потенциална роля на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5) вбъбречнафиброза. Използвайки множество флуоресцентни репортерни миши линии, ние показахме, че TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)беше специфично регулиран нагоре в колаген-секретиращи фибробласти във фиброзни миши бъбреци. Освен това показахме, че TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)беше необходим за индуцирани от TGF- 1 фиброгенни отговори в човешки бъбречни фибробласти (HKFs), докато TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)свръхекспресията е достатъчна за насърчаване на активирането на HKF, пролиферацията и производството на колаген. Механично, ние показахме, че TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5), транскрипционно контролиран от ATF6-зависимия ER стресов път, медиира своите профиброгенни ефекти чрез налагане на TGF-сигнална активност чрез посттранслационна стабилизация и регулиране нагоре на тип I TGF-рецептор в бъбречните фибробласти. Използвайки индуцирана от тамоксифен, специфична за фибробласти Txndc5 нокаут мишка линия, ние демонстрирахме, че делецията на Txndc5 в бъбречните фибробласти смекчава прогресията на установенитебъбрекфиброза, което предполага терапевтичния потенциал на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)насочване къмбъбречнафиброзаи ХБН.

Кликнете върху Cistanche herba за бъбречно заболяване

В това проучване ние демонстрираме, че TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)ER-резидентна протеинова дисулфидна изомераза, обогатена с бъбречни фибробласти, допринася критично за патогенезата набъбречна фиброза. TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)се регулира нагоре както в бъбреците от пациенти с ХБН, така и от миши модели набъбречна фиброзапредизвикани от лечение с UUO, uIRI или FA. Механистичните изследвания показват, че TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)насърчава бъбречната фиброгенеза чрез усилване на профиброзното TGF-сигнализиране чрез увеличаване на протеиновото нагъване и стабилността на TGFBR1, което води до активиране и пролиферация на бъбречни фибробласти, които произвеждат прекомерни ECM протеини. В допълнение, TGF- 1 индуцира TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)експресия чрез повишено ниво на ER стрес и ATF6-зависим транскрипционен контрол в бъбречните фибробласти. В съответствие с профиброгенните ефекти на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)наблюдавано в бъбречни фибробласти, глобална делеция на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)предпазва отбъбречнафиброзаиндуцирани от UUO, uIRI или FA. Целенасочено изтриване на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)в бъбречните фибробласти, секретиращи колаген, но не и в ТЕС, ендотелни клетки и подоцити, може да смекчи установяването и да намали прогресията набъбречнафиброзав отговор на нараняване. Взети заедно, тези резултати разкриват нова причинно-следствена роля на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)в развитието набъбречнафиброзачрез регулиране на TGFBR1 и TGF- 1 сигнализиране. Тези данни също предполагат, че насочването към TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)е потенциално мощен терапевтичен подход за лечение или предотвратяванебъбречнафиброзаи ХБН. Схема на фигура 11D илюстрира регулирането и фиброгенната функция на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)в бъбречните фибробласти.

TGF- 1 сигнализирането играе съществена роля в развитието набъбречнафиброза(32-34). След инсулти на бъбреците, TGF- 1 се освобождава от увредени TECs и задейства активирането на TGF- 1 сигнализиране в околните бъбречни фибробласти (4). TGF- 1 се свързва с TGFBR2, който набира, фосфорилира и активира TGF-BR1. Фосфорилираният TGFBR1 след това активира SMAD3-зависима канонична TGF- 1 сигнализация, както и Ras и TAK1, съставни части на SMAD-независима, неканонична TGF- 1 сигнализация (35). Фармакологичното инхибиране на TGF-сигнализирането с помощта на неутрализиращи антитела (36-38) или инхибитори (39,40) е показало защитни ефекти срещубъбречнафиброзав предклинични модели. По-специално пентоксифилин, неспецифичен инхибитор на фосфодиестераза, клинично доказано, че забавя намаляването на скоростта на гломерулна филтрация и подобрява протеинурията (16, 41), е установено, че отслабвабъбречнафиброзачрез блокиране на Smad3/4-медиираните фиброгенни ефекти (14). Въпреки че инхибирането на пътя на TGF- 1 изглежда привлекателна стратегия за лечениебъбречнафиброза, повечето, ако не всички, фармакологични агенти, насочени директно към TGF- 1 или TGF-рецепторите, са се провалили в клиничните изпитвания (42). Тъй като TGF-сигнализирането играе съществена физиологична роля в развитието, клетъчната диференциация, тъканната хомеостаза и имунния отговор (43), директното инхибиране на TGF-сигнализирането може да доведе до увредени физиологични функции и нежелани реакции, включително чернодробна (44) и сърдечна токсичност (45, 46). Представените тук резултати разкриват нова верига за положителна обратна връзка на сигналната ос TGF- 1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1 в бъбречните фибробласти, където TGF- 1 индуцира регулирането нагоре на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)чрез ER стрес и ATF6-медииран транскрипционен контрол. Повишен TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)нивото допълнително подобрява сгъването и стабилността на TGFBR1, което води до усилено TGF{1}} сигнализиране и последващ фиброгенен отговор. Насочване към TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)следователно може да потисне фиброгенното TGF- 1 сигнализиране чрез прекъсване на тази положителна обратна връзка и следователно отслабване на бъбречната фиброгенеза. Ограниченият от фибробласти характер на TXNDC5 също го прави благоприятна лекарствена цел за избягване на риска от нарушаване на TGF- -зависимите физиологични функции в нефибробластни клетки.

Използване на глобален Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)линия на мишка за изтриване, ние демонстрирахме тази загуба на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)може да предотврати бъбречната фиброгенеза в отговор на бъбречни увреждания. Въпреки това е по-клинично уместно да се определи дали е насочен към TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)може да възпре или дори да разреши съществуващитебъбрекфиброза. За да се отговори на този въпрос, индуцируем от тамоксифен, специфичен за фибробласти Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)беше използвана линия на мишка с условен нокаут (Txnd5ko) и показа, че индукцията на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)делеция в бъбречните фибробласти 10 дни след UUO, времева точка, когатобъбречнафиброзабеше установено (Фигура 11B), значително улесни прогресията и разширяването набъбречнафиброзаотколкото при контролните мишки. Тези данни силно предполагат потенциала за насочване към TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)като нов терапевтичен подход за спиране на прогресията набъбречнафиброзапри пациенти с ХБН. Трябва да се отбележи, че серумните нива на уреен азот в кръвта (BUN) и креатинин не са измерени в моделите на мишки, използвани в настоящото проучване, поради факта, че нивата на BUN/креатинин не се повлияват при UUO и ulRI моделите и са донякъде променливи във фолиевата киселина модел на нефропатия (47-49). Необходими са допълнителни проучвания, за да се определи въздействието на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)заличаване върху бъбречната функция при използване на миши модели на CKD, индуцирани от подхода за лечение или предотвратяванебъбречнафиброзаи ХБН. Схема на фигура 11D илюстрира регулирането и фиброгенната функция на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)в бъбречните фибробласти.

TGF- 1 сигнализирането играе съществена роля в развитието набъбречна фиброза(32-34). След инсулти на бъбреците, TGF- 1 се освобождава от увредени TECs и задейства активирането на TGF- 1 сигнализиране в околните бъбречни фибробласти (4). TGF- 1 се свързва с TGFBR2, който набира, фосфорилира и активира TGF-BR1. Фосфорилираният TGFBR1 след това активира SMAD3-зависима канонична TGF- 1 сигнализация, както и Ras и TAK1, съставни части на SMAD-независима, неканонична TGF- 1 сигнализация (35). Фармакологичното инхибиране на TGF-сигнализирането с помощта на неутрализиращи антитела (36-38) или инхибитори (39,40) е показало защитни ефекти срещубъбречнафиброзав предклинични модели. По-специално пентоксифилин, неспецифичен инхибитор на фосфодиестераза, клинично доказано, че забавя намаляването на скоростта на гломерулна филтрация и подобрява протеинурията (16, 41), е установено, че отслабвабъбречнафиброзачрез блокиране на Smad3/4-медиираните фиброгенни ефекти (14). Въпреки че инхибирането на пътя на TGF- 1 изглежда привлекателна стратегия за лечениебъбречнафиброза, повечето, ако не всички, фармакологични агенти, насочени директно към TGF- 1 или TGF-рецепторите, са се провалили в клиничните изпитвания (42). Тъй като TGF-сигнализирането играе съществена физиологична роля в развитието, клетъчната диференциация, тъканната хомеостаза и имунния отговор (43), директното инхибиране на TGF-сигнализирането може да доведе до увредени физиологични функции и нежелани реакции, включително чернодробна (44) и сърдечна токсичност (45, 46). Представените тук резултати разкриват нова верига за положителна обратна връзка на сигналната ос TGF- 1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1 в бъбречните фибробласти, където TGF- 1 индуцира регулирането нагоре на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)чрез ER стрес и ATF6-медииран транскрипционен контрол. Повишен TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)нивото допълнително подобрява сгъването и стабилността на TGFBR1, което води до усилено TGF{1}} сигнализиране и последващ фиброгенен отговор. Насочване към TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)следователно може да потисне фиброгенното TGF- 1 сигнализиране чрез прекъсване на тази положителна обратна връзка и следователно отслабване на бъбречната фиброгенеза. Ограниченият от фибробласти характер на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)също го прави благоприятна лекарствена цел за избягване на риска от нарушаване на TGF- -зависимите физиологични функции в нефибробластните клетки.

Използване на глобален Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)линия на мишка за изтриване, ние демонстрирахме тази загуба на TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)може да предотврати бъбречната фиброгенеза в отговор на бъбречни увреждания. Въпреки това е по-клинично уместно да се определи дали е насочен към TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)може да възпре или дори да разреши съществуващия бъбрекфиброза. За да се отговори на този въпрос, индуцируем от тамоксифен, специфичен за фибробласти Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)беше използвана условно нокаутирана линия на мишка (Txnd5ko) и тя показа, че индукцията на делеция на Txndc5 в бъбречни фибробласти 10 дни след UUO, времева точка, когатобъбречнафиброзабеше установено (Фигура 11B), значително улесни прогресията и разширяването набъбречнафиброзаотколкото при контролните мишки. Тези данни силно предполагат потенциала за насочване към TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)като нов терапевтичен подход за спиране на прогресията набъбречнафиброзапри пациенти с ХБН. Трябва да се отбележи, че серумните нива на уреен азот в кръвта (BUN) и креатинин не са измерени в моделите на мишки, използвани в настоящото проучване, поради факта, че нивата на BUN/креатинин не се повлияват при UUO и ulRI моделите и са донякъде променливи във фолиевата киселина модел на нефропатия (47-49). Необходими са допълнителни проучвания, за да се определи въздействието на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)делеция върху бъбречната функция при използване на миши модели на CKD, индуцирани от 5/6 нефректомия и/или лечение с циклоспорин/цисплатин, модели с видими промени в нивата на BUN и креатинина (48).

Степента на намаляване на фиброзната площ, наблюдавана при мишки Tendeseko, е относително по-ниска от тази, наблюдавана при мишки Txndc 57. Това може да се дължи на непълното изтриване на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)в бъбречни фибробласти, свързани с ефективността на Cre-медиираната рекомбинация. Въпреки че жилищните бъбречни фибробласти се считат за основния източник на образуващи белези миофибробласти при фиброгенни бъбречни заболявания (50), преход от епител към мезенхим (EMT, справки 51, 52) и преход от ендотел към мезенхим (EndoMT, реф.53 ) е доказано, че допринасят за развитието набъбречнафиброза. Тъй като TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)също се експресира във фракция от TECs и ендотелни клетки, не можем да изключим възможността TXNDC5 също да допринесе за фиброгенезата на бъбреците чрез насърчаване на EMTor EndoMT в тези клетки. Необходими са допълнителни проучвания, за да се провери директно тази хипотеза. Индуцираната от тамоксифен, фибробластно-специфична условна нокаут мишка линия, използвана в настоящото изследване обаче, позволява делеция на Txndc5in произвеждащи колаген активни миофибробласти, независимо от техния произход (т.е. от TECs или ендотелни клетки). Идеята, че фибробластно-специфичната делеция на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)ефективно улеснява развитието и прогресията на постнараняванебъбречнафиброзапри мишки, следователно, остава непроменен дали TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)играе някаква роля в EMT- или EndoMT-медиирана бъбречна фиброгенеза.

Въпреки че TGF-сигнализацията обикновено се счита за централен медиатор набъбречнафиброза, TGF-сигнализацията сама по себе си може да бъде от съществено значение за поддържане на хомеостазата и здравето на бъбречната тъкан. Условната делеция на Tbgbr2 в бъбречните тубулни клетки, например, води до повишено NF-kB сигнализиране и бъбречно възпаление (54). Изтриването на Tbgbr2 в събирателните канали влошавабъбречнафиброзав отговор на UUO, вероятно чрез засилване на паракринното TGF-сигнализиране между епителни и интерстициални клетки (55). В проучване на Neelisetty et al, селективна делеция на Tbgbr2 в продуциращи матрица интерстициални клетки с помощта на Colla2-Cre/ERT2* Tgfbr2 и Tenascin C-Cre/ERT*Tgfbr2M мишки не показват защита срещубъбречна фиброзаиндуцирани от UUO или аристолохинова киселина (56), което предполага, че премахването на TGF-сигнализирането в бъбречните фибробласти може да не е достатъчно за намаляване на постнараняванетобъбречнафиброза. Тук показахме, че специфичният за фибробластите Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)изтриване (с помощта на Colla2-Cre/ERT2*Txndc5) (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)води до намалена TGFBR1, TGF-сигнална активност ифиброзав бъбреците. Наблюдението, че изтриването на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5), но не и Tgfbr2, в бъбречните фибробласти/интерстициални клетки намалявабъбречнафиброзапредполага, че изтриването на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)може да има допълнителни антифиброзни ефекти, които са независими от TGF-сигнализирането. Наистина, преди това показахме, че в сърдечните фибробласти, TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5), като PDI, също насърчава фиброгенезата чрез улесняване на сгъването и производството на ECM протеини (17). Възможно е също Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)заличаването може да доведе до допълнително инхибиране на фиброгенни сигнални пътища, независими от TGF-рецепторите, като PDGF, CCN2, Hedgehog и HIF{3}} сигнализиране (57), като по този начин засилва неговите антифиброзни ефекти в бъбреците. Ще бъдат необходими допълнителни експерименти, за да се проверят директно тези хипотези.

В заключение, настоящото проучване разкри съществена и неразпозната досега роля на обогатения с бъбречни фибробласти ER протеин TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)в патогенезата набъбречнафиброза. Експерименталните доказателства сочат, че TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)насърчавабъбречнафиброзачрез увеличаване на TGF-сигналната активност чрез повишаване на сгъването и стабилността на TGFBR1 в бъбречните фибробласти, което води до прекомерна трансдиференциация на миофибробласти, пролиферация и производство на ECM. Целенасочено изтриване на Txndc5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)в бъбречните фибробласти предпазва от развитие и прогресиране на постнараняванебъбречнафиброза. Тези резултати предполагат, че насочването към TXNDC5 (тиоредоксинов домейн, съдържащ 5)може да бъде нов и мощен подход за лечение или предотвратяванебъбречна фиброзаи ХБН.

справка

1. Лиу Й.Бъбречнафиброза: нови прозрения за патогенезата и терапията. KidneyInt. 2006;69(2):213-217.

2. Cho MH.Бъбречнафиброза.KoreanJPediatr. 2010;53(7):735-740.

3.Meng XM и др.TGF-B: главният регулатор нафиброза.Nat Rev Nephrol.2016;12(6):325-338. 4. Liu BC, etal. Renaltubule injury: a движеща сила към хронично бъбречно заболяване. Kidney Int 2018; 93 (3): 568-579.

5. Macconi D, et al. Ключови фиброгенни медиатори: стари играчи. Renin-angiotensin system. Kidney Int Suppl (2011). 2014; 4 (1): 58-64.

6. Yang L, et al. Спирането на епителни клетки в G2/M медиирабъбрекфиброзаслед нараняване.NatMed. 2010;16(5):535-543.

7. Kendall RT, Feghali-Bostwick CA. Фибробласти вфиброза: нови роли и медиатори. Front Pharmacol.2014; 5: 123.

8. Strutz F, Zeisben M. Бъбречни фибробласти и миофибробласти при хронично бъбречно заболяване.JAmSoc Nephrol.2006;17(11):2992-2998.

9. Thannidkal VJ. Стареене, антагонистична плейотропия и фиброзно заболяване. Int JBiochem Cell Bol. 2010;42(9):1398-1400.

10. LeBleu VS, et al. Произход и функция на миофибробластите вбъбрекфиброза. Nat Med. 2013;19(8):1047-1053.