Как остра бъбречна травма засяга белодробните клетки?
Mar 11, 2022
За повече information:ali.ma@wecistanche.com
Част II.:Оксидативен стрес след остро бъбречно увреждане причинява нарушаване на белодробните клетки реснички и освобождаването им в бронхоалвеоларната промивка течност и белодробно нараняване, които се изострят от изтриването на Idh2
Йонг Куон Хана, Джи Су Ким, Гуан Беом Лийа, Дже Ханг Лим, Куон Му Парк
Остра бъбречна травма(AKI) предизвиква далечно нараняване на органите, което е сериозна загриженост при пациенти с AKI (Остра бъбречна травма). Последните проучвания показват, че далечното нараняване на органите е свързано соксидативен стресна органи и увреждане на цилий, клетъчна органела на основата на аксонеме. Въпреки това ролята наоксидативен стреси увреждане на ресничките в AKI (Остра бъбречна травма)-индуцираната белодробна травма остава да бъде определена. Тук проучихме дали AKI (Остра бъбречна травма)-индуцираната белодробна травма е свързана с митохондриалнаоксидативен стреси нарушаване на ресничките в белодробните клетки. AKI (Остра бъбречна травма) е индуцирана в изоцитрат дехидрогеназа 2(Idh2, митохондриален антиоксидантен ензим)-изтрит(Idh2-/) и див тип (Idh2+7)мишки чрезбъбрекисхемия-реперфузия(IR). Група мишки бяха лекувани с Мито-ТЕМПО, специфичен за митохондриите антиоксидант.БъбрекIR причинени белодробни наранявания, включително алвеоларен септално удебеляване, алвеоларно увреждане, и неутрофил натрупване в белия дроб, и повишена концентрация на протеин и общ номер на клетката в бронхоалвеоларна промивка течност (BALF). Освен товабъбрекIR причинени фрагментация на белодробни епителни клетки реснички и освобождаването на фрагменти в BALF, Бъбрек IR също увеличи производството на супероксид, липидна пероксидация, и митохондриална и ядра ДНК окисление в белите дробове и намален IDH2 израз. Бял дробоксидативен стреси вредата, разчитани на степента набъбрекВреда, Изтриването на Idh2 изостря бъбречните IR-индуцирани белодробни наранявания. Лечение с Mito-TEMPO атенюирани бъбречни IR-индуцирана белодробни наранявания, с по-голяма атенюация в Idh2-7-от Idh2+/+мишки. Нашите данни доказват, че AKI(Остра бъбречна травма)предизвиква нарушаването на ресничките и уврежда клетките чрезОксидативенударениев белодробните епителни клетки, което води до освобождаване на нарушени цилиарен фрагменти в BALF.
бъбречно заболяване: AKI (Остра бъбречна травма)
Кликнете към Cistanche за остра бъбречна травма и cistanche tubulosa ползи и странични ефекти
Изтриването на Idh2 утежнява бъбречното IR-индуцирано белодробно нараняване.
Накрая, ние разследвахме ролята на IDH2 на бъбреците IR индуцирана белодробна травма. За да определите ролята на IDH2 върху белия дробоксидативен стреси белодробно нараняване при условия на не или минимални разлики на бъбречно нараняване, предизвикахме 35 мин бъбречна исхемия, последвана от 4 h на реперфузия при женски Idh2-/-и Idh2+/ мишки въз основа на две точки; 1)женските мишки са по-малко податливи на бъбречно IR нараняване и 4 h реперфузия причинява по-малко тежко бъбречно увреждане от 24 h реперфузия [3,39,40]. Както се очаква. 35 мин исхемия и 4 ч реперфузия повишени концентрации BUN в двете Idh2 ~ / и Idh2 +/ мишки без значителна разлика в BUN между Idh2-/ и Idh2/+ мишки (Фиг.7А). Въпреки това, белодробна травма, включително повишена инфилтрация на неутрофилите и алвеоларна септална удебеляване-е по-голяма в Idh2-7-мишки от Idh2+7+мишки(фиг. 7B). В съответствие с хистологично увреждане, приблизително 58.5 % концентрация на протеин, и 37.8% общ клетъчен номер в BALF на Idh2-/- мишки са по-високи от тези в BALF на Idh2 +/+ мишки(Фиг. 7C и D). Не са наблюдавани значителни разлики в BUN и белодробно нараняване между Idh2-/мишки и Idh2+/+ мишки след измамник операция (фиг. 7A-D). Тези резултати показват, че дефицитът на гена IDH2, митохондриален антиоксидантен ензим, влошава бъбречното IR-индуцирано белодробно нараняване.
За допълнително потвърждаване на ролята на IDH2 и митохондриалнаоксидативен стреснабъбрекIR индуцирана белодробна травма, ние оценихме дали Mito-TEMPO инхибира увеличаването на концентрацията на протеини и клетъчен номер в BALF след бъбрек IR. Mito-TEMPO лечение предотврати увеличаването на концентрацията на протеини и общия номер на клетката след бъбрек IR в двете Idh2-/мишки и Idh2 +/+ мишки. Тази превенция е по-голяма при Idh2-/-мишки, отколкото при Idh2+/ мишки(приблизително 32,2%в Idh2+/ и 38,6%в Idh2-/- в Концентрация на протеини в BALF и 8,4 % в Idh2+/+ и 35,4% в Idh2-7-in общ клетъчен номер в BALF)(Фиг.7C и D). Мито-ТЕМПО леко намалява нивата на BUN и при двете мишки, но това не е статистически значимо (Фиг.7А). Тези резултати показват, че IDH2 играе важна роля в бъбреците IR индуцирана белодробна травма.
Фиг.7.По-голяма белодробна травма след бъбрек IR в Idh2-/-мишки, отколкото при Idh2+/+ мишки и по-голяма профилактика на бъбречно IR индуцирана белодробна травма от Mito-TEMPO в Idh2-/-мишки, отколкото в Idh2 +/мишки.Жени Idh2-изтрити (dh2-7)и див тип (Idh2 +/)littermates са били подложени на 35 мин двустранна бъбречна исхемия. Някои мишки са приложени Mito-TEMPO(Мито-T,0,7 mg/kg BW, IP.) 17 и 1 ч преди исхемия, два пъти. Бял дроб, BALF, и кръв са събрани 4 ч след исхемия. А) BUIN в плазмата е измерен, както е описано в Материалите и методите (n =4). б) Перфузионните фиксирани белодробни тъкани са нарязани на 3-ум дебели участъци, които след това са били подложени на H&E оцветяване (n= 3). (В. Г) Концентрацията на протеин и общият номер на клетката в BALF са измерени, както е описано в Материалите и Методите(n =4). Резултатите се изразяват като средствата ± SEM (n =3-4).
Бъбрек IR значително увеличава 4-HNE израз в белите дробове в двете Idh2-/-и Idh2+/мишки 4 ч след бъбречна исхемия, и това увеличение е по-голяма при Idh2-/мишки, отколкото при Idh2+/+ мишки (р<0.001)(fig.8a and="" b).="" mito-tempo="" prevented="" the="" increase="" in="" 4-hne="" expression="" in="" both="" mice(37.5="" %="" in="" idh2+/and="" 28.4="" %="" in="" idh2-/)(fig.8c="" and="" d).="" there="" were="" no="" significant="" differences="" in="" 4-hne="" expression="" between="" sham-operated="" idh2+/+="" and="" idh2-/mice="" (fig.="" 8a="" and="" b).="" superoxide="" levels="" in="" the="" lungs="" were="" greater="" in="" idh2-/="" mice="" than="" in="" idh2+/="" mice=""><0.001)(fig.8e).mito-temporeduced superoxide="" levels="" in="" both="" mice(p="0.052" in="" idh2+/+="" and="" p="0.001" in="" idh2-/-).this="" reduction="" was="" greater="" in="" idh2-/-mice="" than="" in="" idh2+/+="" mice="" (approximately="" 11.6="" %="" in="" idh2+/+and="" 27.2="" %in="" idh2-7-)(fig.8e).the="" levels="" of="" 4-hne="" in="" balf="" increased="" in="" both="" idh2-/-mice="" and="" idh2+/+="" mice,="" with="" a="" greater="" increase="" in="" idh2-/mice="" than="" inidh2+/+=""><0.001)(fig.8f and="" g).="" mito-tempo="" prevented="" the="" increase="" in="" 4-hne="" expression="" in="" both="" mice="" (14.9="" %="" in="" idh2+/+and="" 45.6="" %="" in="" idh2-/)(fig.8f="" and="" g).="" next,="" we="" determined="" the="" levels="" of="" arl13b,="" ac-α-tubulin,="" and="" α-tubulin="" in="" balf.="" kidney="" ir="" induced="" increases="" in="" arl13b,="" ac-α-tubulin,="" and="" α-tubulin="" expression="" in="" balf;="" these="" increases="" were="" also="" greater="" in="" idh2-7mice="" than="" in="" idh2+/+="" mice(fig.="" 8h-k).="" mito-tempo="" inhibited="" kidney="" ir-induced="" increases="" in="" the="" expression="" of="" arll3b,="" ac-α-tubulin,="" and="" α-tubulin="" in="" the="" balf,="" and="" these="" inhibitions="" were="" also="" greater="" in="" the="" idh2-/-mice="" than="" in="" the="" idh2+/t="" mice="" (approximately="" 16.7%="" in="" idh2+/+="" and70.4%inidh2-/in="" arll3b;33.5%in="" idh2+/+="" and="" 51.7="" %inidh2-/-in="" ac-α-tubulin;="" 39.9="" %="" in="" idh2+/+="" and="" 52.5="" %="" in="" idh2~/-in="" α-tubulin)(fig.8h-k).="" these="" results="" indicate="" that="" the="" deletion="" of="" idh2="" augmented="" kidney="" ir-induced="" lung="" injury="" by="" increasing="" mitochondrial="">оксидативен стрес.
Фиг.8. По-голям бял дробоксидативен стреси реснички увреждане след бъбрек IR в Idh2-/- мишки, отколкото при Idh2 +/+ мишки и по-голяма превенция на стреса и увреждане от Mito-TEMPO в Idh2-7mice, отколкото в Idh27mice.Женски Idh2-изтрити(Idh2-7-)и див тип (Idh2+7+)littermates са били подложени или на 35 мин двустранна бъбречна исхемия (иш) или измамни операция. Някои мишки са приложени или Mito-TEMPO (Мито-Т,0,7 mg/kg BW,i.p.) или превозно средство 17 и 1h преди исхемия, два пъти. Бял дроб и BALF са събрани 4 ч след исхемия. (A-D,F,G)4-HNE експресия в белодробните тъкани и BALF е оценена чрез западен блут анализ (n =3-4). GAPDHwas се използва като контрол на товаренето. Зъболекарите на лентите бяха измерени с помощта на софтуера ImageJ. (Д) Нивото на супероксид в белодробната тъкан е измерено (n=4). (F-K)4-HNE, Arl13B, ac-α-тубулин (ac-α-вана)и α-тубулин (α-вана)изрази в BALF са анализирани чрез западно блутиране (n =4). Зъболекарите на лентите бяха измерени с помощта на софтуера ImageJ. Резултатите се изразяват като средствата ± SEM (n = 4).
4. Дискусия
В настоящото проучване съобщаваме, че бъбречното IR-индуцирано белодробно нараняване се изостря от изтриването на Idh2 и че митохондриалното антиоксидантно лечение атенюира бъбречното IR-индуцирано белодробно нараняване. Освен това бъбрекът IR индуцира нарушаването на ресничките в белодробните клетки чрезоксидативен стрес, а получените нарушени цилиарен фрагменти и протеини се освобождават в BALF. Важно е, че това нарушаване на ресничките е предотвратено чрез специфично за митохондриите антиоксидантно лечение. За разлика от това, Idh2-изтриване изостря бъбреците IR индуцирана белодробни клетки реснички прекъсване. Тези данни показват, че бъбречният IR нарушава баланса на редокс в белодробните клетки по исхемично-зависим от времето начин, което води дооксидативен стресна белодробната тъкан и нарушаването на ресничките. Освен това нарушаването на ресничките, поне частично, включва AKI(Остра бъбречна травма)-индуцирана белодробна травма. За най-добро наше знание, това е първият доклад, който демонстрира, че AKI(Остра бъбречна травма)причинява нарушаването на ресничките в белодробните клетки, катооксидативен стрес, а получените нарушени цилиарен фрагменти и протеини се освобождават в BALF. Тези резултати показват, че предотвратяването на прекъсване на ресничките би могло да бъде нова стратегия за лечение на AKI(Остра бъбречна травма)-свързани ALI. Освен това тези данни показват, че цилиарните протеини и фрагменти в BALF биха могли да се използват като показатели за белодробно нараняване.
Бъбречна IR индуцирана далечна органна травма е сложен процес, при който участват множество фактори [4,8,41,42]. Няколко проучвания показват, че ROS иоксидативен стресда допринесе за далечно органно нараняване след бъбречно увреждане [4,8,41]. При белодробно нараняване след бъбрек IR е предложено неутрофилите, които се проникват в белия дроб, да функционират като основни ROS-произвеждащи клетки в белия дроб след стимулирането на цитокини, произведени в пострадалия бъбрек. Това производство на ROS впоследствие причинява допълнителни ROS увеличения на белия дроб чрез активирането на системата за производство на ROS и инхибирането на ROS продухване система, или и двете [5,43]. Наскоро Хепокоски, М. и др. съобщиха, че извънклетъчното натрупване на бъбречни митохондриални DaMPs е причинено от AKI(Остра бъбречна травма), засяга белодробните метаболитни пътища, и предизвиква митохондриална дисфункция [42]. В настоящото проучване открихме повишена инфилтрация на неутрофилите в белия дроб след бъбрек IR, в зависимост от бъбречното исхемично време, т.е., тежестта на бъбречното IR нараняване. Също така открихме, че бъбрекът IR увеличава образуването на супероксид, липидната пероксидация, и ДНК окисление в широк спектър от белодробни тъкани, включително интерстициална алвеоларна септа, алвеоларна, и дихателните пътища епителия. Освен това, Ние открихме намаляване на IDH2 израз в белодробната тъкан след бъбрек IR. Тези данни показват, че белодробните клетки са изложени наоксидативен стресСледнитебъбрекIR и че това увеличиоксидативен стрес, включително, че чрез митохондриите на белодробните клетки, може да причини увреждане на клетките и тъканите и дисфункция. По-нататък, специфичното за митохондриите антиоксидантно лечение намалява бъбречното IR-индуцирано белодробно нараняване и инхибира образуването на супероксид и окисляването на липидите и ДНК в белите дробове.
бъбречно заболяване: оксидативен стрес върху бъбреците
IDH2 катализира окислителното декарбоксилиране на изоцитрат до α-кетоглутарат в митохондриите, придружено от намаляването на NADP до NADPH [31,32,35,44]. NADPH е източник на намаляване на еквивалентите както за тиоредоксин, така и за глутатион системи на пероксид детоксикация [31,32,35,44,45]. Наскоро, Park et al. съобщава, че Дефицитът на Idh2 увеличава чувствителността към акролеин индуцирана белодробна токсичност в Люис белодробен карцином клетки и мишки чрез нарушаването на митохондриалния редокс баланс, което води до митохондриалнаОксидативенударениеи апоптоза [31]. В това проучване установихме, че бъбречният IR намалява iDH2 експресията в белия дроб и че изтриването на Idh2 при мишки изостря бъбречното IR-индуцирано белодробно нараняване иоксидативен стрес. Освен това, митохондриалната антиоксидантна доставка намалява белодробното нараняване и белия дробоксидативен стресс по-големи намаления на мишките, изтрити от Idh2, отколкото при отпадъци от див тип. Тези данни показват, че бъбреците IR индуцирана белодробна травма е свързана с намалена IDH2 функция и последващо повишаване на митохондриалнаоксидативен стрес. Освен това може да има полови разлики в белодробната травма и белодробнатаоксидативен стрес(бележка Смокини. 1 и 7). Въпреки това, въпреки че открихме по-голяма белодробна травма иоксидативен стреси по-голям защитен ефект на Mito-TEMPO при idh2-дефицитни женски мишки, отколкото при женски мишки от див тип, при подобни нива след бъбрека BUN(от своя страна, под подобна степен на бъбречно нараняване), асоциация на тежестта на бъбречното увреждане не може да бъде напълно пренебрегната поради зависимостта от белодробно нараняване на бъбречното увреждане. На това може да се отговори чрез използването на специфични за белия дроб антиоксидантни системи за доставка или белодробно-клетъчни специфични условни чук животни.
Цилиарната дължина в клетките се променя динамично както при физиологични, така и при патофизиологични състояния. Последните проучвания показват, че необичайното променяне на дължината на ресничките е свързано с развитието и прогресия на различни заболявания, и реснички са свързани с митохондриална функция [17-20,43,46,47]. При физиологични условия промяната в дължината на ресничките настъпва или чрез реабсорбция, или удължение по време на нормалния клетъчен цикъл [48-51]. Резорбцията е нормален процес, при който клетките прибират цилиума в клетката по време на прогресия от фазата GO/ Gl до фазите S до G2 на клетъчния цикъл и пълна реабсорбция на ресничките се случва преди митоза [48-51]. Последните проучвания показват, че съкращаването на дължината на ресничките е причинено от нараняване на клетките [17-20,46,52]. В предишни проучвания Сметната палата установи, че AKI(Остра бъбречна травма)индуцира нарушаването на ресничките в бъбречните тръбни епителни клетки в резултат наоксидативен стрес[18-20]. Освен това Сметната палата установи, че чернодробното IR нараняване предизвиква определяне на първичните реснички на тръбните клетки на отдалечени бъбреци, порадиоксидативен стресвбъбректубулни клетки и че това децилиация е предотвратено чрез антиоксидантно лечение [20]. Освен това, първичният дефицит на реснички активира епитела към мезенхимния преход, който е от критично значение за прогресирането на фиброзата [53], което показва, че ресничките са свързани с прогресирането на отговорите след нараняване. В настоящото проучване установихме, че бъбречният IR причинява нарушаването на белодробните клетъчни реснички и тези нарушени цилиарни фрагменти се освобождават в BALF. Освен това изтриването на Idh2 е увишило AKI(Остра бъбречна травма)-предизвикано нарушение на ресничките, като има предвид, че лечението с Mito-TEMPO е предотвратило бъбречно IR-индуцирано увреждане на белодробните реснички, с по-големи превантивни ефекти при Idh2-/мишки, отколкото при Idh2+/+мишки. Освен това открихме, че молекулите, съдържащи BALF, са силно окислявани и Mito-TEMPO инжектиране намалява окисляването на съдържанието на BALF. Затова спекуливаме, че ROS иоксидативен стреспричини прекъсване на ресничките. Подкрепяйки това, в предишни проучвания установихме, че високите концентрации на водороден прекис нарушават ресничките в бъбречните тубулни клетки [18].
Белият дроб обикновено е богата на реснички тъкан и дисфункцията на дихателните реснички е свързана с нарушен мукоцилиарен клирънс, гръдни инфекции, и прогресивното разрушаване на белодробната архитектура [54]. В бронхиоловата апикална област, цилираните клетки имат обилна митохондрия, за да произвеждат ATP за цилиарното движение [13]. Проучванията съобщават, че митохондриално увреждане в свързани клетки причинява дисфункция както на ресничките, така и на белодробните клетки, което може да доведе до изобилие от ROS [55,56]. Няколко проучвания са съобщили, че нарушена митохондриална динамика и митохондриално увреждане са свързани с белодробни заболявания [56,57]. В това сегашно проучване установихме също, че бъбречният IR причинява необичайно увеличаване на генерирането на супероксид и митохондриалното fission в белия дроб. Освен това открихме увеличения на цилиарни фрагменти и протеини в BALF на бъбречни IR мишки. Затова спекулирахме, че децилиацията е свързана, поне частично, с AKI(Остра бъбречна травма)-индуцирана ALI. Не бихме могли обаче да различим кои видове реснички са нарушени и кои клетки са основни цилиарно освобождаващи фрагменти клетки сред белодробните клетки, поради липсата на специфични маркери за първични и молови реснички и хистологични ограничения на изследването. Това ограничение може да бъде преодоляно в допълнителни експерименти с помощта на белодробни специфични системи за доставка на наркотици или белия дроб специфични цилиарната генеза, свързани ген насочване. Данните ни обаче ясно показват, че AKI(Остра бъбречна травма)-свързаният ALI е свързан с нарушаване на ресничките иоксидативен стресна белодробните клетки.
лечение на остро бъбречно увреждане и подобрена бъбречна функция: цистанш
Благодарности
Това проучване беше подкрепено с безвъзмездна помощ от Националната научноизследователска фондация на Корея (NRF)(NRF-202OR1A2C2006903, MIST)финансиран от Министерството на науката и ИКТ(MIST) и грант от Проект за R&D на здравни технологии на Корея (HI15C0001)чрез Института за развитие на здравната промишленост на Корея (KHIDD финансиран от Министерството на здравеопазването & Благосъстояние, Корея правителство.
Препратки
[1] F.Fani, et al., Последните постижения в патогенетичните механизми на свързаните със сепсисаостра бъбречна травма, J. Nephrol.31 (2018)351-359.
[2] H.S.Jang, et al., Активирането на ERK ускорява ремонта на бъбречните тръбни епителни клетки, като има предвид, че инхибира прогресията на фиброзата след исхемия/реперфузионно нараняване, Biochim. Биофизи. Acta 1832 (2013)1998-2008.
[3] К.М.Парк, А. Чен, Дж.В.Бонвентре, Превенция набъбрекисхемия/реперфузионно индуцирано функционално нараняване и JNK,p38, и MAPKКиназаактивиране чрез дистанционно исхемично предварително третиране, J. Biol. Chem.276(2001)11870-11876.
[4] S. Faubel, C.L. Edelstein, Механизми и медиатори на белодробно нараняване следостра бъбречна травма, Нат. Rev.Nephrol. 12 (2016)48-60.
[5] С.А. Лий.М. Коззи. ЕЛ. Храст. H, Rabb.Далечна органна дисфункция востра бъбречна травма: преглед, Am. J. Бъбрек Dis.72(2018)846-856.
[6] Л.Е. Бяло, ХТ. Hassoun, Възпалителни механизми на орган crosstalk по време на исхемичнаостра бъбречна травма, Интернет Джей Нефрол. 2012 (2012),505197.
Бележка:горното не е пълен референтен списък