Защитните ефекти на пахиминова киселина при остро бъбречно увреждане
Mar 25, 2022
Контакт:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
GUI-PING JIANG, YUE-JUANLIAO, L-LI HUANG, XU-JIAZENG & XIAO-HUI LIAO
Резюме
Остра бъбречна травма(AKI) е често срещано клинично заболяване. Фероптозата, нов тип регулаторна клетъчна смърт, играе важна регулаторна роля при AKI (Остра бъбречна травма). Пахидерминова киселина(PA), тритерпеноид от ланостанов тип от Poria cocos, се съобщава, че предпазва срещу AKI(Остра бъбречна травма). Въпреки това, защитният механизъм на PA(Пахиминова киселина) в AKI(Остра бъбречна травма)все още не е напълно разбрано. Настоящото проучване имаше за цел да изследва ефекта и молекулярния механизъм на PA (Пахиминова киселина) върху фероптозата при бъбречна исхемия-реперфузионно увреждане in vio. Общо 30 мишки бяха интраперитонеално инжектирани с 5, 10 и 20 mg/kg PA (Пахиминова киселина) за 3 дни. Двустранна щипка за бъбречна дръжка се използва за 40 минути за индуциране на увреждане на бъбречна исхемия-реперфузия и установяване на модела. Резултатите показват, че лечението с PA(Пахиминова киселина) намален серумен креатинин и уреен азот в кръвта и подобрено бъбречно патологично увреждане. Трансмисионната електронна микроскопия не разкрива характерни промени във фероптозата в митохондриите на бъбречната тъкан при високи дози PA (Пахиминова киселина) група и само лек оток. Освен това, лечението с PA(Пахиминова киселина) повишава експресията на глутатион и намалява нивата на експресия на малондиалдехид и циклооксигеназа 2. Лечение с PA(Пахиминова киселина) повишават нивата на експресия на протеини и иРНК на свързаните с фероптоза протеини, глутатион пероксидаза 4 (GPX4), семейство носители на разтворени вещества 7 (катионен аминокиселинен транспортер, y плюс система) член 11 (SLC7All) и хем оксигеназа 1 (HO{{6 }}) в бъбреците и повишава нивата на експресия на членовете на сигналния път, получени от еритроиден ядрен фактор 2 като 2 (NRF2). Взети заедно, резултатите от настоящото проучване показват, че PA(Пахиминова киселина) има защитен ефект при индуцирана исхемия-реперфузияостра бъбречна травмапри мишки, което може да бъде свързано с инхибирането на фероптозата в бъбреците чрез директно или индиректно активиране на NRF2 и регулиране нагоре на експресията на протеини, свързани с фероптоза надолу по веригата, GPX4, SLCTA11 и HO-1.
dr vita opc одобрен от FDAзабъбрек
НАТИСНЕТЕ ТУК ЗА ЧАСТ Ⅰ
Дискусия
Предишни проучвания показват, че PA(Пахиминова киселина) облекчава бъбречното увреждане при AKI(Остра бъбречна травма)и хронично бъбречно заболяване чрез противовъзпалителен и антиоксидантен стрес (21,22). Въпреки това, дали PA(Пахиминова киселина) инхибира фероптозата все още не е проучено. Доколкото ни е известно, настоящото проучване беше първото, което изследва ефекта на PA (Пахиминова киселина) върху фероптоза при IRI-AKI(Остра бъбречна травма).В настоящото проучване двустранното притискане на бъбречната дръжка при мишки за 40 минути, последвано от реперфузия за 24 часа, беше използвано за успешно установяване на IRI и индуциране на AKI(Остра бъбречна травма). Резултатите показват, че нивата на Scr и BUN са значително повишени в моделната група и бъбречните тубули са значително увредени, въз основа на оцветяването с H&E и оценката на Paller. По този начин IRI-AKI(Остра бъбречна травма)моделът е конструиран. По-специално, прилагането на PA (Пахиминова киселина) значително намалява серумните нива на повишения IRI Scr и BUN и облекчава увреждането на бъбреците по дозозависим начин.
GPX4 играе важна роля при фероптозата (30). Малки молекули, като еластин, RSL-3 и RSL-5(13), чрез различни сигнални пътища, директно или индиректно инхибират активността на GPX4, като по този начин намаляват клетъчния антиоксидантен капацитет, причинявайки претоварване на реактивни кислородни видове и мембрана реакции на липидна пероксидация и в крайна сметка увреждане на целостта на клетъчната мембрана и причиняване на клетъчна фероптоза (13). При мишки с нокаут GPX4, дефицитът на GPX4 води до спонтанна остра бъбречна недостатъчност и повишен процент на ранна смъртност, докато фероптозата на бъбречните тубулни епителни клетки е основната причина за бъбречна недостатъчност при мишки с нокаут GPX4 (30). По този начин повишаването на активността на GPX4 ефективно инхибира фероптозата. Синтезът на GSH, кофактор, необходим за функцията на GPX4, директно повишава активността на GPX4. Синтезът на GSH се влияе от цистин. Транспортът на цистин от извънклетъчното към вътреклетъчното пространство до голяма степен зависи от обратния транспортер на цистин/глутамат (система xc-) на клетъчната мембрана. Този транспортер е хетеродимер, съставен от две субединици, SLC7Al1(xCT) и SLC3A2. Той основно транспортира глутамат до извънклетъчното пространство и медиира навлизането на цистеин в клетката (28). Инхибирането на активността на системата xc-повлиява синтеза на GSH чрез инхибиране на абсорбцията на цистин, като по този начин води до неактивност на GPX4, намаляване на клетъчния антиоксидантен капацитет, натрупване на липидни реактивни кислородни видове и в крайна сметка оксидативно увреждане и фероптоза (31) . Yang et al (32) потвърдиха, че простагландин-ендопероксид синтаза 2 (PTGS2), кодираща COX-2, е подходящ маркер за липидната пероксидация, която възниква по време на GPX4-регулирана фероптоза. По този начин се предполага, че регулирането на PTGS2 е низходящ маркер за фероптоза. Подобряването на системата xc-, насърчаването на абсорбцията на цистин, увеличаването на производството на GSH и увеличаването на активността на GPX4 може да инхибира фероптозата и да намали увреждането на бъбреците (32,33). Резултатите от настоящото проучване показват, че xc-активността на системата намалява, синтезът на GSH намалява, активността на GPX4 намалява, експресията на MDA и Cox-2 се увеличава и се наблюдава фероптоза при IRI-AKI(Остра бъбречна травма)мишки. В допълнение, лечението с PA (Пахиминова киселина) значително повишава нивата на експресия на GSH, xCT и GPX4 и намалява нивата на експресия на MDA и Cox-2, което предполага, че лечението с умерени и високи дози PA(Пахиминова киселина) подобрява системната xc‑ активност, насърчава абсорбцията на цистин, увеличава производството на GSH, повишава активността на GPX4 и инхибира фероптозата.
NRF2, индуцируем от стрес транскрипционен фактор, се очертава като ключов регулатор както на липидната пероксидация, така и на фероптозата (23). Трябва да се отбележи, че редица протеини и ензими (като GPX4, xCT и каталитични и модифициращи субединици на глутамат-цистеин лигаза) са отговорни за предотвратяването на липидната пероксидация и по този начин инициирането на фероптоза, са целевите гени на NRF2 (23). NRF2 играе ключова роля в регулирането на метаболизма на желязо/хем (34). След активирането на NRF2, NRF2 регулира нагоре протеините, свързани с метаболизма на желязото, участващи във фероптозата, като феритин (лека верига на феритин и тежък полипептид 1 на феритин), вътреклетъчните протеини за съхранение на желязо (35), желязна хелатаза и HO‑1 (36). Adedoyin et al (37) съобщават, че HO‑1 в проксималните бъбречни тубулни епителни клетки може да устои на фероптоза, индуцирана от Erastin при AKI(Остра бъбречна травма), като по този начин намалява AKI(Остра бъбречна травмаy). В допълнение, NRF2 регулира протеази, участващи в синтеза и метаболизма на GSH, като каталитични и регулаторни субединици на глутамин-цистеин лигаза, глутатион синтаза и субединица на транспортера на цистин/глутамат xCT (38-40). GPX4 е целеви регулаторен ген на NRF2 (41). Li et al (42) показаха, че предварителното лечение с Roxadustat (FG-4592) отслабва индуцираното от фолиева киселина увреждане на бъбреците чрез анти-ферроптоза по пътя Akt/GSK-3 /NRF2. Резултатите от настоящото проучване показват, че прилагането на умерени и високи дози PA(Пахиминова киселина) пряко или косвено насърчава активирането на сигналния път на NRF2, повишава нивата на експресия на регулираните от фероптоза протеини надолу по веригата, GPX4, xCT и HO‑1, повишава нивата на GSH в бъбречната тъкан и намалява нивата на липидите, свързани с фероптозата протеин на пероксидация, COX-2 и индикатор за окисление на липидите, MDA.
Взети заедно, резултатите от настоящото проучване показват, че PA(Пахиминова киселина) може да подобри бъбречната функция и да намали бъбречното увреждане при IRI-AKI(Остра бъбречна травма)мишки. Този защитен ефект може да бъде свързан с инхибирането на фероптозата в бъбреците чрез директно или индиректно активиране на NRF2 и регулиране надолу по веригата на протеини, свързани с фероптозата, GPX4, xCT и HO-1 (фиг. 6). Въпреки това, настоящото изследване не е без ограничения. Ефектът на PA (Пахиминова киселина) върху фероптозата не е обстойно проучен. Следователно проспективните проучвания трябва да използват еластин, селективен инхибитор на системата xc‑, за инхибиране на активността на xCT при мишки и впоследствие да проверят дали инхибирането на xCT индуцира фероптоза в миши бъбречни клетки, като по този начин води до AKI(Остра бъбречна травма)и дали PA(Пахиминова киселина) инхибира фероптозата главно чрез пътя xCT-GPX4. Допълнителни механични изследвания трябва да се извършат in vitro. В допълнение, PA трябва да се използва за лечение на бъбречни тубулни епителни клетки, за да се провери ефектът на PA (Пахиминова киселина) върху фероптоза in vitro.
Фигура 6. Схематична диаграма на предложените молекулярни механизми за PA(Пахиминова киселина) регулиране на фероптозата при IRI‑AKI(Остра бъбречна травма).PA(Пахиминова киселина) може да подобри бъбречната функция и да намали бъбречното увреждане при IRI‑AKI(Остра бъбречна травма)мишки чрез активиране на NRF2 сигналния път, GSH и протеини, свързани с фероптоза надолу по веригата (GPX4, xCT и HO-1), за да инхибират фероптозата в бъбрека. PA,пахидерминова киселина; IRI, исхемично-реперфузионно увреждане; АКИ(Остра бъбречна травма); NRF2, еритроиден ядрен фактор, получен 2 като 2; GSH, глутатион; GPX4, глутатион пероксидаза 4; HO‑1, хемоксигеназа 1; xCT, транспортна система на глутамат; Glu, глутаминова киселина; Cys, цистеин.
Препратки
1. Hoste EAJ, Kellum JA, Selby NM, Zarbock A, Palevsky PM, Bagshaw SM, Goldstein SL, Cerda J и Chawla LS: Глобална епидемиология и резултати от остро бъбречно увреждане. Nat Rev Nephrol 14: 607-625.2018.
2. Kaddourah A. Basu RK. Bagshaw SM и Goldstein SL: AWARE Изследователи: Епидемиология на остро бъбречно увреждане при критично болни деца и млади възрастни. N Engl J Med 376: 11-20.2017.
3. Chertow GM, Burdick, Honor M, Bonventre JV и Bates DW: Остра бъбречна травма, смъртност, продължителност на престоя и разходи при хоспитализирани пациенти. J Am Soc Nephrol 16:3365-3370,2005.
4. Susantitaphong P, Cruz DN, Cerda J, Abulfaraj M, Alqahtani F Koulouridis I и Jaber BL; Консултативна група за остри бъбречни увреждания на Американското дружество по нефрология: Световна честота на AKI(Остра бъбречна травма): Мета-анализ. Clin JAm Soc Nephrol 8: 1482-1493, 2013 г.
5. Ronco C, Bellomo R и Kellum JA: Остра бъбречна травма. Lancet 394:1949-1964, 2019 г.
6. James MT, Bhatt M, Pannu Nand Tonelli M: Дългосрочни резултати от остро бъбречно увреждане и стратегии за подобрена грижа. Nat Rev Nephrol 16: 193-205, 2020 г.
7. Han SJ и Lee HT: Механизми и терапевтични цели на исхемично остро бъбречно увреждане. Kidney Res Clin Pract 38: 427-440, 2019 г.
8. Priante G, GianeselloL, Ceol M, Del Prete D и England F: Клетъчна смърт в бъбреците. Int J Mol Sci 20:3598,2019.
9. Martin-Sanchez D, Poveda J, Fontecha-Barriuso M, Ruiz-Andres O, Sanchez-Nino MD, Ruiz-Ortega M, Ortiz A и Sanz AB: Насочване към регулирана некроза при бъбречно заболяване. Нефрология 38: 125-135.2018.
10. Kers J. Leemans JC и Linkermann A: Преглед на пътищата на регулирана некроза при остро бъбречно увреждане. Semin Nephrol 36:139-152,2016.
11. Pefanis A, Perino FL, Murphy JM и Cowan PJ: Регулирана некроза при увреждане на бъбречна исхемия-реперфузия. Kidney Int 96:291-301, 2019 г.
12. Hu Z, Zhang H, Yang SK, Wu X, He D, Cao K и Zhang W: Нововъзникваща роля на фероптозата при остро бъбречно увреждане. Oxid Med Cell Longev 2019:8010614,2019.
13. Dixon SJ, Lemberg KM, Lamprecht MR, Skouta R, Zaitsev EM, Gleason CE, Patel DN, Bauer AJ, Cantley AM, Yang WS, et al: Фероптоза: желязозависима форма на неапоптозна клетъчна смърт. Клетка 149: 1060-1072,2012.
14. Li J, Cao F, Yin HL, Huang ZJ, Lin ZT, Mao N, Sun B и Wang G: Ferroptosis: Past, present, and future.Cell Death Dis 11:88,2020.
15. Linkermann A, Skouta R, Himmerkus N, Mulay SR, Dewitz C, De Zen F, Prokai A, Zuchtriegel G, Krombach F, Welz PS, et al: Синхронизираната смърт на бъбречните тубулни клетки включва фероптоза. Proc Natl Acad Sci USA 111: 16836-16841, 2014 г.
16. Ling H, Zhang Y, Ng KY и Chew EH: Пахимовата киселина уврежда клетъчната инвазия на рака на гърдата чрез потискане на експресията на матрична металопротеиназа-9, зависима от ядрен фактор kB. Лечение на рак на гърдата 126: 609-620.2011.
17. Li FF, Yuan Y, Liu Y, Wu QQ, Jiao R, Yang Z, Zhou MQ и Tang QZ: Пахимовата киселина защитава H9c2 кардиомиоцитите от индуцирано от липополизахарид възпаление и апоптоза чрез инхибиране на извънклетъчната сигнал-регулирана киназа 1/2 и р38 пътища. Mol Med Rep 12: 2807-2813, 2015 г.
18. Li JY, Wu HX и Yang G: Пахимовата киселина подобрява преживяемостта и намалява острото белодробно увреждане при септични плъхове, предизвикано от лигиране и пункция на цекума. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:1904-1910.2017
19. Li TH, Hou CC, Chang CL и Yang WC: Антихипергликемични свойства на суров екстракт и тритерпени от Poria cocos. Базирано на доказателства допълнение Alternat Med 2011: 128402,2011.
20. Shah VK, Choi JJ, Han JY, Lee MK, Hong JT и Oh KW: Пахимовата киселина подобрява поведението на съня, предизвикано от пентобарбитал, чрез GABAA-ергични системи при мишки. Biomol Ther(Seoul)22:314-320. 2014 г.
21. Cai ZY, Sheng ZX и Yao H: Пахимовата киселина подобрява предизвиканото от сепсис остро бъбречно увреждане чрез потискане на възпалението и активиране на пътя Nrf2/HO-1 при плъхове. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:{{5} },2017.
22. Chen DQ, Feng YL, Chen L, Liu JR, Wang M, Vaziri ND и Zhao YY: Порикоевата киселина А засилва инхибирането на мелатонина на AKI(Остра бъбречна травма)-към-CKD преход чрез регулиране на оста Gas6/AxINFxB/Nrf2. Free Radic Biol Med 134: 484-497, 2019.
23. Dodson M, Castro-Portuguez R и Zhang DD: NRF2 играе критична роля в смекчаването на липидната пероксидация и фероптозата. Redox Biol 23:101107,2019.
24. Национален изследователски съвет (САЩ) Институт за изследване на лабораторни животни: Ръководство за грижа и използване на лабораторни животни. Washington(DC): National Academies Press(US);1996.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK232589/doi: 10.17226/5140.
25. Wei Qand Dong Z: Миши модел на исхемично остро бъбречно увреждане: Технически бележки и трикове. Am J Physiol Renal Physiol 303: F1487-F1494,.2012.
26. Paller MS, Hoidal JR и Ferris TF: Свободни кислородни радикали при исхемична остра бъбречна недостатъчност при плъхове. J Clin Invest 74: 1156-1164, 1984 г.
