Koagulace, receptory aktivované proteázou a diabetické onemocnění ledvin: lekce od myší s deficitem ENOS

Endoteliální syntáza oxidu dusnatéhoJe známo, že dysfunkce (eNOS) zhoršuje progresi a prognózudiabetické onemocnění ledvin(DKD). Jedním z mechanismů, kterými je toho dosaženo, je to, že nízké hladiny eNOS jsou spojeny s hyperkoagulabilitou, která podporuje poškození ledvin. Ve vnější koagulační kaskádě tkáňový faktor (faktor III) a následné koagulační faktory, jako je aktivní faktor X (FXa), zhoršují zánět prostřednictvím aktivace proteázou aktivovaných receptorů (PAR). Nedávno se ukázalo, že nedostatek nebo snížená exprese eNOS u diabetických myší, jako modelu pokročilé DKD, zvyšuje hladiny renálního tkáňového faktoru a expresi PAR1 a 2 v jejich ledvinách. Dále farmaceutická inhibice nebo genetická delece koagulačních faktorů nebo PARzmírněný zánětv DKD u myší bez eNOS. V tomto přehledu shrnujeme vztah mezi eNOS, koagulací a PAR a navrhujeme novou terapeutickou možnost pro léčbu pacientů s DKD.

Klíčová slova:diabetická glomeruloskleróza; faktor Xa;zánět; tkáňový faktor

KLIKNĚTE ZDE A ZÍSKEJTE PŘÍRODNÍ BIO EXTRAKT CISTANCHE S 25 % ECHINAKOSIDU A 9 % AKTEOSIDU PRO FUNKCI LEDVIN

Úvod

Počet pacientů sdiabetické onemocnění ledvin(DKD) celosvětově přibývá (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD je jednou z hlavních příčin mortality pacientů s diabetickými komplikacemi (Afkarian et al. 2013). Kromě toho je DKD progresivní a je hlavní příčinou konečného onemocnění ledvin vyžadující renální substituční terapii (Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). V Japonsku tvoří diabetická nefropatie více než 39 % nových dialyzovaných pacientů (Nitta et al. 2020). Proto vývojnové terapeutickéK léčbě pacientů s DKD je zapotřebí dalších možností.

systém v patogenezi DKD. Hyperkoagulabilita je spojena s DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Ukázalo se, že zvýšená hladina fibrinogenu v krvi souvisí s nízkou odhadovanou rychlostí glomerulární filtrace, vysokou proteinurií a těžkým histologickým poškozením a byla prediktorem progrese do konečného stadia onemocnění ledvin (Dalla Vestra et al. 2005; Pan et al. al. 2018; Zhang et al. 2018). Některé studie prokázaly korelaci mezi hladinou D-dimeru, produktu degradace fibrinu, a renální dysfunkcí u DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Hyperkoagulabilita u DKD je pravděpodobně určena více faktory. Například systém renin-angiotenzin-aldosteron aktivuje tkáňový faktor (TF, faktor III) a zvyšuje trombotické příhody (Dielis et al. 2005). Jinak se na protrombotickém stavu pod patogenezí DKD podílí hyperglykémie, dyslipidémie, zánět nebo endoteliální dysfunkce (Goldberg 2009).

U DKD je přítomna endoteliální dysfunkce, která progreduje do mikrovaskulárních komplikací (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Zhoršená produkce endoteliální syntázy oxidu dusnatého (eNOS) nebo snížená aktivita eNOS (např. narušená fosforylace eNOS) je charakteristickým znakem endoteliální dysfunkce u DKD (Nakagawa et al. 2011; Cheng et al. 2012). Ukázali jsme, že ztráta exprese eNOS byla spojena se zvýšením hladiny TF a aktivitou vnějšího koagulačního systému (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), která je úzce spojena s trombotickými příhodami u pacientů s chronickou ledvinou onemocnění (Kolachalama et al. 2018).

Kromě zvýšeného rizika trombotických příhod zprostředkovávají koagulační proteázy, jako je aktivní faktor FVII (FVIIa), aktivní faktor (FXa) a trombin, které jsou přítomny ve vnější koagulační kaskádě, poškození tkáně prostřednictvím receptoru aktivovaného proteázou ( PAR)-dependentní mechanismus (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). V tomto přehledu shrnujeme poznatky získané od diabetických myší bez eNOS a diskutujeme o vztahu mezi koagulační cestou-PAR, hladinami eNOS aPatogeneze DKD.

Dráha tkáňového faktoru/proteázou aktivovaných receptorů

Tkáňový faktor (TF), známý jako faktor III, je 47 kDa transmembránový protein, který interaguje s faktorem VII (FVII) (Grover a Mackman 2018). Komplex TF/FVIIa je aktivátorem vnější koagulační kaskády a katalyzuje aktivaci FX a FIX. FXa a aktivovaný kofaktor V (FVa) tvoří protrombotický komplex, který vytváří trombin. Nakonec trombin přeměňuje fibrinogen na fibrin, což má za následek tvorbu trombů (Grover a Mackman 2018). TF je exprimován jak v buňkách hladkého svalstva cév, tak v adventiciálních fibroblastech. Za zánětlivých stavů je jeho exprese indukována v endoteliálních buňkách nebo cirkulujících buňkách, jako jsou monocyty (Østerud a Bjørklid 2006).

Receptory aktivované proteázou (PAR) jsou členy superrodiny receptorů spřažených s G-proteinem, která zahrnuje čtyři proteiny PAR (PAR1-4). PAR podléhají štěpení proteázami na N-terminálním konci a jsou aktivovány po navázání na nový N-konec obsahující uvázaný ligand. Čtyři členy PAR (PAR1-4) jsou aktivovány specifickými koagulačními proteázami: komplex TF a FVIIa aktivuje PAR2, faktor Xa aktivuje PAR1 i PAR2 a trombin aktivuje PAR1, PAR3 a PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier a Ruf 2012; Zhao a kol. 2014). Vztah mezi TF, koagulačními proteázami a PAR je znázorněn na Obr.

Je známo, že PAR jsou široce exprimovány v renálních buňkách a jsou zapojeny do patofyziologie poškození ledvin. Jak PAR1, tak PAR2 jsou exprimovány v glomerulárních endoteliálních buňkách, mezangiálních buňkách a ledvinových tubulárních buňkách pocházejících z člověka nebo myši; PAR2, PAR3 a PAR4 jsou exprimovány v lidských podocytech; PAR1, PAR3 a PAR4 jsou exprimovány v myších podocytech (Tanaka et al. 2005; Vesey et al. 2005; Madhusudhan et al. 2012; Dong et al. 2015; Madhusudhan et al. 2016).

Přestože škodlivé nebo ochranné účinky PAR vporanění ledvinbyly prokázány, nashromážděné údaje naznačují, že PAR zhoršují zánět stimulací produkce cytokinů a chemokinů (Rothmeier a Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). V souladu s tímto zjištěním podporují agonisté PAR1 a PAR2 expresi zánětlivých mediátorů, jako je monocytový chemotaktický protein 1 (MCP1) a inhibitor aktivátoru plazminogenu-1 (PAI-1) ​​a profibrotické molekuly v endotelu , mezangiální a ledvinové tubulární buňky (Vesey et al. 2005; Vesey et al. 2013; Ellinghaus et al. 2016; Waasdorp et al. 2016; Oe et al. 2019). Ve studiích in vivo nedostatek PAR1 nebo přítomnost inhibitorů PAR1 snižoval zánět u modelů srpkovité glomerulonefritidy nebo obstrukčního poškození ledvin (Cunningham et al. 2000; Waasdorp et al. 2019; Lok et al. 2020). Podobně byly provázeny terapeutické účinky inhibice PAR2 při poranění ledvinsnížený zánětv ledvinách (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Endoteliální polymorfismy syntázy oxidu dusnatého v DKD

Endoteliální syntáza oxidu dusnatého(eNOS) je jednou ze tří izoforem NOS a přispívá k produkci NO ve vaskulárním endotelu (Walford a Loscalzo 2003). NO produkovaný eNOS ve vaskulárním endotelu hraje klíčovou roli v regulaci vaskulární relaxace, protizánětlivé činnosti a prevenci tvorby trombů (Walford a Loscalzo 2003). Porucha exprese eNOS je spojena s rozvojem DKD. Nedávno provedené metaanalýzy na lidech odhalily, že geny G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) a intron 4b/4a ​​(rs{10}}) v eNOS (NOS3) jsou úzce spojeny s vývoj DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). Z těchto variant byla dobře charakterizována úloha polymorfismu G894T (Glu298Asp) ve funkci eNOS. Snížená produkce NO nebo akumulace dusitanů byla indikována v transfekovaných buňkách CHO s 298Asp ve srovnání s buňkami s 298Glu (Noiri et al. 2002). Souhrnně tyto výsledky ukazují, že snížená produkce NO dysfunkcí eNOS je důležitá pro progresi DKD u lidí.

Diabetické myši postrádající eNOS jako model lidské diabetické nefropatie

Vytvoření spolehlivých preklinických modelů připomínajících lidskou DKD je zásadní pro studium nových terapeutických možností. Na základě důkazů prokazujících souvislost mezi polymorfismem eNOS a DKD řada studií prokázala, že eNOS knock-out modely typu I a typu II DM jsou některé z úspěšných modelů napodobujících lidskou DKD (Brosius et al. 2009; Azushima et kol. 2018). Bylo prokázáno, že u diabetických myší vyvolaných streptozotocinem bez eNOS se rozvine těžká albuminurie, mezangiální expanze, ztluštění glomerulární bazální membrány a arteriolární hyalinóza, připomínající lidskou DKD (Nakagawa et al. 2007). Podobně diabetické myši typu II (db/db) postrádající eNOS vykazovaly závažnou glomerulosklerózu a albuminurii (Zhao et al. 2006).

Zvýšená TF u diabetických myší bez eNOS

NO inhibuje tvorbu trombu a agregaci krevních destiček (Walford a Loscalzo 2003). Protože tvorba glomerulárního trombu byla pozorována u diabetických myší bez eNOS (Nakagawa et al. 2007), zhoršená exprese eNOS je pravděpodobně spojena se zvýšením koagulace závislé na TF. Asociací mezi eNOS a TF v DKD jsme se zabývali v našich předchozích zprávách (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (obr. 2).

Snížená nebo chybějící exprese eNOS zvyšuje renální aktivitu TF u diabetických myší Akita Charakterizovali jsme expresi TF u diabetických myší Akita (Ins2Akita/+), model DM typu I, s různými hladinami exprese eNOS (eNOS+/+, eNOS+/- a eNOS-/-) (Wang et al. 2011a). Zjistili jsme, že závažnost DKD byla spojena se sníženou expresí eNOS. Vylučování albuminu močí, glomeruloskleróza a snížení rychlosti glomerulární filtrace byly exacerbovány v následujícím pořadí: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Je zajímavé, že exprese a aktivita ledvinového TF byly zvýšeny v eNOS+/-; Ins2Akita/+ a eNOS-/-; Myši Ins2Akita/+ ve srovnání s těmi v eNOS+/+; Myši Ins2Akita/+. Glomerulární ukládání fibrinu bylo také pozoruhodné u eNOS+/-; Ins2 Akita/+ a eNOS-/-; Myši Ins2 Akita/+. Kromě toho exprese renální Tf mRNA korelovala se závažností onemocnění, vylučováním albuminu močí azánět ledvinexprese cytokinů.

Dieta s vysokým obsahem tuku a nedostatek eNOS synergicky zvyšují TF u diabetických myší

Mnoho studií prokázalo souvislost mezi obezitou a trombózou (Samad a Ruf 2013). Například upregulace dráhy TLR4-NF-kB za podmínek metabolického onemocnění zvyšuje hladiny TF (Lv a kol. 2009; Owens a kol. 2012; Rogero a Calder 2018). Kromě toho palmitát nasycené mastné kyseliny indukuje uvolňování histonu H3 prostřednictvím mechanismů závislých na dráze ROS a JNK a extracelulárních histonů, které zvyšují expresi TF v monocytech (Shrestha et al. 2013). Naše předchozí studie se zaměřením na vztah mezi koagulací, eNOS a dyslipidémií prokázala kombinované účinky deficitu eNOS a diety s vysokým obsahem tuků na expresi TF (Li et al. 2010). Ve studii byly myši s nulovou eNOS léčeny nízkou dávkou STZ pro rozvoj DM a byly krmeny dietou s vysokým obsahem tuků. Nedostatek exprese eNOS zvýšil vylučování albuminu močí a histologická poranění, která byla dále zhoršena dietou s vysokým obsahem tuků. Exprese a aktivita TF byly zvýšeny v myších ledvinách kvůli nedostatku exprese eNOS a dietě s vysokým obsahem tuku synergickým způsobem. Je zajímavé, že zvýšení hladiny imunoreaktivního TF bylo prokázáno kolokalizačními experimenty s glomerulárním monocytovým/makrofágovým markerem.

Neutralizující protilátky proti TF zmírňují zánět u diabetických ledvin u eNOS-knockout myší

Zvýšení koagulace závislé na TF je spojeno se zvýšeným zánětem (Witkowski et al. 2016). Inhibice koagulačního systému závislého na TF se zlepšilazánětlivá onemocnění, jako je sepse vyvolaná LPS (Pawlinski et al. 2010). Abychom objasnili kauzální souvislost mezi zánětem a TF u DKD, zkoumali jsme krátkodobý účinek neutralizačních protilátek proti TF na zánět diabetických ledvin u myší s deficitem eNOS (Li et al. 2010). Výsledky ukázaly, že podávání protilátek proti TF výrazně snížilo hladiny renální exprese genů souvisejících se zánětem a fibrózou, jako jsou mRNA Tnfa, Ccl2, Tgfb a Col4 v myších ledvinách čtyři dny po neutralizaci TF.

Inhibitor koagulace FXa zmírňuje poškození ledvin u diabetických myší bez eNOS

Koagulační FXa, lokalizovaný downstream od TF/VIIa, také přispívá k zánětu prostřednictvím dráhy závislé na PAR. Jeho role v DKD byla prokázána na několika zvířecích modelech. Sumi a kol. (2011) prokázali, že fondaparinux, inhibitor FXa, snižoval hladiny proteinů v moči, glomerulární hypertrofii a ukládání fibrinu u db/db myší. Terapeutický účinek inhibice FXa u DKD myší postrádajících eNOS prokázala naše skupina (Oe et al. 2016). Edoxaban (50 mg/kg/den), perorální inhibitor FXa, byl podáván eNOS-/-; Ins2Akita/+ myši po dobu tří měsíců a výsledky ukázaly zlepšení histologických poranění, jako je proliferace mezangiální matrix. Hladiny exprese zánětlivých genů v ledvinách byly sníženy edoxabanem (tabulka 1). FXa aktivuje PAR1 i PAR2. Abychom objasnili mechanismus poškození ledvin zprostředkovaného FXa, ukázali jsme, že protizánětlivé účinky inhibitorů FXa jsou podobné těm, které byly nalezeny u PAR2-/- myší a PAR2-/- myší s inhibitory FXa . Tato zjištění naznačují, že FXa pravděpodobně způsobil zánět prostřednictvím mechanismu závislého na PAR2- v DKD. Naproti tomu edoxaban nezlepšil glomerulární poškození u eNOS+/+; Ins2Akita/+ myši, což naznačuje, že terapeutický účinek inhibice FXa byl spojen s hyperkoagulabilitou závislou na eNOS u diabetických myší typu I.

Další koagulační faktory v DKD

Protože trombin cílí na PAR1, který progreduje vaskulární zánět (Chen a Dorling 2009), trombin pravděpodobně zhoršuje DKD. Nicméně byla prokázána ochranná nebo škodlivá role trombinu v patogenezi DKD; nízká dávka trombinu (50 pM) zabránila, zatímco vysoká dávka trombinu (20 nM) zhoršila glukózou indukovanou apoptózu v podocytech (Wang et al. 2011b). V budoucnu by měly být objasněny účinky inhibitorů trombinu, jako je dabigatran, na diabetické myši bez eNOS.

Fibrinogen se podílí na různých zánětlivých stavech. Je zajímavé, že částečná redukce nebo absence fibrinogenu byla přínosná pro modely renální ischemie-reperfuze nebo obstrukční fibrózu ledvin (Sörensen et al. 2011; Craciun et al. 2014). Protože ukládání glomerulárního fibrinu je zvýšené u diabetických myší postrádajících eNOS (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), objasnění jeho role v patogenezi DKD si zaslouží další výzkum.

Exprese PAR1 a PAR2 u diabetických myší postrádajících eNOS

Zvýšená exprese PAR je spojena s poškozením ledvin. My a další jsme prokázali, že hladiny exprese mRNA Par1 a/nebo Par2 byly zvýšeny na zvířecích modelech s diabetickou nefropatií, poškozením ledvin vyvolaným Ade devět, obstrukční renální fibrózou a poškozením ledvin vyvolaným cisplatinou (Chung et al. 2013; Hayashi a kol. 2016; Oe a kol. 2016; Watanabe a kol. 2019). Kromě toho byly hladiny glomerulárního proteinu PAR2 zvýšeny u db/db myší, což je model DM typu II (Sumi et al. 2011). Prokázali jsme souvislost mezi expresí PAR a deficitem eNOS u diabetických myší (Oe et al. 2016). Úroveň exprese mRNA Par1 byla významně vyšší u eNOS−/−; Ins2Akita/+ myši než u eNOS−/−; Ins2Akita/+ a non-DM myši. Podobně byla exprese Par2 významně vyšší u eNOS−/−; Ins2Akita/+ myši než u neDM myší. Naproti tomu hladiny mRNA Par4 se mezi genotypy nelišily. Nedostatek eNOS zhoršuje zánět u DKD (Wang et al. 2011a). Protože prozánětlivé cytokiny údajně zvyšují PAR (Nystedt et al. 1996), zvýšený zánět způsobený nedostatkem eNOS pravděpodobně indukuje renální expresi Pars v DKD. Souhrnně výsledky našich studií naznačovaly, že hladiny exprese PAR1 a PAR2, podobně jako v případě TF, byly zvýšeny v diabetických ledvinách, když chyběl eNOS (obr. 2).

Delece PAR2 zlepšila diabetické poškození ledvin u myší se sníženým eNOS

My a další jsme se zabývali úlohou PAR2 v DKD v předchozích studiích. Delece Par2 neovlivnila glomerulární poškození u diabetických myší Akita divokého typu (Ins2Akita/+) s eNOS (Oe et al. 2016). Kromě toho diabetické myši indukované STZ bez PAR2 vykazovaly sníženou albuminurii ve srovnání s diabetickými myšmi divokého typu, ale zvýšenou mezangiální expanzi (Waasdorp et al. 2017). Souhrnně tyto výsledky ukazují, že neexistují žádné nebo jen mírné terapeutické účinky inhibice PAR2 na poškození ledvin v časných a mírných modelech DKD. Naproti tomu jsme prokázali účinky deficitu PAR2 na DKD u diabetických myší Akita se sníženou expresí eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) (Oe et al. 2016). Nedostatek PAR2 významně snížil hladiny vylučování albuminu močí, mezangiální expanzi a tloušťku GBM. Hladiny exprese prozánětlivých genů a genů souvisejících s fibrózou, včetně Tnfa, Tgfb a Col4, byly také sníženy v myších ledvinách. Tato zjištění naznačují, že PAR2 není patogenní v časném, ale v relativně pokročilém diabetickém glomerulárním poškození způsobeném deficitem eNOS (tabulka 1).

Supporting Service Of Wecistanche-Největší vývozce cistanche v Číně:

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel:+86 15292862950

Nakupujte pro další specifikace Podrobnosti:

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