Účinná léčba renální fibrózy: Thioredoxin doména obsahující 5 (TXNDC5)

další informace:ali.ma@wecistanche.com

Část Ⅱ:Protein endoplazmatického retikula TXNDC5 podporuje renální fibrózu tím, že vynucuje signalizaci TGF ve fibroblastech ledvin

Yen-Ting Chen, Pei-Yu Jhao a kol.

PRO ČÁST KLIKNĚTE ZDE Ⅰ

Renální fibróza, častý patologický projev prakticky všech typůchronické onemocnění ledvin(CKD), často vede k difuznímu zjizvení ledvin a predisponuje k terminálnímu onemocnění ledvin. V současné době neexistuje účinná terapie protirenální fibróza. Nedávno naše laboratoř identifikovala ER-rezidentní protein,thioredoxinová doména obsahující 5(TXNDC5), jako kritický mediátor srdečnífibróza. Transkriptomové analýzy vzorků renální biopsie od pacientů s CKD odhalily výrazný TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)upregulace ve fibrotických ledvinách, což naznačuje potenciální roli TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5) vledvinovéfibróza. S využitím více fluorescenčních reportérových myších linií jsme ukázali, že TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)byl specificky upregulován ve fibroblastech vylučujících kolagen ve fibrotických myších ledvinách. Navíc jsme ukázali, že TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)byl vyžadován pro TGF- 1-indukované fibrogenní reakce ve fibroblastech lidských ledvin (HKF), zatímco TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)nadměrná exprese byla dostatečná k podpoře aktivace HKF, proliferace a produkce kolagenu. Mechanicky jsme ukázali, že TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5), transkripčně řízený ATF6-závislou ER stresovou dráhou, zprostředkovával své profibrogenní účinky posílením signalizační aktivity TGF prostřednictvím posttranslační stabilizace a upregulace receptoru TGF typu I ve fibroblastech ledvin. Použitím tamoxifenem indukovatelné, fibroblastově specifické Txndc5 knockout myší linie jsme prokázali, že delece Txndc5 v ledvinových fibroblastech zmírnila progresi zavedenýchledvinafibróza, což naznačuje terapeutický potenciál TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)cílení naledvinovéfibrózaa CKD.

Klikněte na Cistanche herba pro onemocnění ledvin

V této studii prokazujeme, že TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5), ER-rezidentní protein disulfidová izomeráza obohacená o renální fibroblasty, kriticky přispívá k patogenezirenální fibróza. TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)byl upregulován jak v ledvinách od pacientů s CKD, tak z myších modelůrenální fibrózaindukované léčbou UUO, uIRI nebo FA. Mechanická šetření ukázala, že TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)podporuje renální fibrogenezi zvýšením profibrotické signalizace TGF prostřednictvím zvýšení skládání proteinů a stability TGFBR1, což vede k aktivaci a proliferaci renálních fibroblastů, které produkují nadměrné proteiny ECM. Kromě toho TGF- 1 indukuje TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)exprese prostřednictvím zvýšené hladiny stresu ER a kontroly transkripce závislé na ATF{0}} v renálních fibroblastech. V souladu s profibrogenními účinky TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)pozorováno u ledvinových fibroblastů, globální delece Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)chrání předledvinovéfibrózaindukované UUO, uIRI nebo FA. Cílené odstranění Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)v renálních fibroblastech vylučujících kolagen, ale ne v TEC, endoteliálních buňkách a podocytech, by mohly zmírnit vznik a zmírnit progresiledvinovéfibrózav reakci na zranění. Dohromady tyto výsledky odhalují novou kauzální roli TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)ve vývojiledvinovéfibrózaprostřednictvím regulace signalizace TGFBR1 a TGF- 1. Tyto údaje také naznačují, že cílení na TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)je potenciálně účinný terapeutický přístup k léčbě nebo prevenciledvinovéfibrózaa CKD. Schéma na obrázku 11D ilustruje regulaci a fibrogenní funkci TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)v ledvinových fibroblastech.

Signalizace TGF- 1 hraje zásadní roli ve vývojiledvinovéfibróza(32-34). Po poškození ledvin se TGF- 1 uvolňuje z poškozených TEC a spouští aktivaci signalizace TGF- 1 v okolních ledvinových fibroblastech(4). TGF- 1 se váže na TGFBR2, který rekrutuje, fosforyluje a aktivuje TGF-BR1. Fosforylovaný TGFBR1 pak aktivuje SMAD 3-závislou kanonickou signalizaci TGF- 1 a také Ras a TAK1, složky nekanonické signalizace TGF- 1 nezávislé na SMAD (35). Farmakologická inhibice signalizace TGF pomocí neutralizačních protilátek (36-38) nebo inhibitorů (39,40) prokázala ochranné účinky protiledvinovéfibrózav preklinických modelech. Zejména bylo zjištěno, že pentoxifylin, nespecifický inhibitor fosfodiesterázy, u kterého bylo klinicky prokázáno, že zpomaluje pokles rychlosti glomerulární filtrace a zlepšuje proteinurii (16,41), zmírňujeledvinovéfibrózablokováním fibrogenních účinků zprostředkovaných Smad3/4-(14). Ačkoli se inhibice dráhy TGF- 1 zdá být atraktivní léčebnou strategiíledvinovéfibrózavětšina, ne-li všechny, farmakologických látek cílených na TGF- 1 nebo TGF- receptory přímo v klinických studiích selhalo(42). Protože signalizace TGF hraje zásadní fyziologické role ve vývoji, diferenciaci buněk, homeostáze tkání a imunitní odpovědi (43), přímá inhibice signalizace TGF by mohla vést k poškození fyziologických funkcí a nežádoucím reakcím včetně jaterní (44) a srdeční toxicity (45, 46). Zde prezentované výsledky odhalují novou smyčku pozitivní zpětné vazby signální osy TGF- 1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1 ve fibroblastech ledvin, kde TGF- 1 indukuje upregulaci TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)prostřednictvím stresu ER a kontroly transkripce6-zprostředkované ATF. Zvýšeno TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)dále zvyšuje skládání a stabilitu TGFBR1, což vede k zesílené signalizaci TGF- 1 a následné fibrogenní odpovědi. Cílení na TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5), proto mohl potlačit fibrogenní TGF- 1 signalizaci přerušením této smyčky pozitivní zpětné vazby, a tím zeslabením renální fibrogeneze. Povaha TXNDC5 s omezením na fibroblasty z něj také činí výhodný lékový cíl, aby se zabránilo riziku narušení fyziologických funkcí závislých na TGF- - v nefibroblastových buňkách.

Využití globálního Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)deleční myší linii jsme prokázali, že ztráta TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)může zabránit renální fibrogenezi v reakci na poškození ledvin. Nicméně je klinicky vhodnější určit, zda cílí na TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)může odradit nebo dokonce vyřešit stávajícíledvinafibróza. K vyřešení této otázky byl použit tamoxifenem indukovatelný, fibroblastově specifický Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)byla použita podmíněná knockout myší linie (Txnd5ko) a ukázalo se, že indukce Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)delece ve fibroblastech ledvin 10 dní po UUO, což je časový bod, kdyledvinovéfibróza(obr. 11B), významně usnadnilo progresi a expanziledvinovéfibrózanež u kontrolních myší. Tato data silně naznačují potenciál cílení na TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)jako nový terapeutický přístup k zastavení progreseledvinovéfibrózau pacientů s CKD. Je třeba poznamenat, že sérové ​​hladiny močovinového dusíku (BUN) a kreatininu nebyly měřeny v myších modelech použitých v této studii vzhledem ke skutečnosti, že hladiny BUN/kreatininu nejsou ovlivněny v modelech UUO a ulRI a jsou poněkud variabilní v kyselině listové. model nefropatie (47-49). K určení dopadu Txndc5 jsou zapotřebí další studie (thioredoxinová doména obsahující 5)delece na renální funkci pomocí CKD myších modelů vyvolaných přístupem k léčbě nebo prevenciledvinovéfibrózaa CKD. Schéma na obrázku 11D ilustruje regulaci a fibrogenní funkci TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)v ledvinových fibroblastech.

Signalizace TGF- 1 hraje zásadní roli ve vývojiledvinové fibróza(32-34). Po poškození ledvin se TGF- 1 uvolňuje z poškozených TEC a spouští aktivaci signalizace TGF- 1 v okolních ledvinových fibroblastech(4). TGF- 1 se váže na TGFBR2, který rekrutuje, fosforyluje a aktivuje TGF-BR1. Fosforylovaný TGFBR1 pak aktivuje SMAD 3-závislou kanonickou signalizaci TGF- 1 a také Ras a TAK1, složky nekanonické signalizace TGF- 1 nezávislé na SMAD (35). Farmakologická inhibice signalizace TGF pomocí neutralizačních protilátek (36-38) nebo inhibitorů (39,40) prokázala ochranné účinky protiledvinovéfibrózav preklinických modelech. Zejména bylo zjištěno, že pentoxifylin, nespecifický inhibitor fosfodiesterázy, u kterého bylo klinicky prokázáno, že zpomaluje pokles rychlosti glomerulární filtrace a zlepšuje proteinurii (16,41), zmírňujeledvinovéfibrózablokováním fibrogenních účinků zprostředkovaných Smad3/4-(14). Ačkoli se inhibice dráhy TGF- 1 zdá být atraktivní léčebnou strategiíledvinovéfibrózavětšina, ne-li všechny, farmakologických látek cílených na TGF- 1 nebo TGF- receptory přímo v klinických studiích selhalo(42). Protože signalizace TGF hraje zásadní fyziologické role ve vývoji, diferenciaci buněk, homeostáze tkání a imunitní odpovědi (43), přímá inhibice signalizace TGF by mohla vést k poškození fyziologických funkcí a nežádoucím reakcím včetně jaterní (44) a srdeční toxicity (45, 46). Zde prezentované výsledky odhalují novou smyčku pozitivní zpětné vazby signální osy TGF- 1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1 ve fibroblastech ledvin, kde TGF- 1 indukuje upregulaci TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)prostřednictvím stresu ER a kontroly transkripce6-zprostředkované ATF. Zvýšeno TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)dále zvyšuje skládání a stabilitu TGFBR1, což vede k zesílené signalizaci TGF- 1 a následné fibrogenní odpovědi. Cílení na TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5), proto mohl potlačit fibrogenní TGF- 1 signalizaci přerušením této smyčky pozitivní zpětné vazby, a tím zeslabením renální fibrogeneze. Povaha TXNDC5 s omezením na fibroblasty (thioredoxinová doména obsahující 5)také z něj činí výhodný lékový cíl, aby se zabránilo riziku narušení fyziologických funkcí závislých na TGF- - v nefibroblastových buňkách.

Využití globálního Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)deleční myší linii jsme prokázali, že ztráta TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)může zabránit renální fibrogenezi v reakci na poškození ledvin. Nicméně je klinicky vhodnější určit, zda cílí na TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)může odradit nebo dokonce vyřešit stávající ledvinufibróza. K vyřešení této otázky byl použit tamoxifenem indukovatelný, fibroblastově specifický Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)byla použita podmíněná knockout myší linie (Txnd5ko) a ukázalo se, že indukce delece Txndc5 v ledvinových fibroblastech 10 dní po UUO, což je časový bod, kdyledvinovéfibróza(obr. 11B), významně usnadnilo progresi a expanziledvinovéfibrózanež u kontrolních myší. Tato data silně naznačují potenciál cílení na TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)jako nový terapeutický přístup k zastavení progreseledvinovéfibrózau pacientů s CKD. Je třeba poznamenat, že sérové ​​hladiny močovinového dusíku (BUN) a kreatininu nebyly měřeny v myších modelech použitých v této studii vzhledem ke skutečnosti, že hladiny BUN/kreatininu nejsou ovlivněny v modelech UUO a ulRI a jsou poněkud variabilní v kyselině listové. model nefropatie (47-49). K určení dopadu Txndc5 jsou zapotřebí další studie (thioredoxinová doména obsahující 5)delece na renální funkci pomocí CKD myších modelů indukovaných 5/6 nefrektomií a/nebo léčbou cyklosporinem/cisplatinou, modely se zjevnými změnami v hladinách BUN a kreatininu(48).

Velikost redukce fibrotické oblasti pozorovaná u myší Tendeseko byla relativně nižší než u myší Txndc 57. To by mohlo být způsobeno neúplným smazáním Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)v renálních fibroblastech související s účinností rekombinace zprostředkované Cre. Přestože rezidenční renální fibroblasty jsou považovány za hlavní zdroj jizvy tvořících myofibroblastů u fibrogenních onemocnění ledvin (50), přechodu z epitelu na mezenchym (EMT, ref. 51, 52) a přechodu z endotelu na mezenchym (EndoMT, ref. 53 ) bylo prokázáno, že přispívají k rozvojiledvinovéfibróza. Protože TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)byl také exprimován ve frakci TEC a endoteliálních buněk, nemohli jsme vyloučit možnost, že TXNDC5 by také mohl přispět k fibrogenezi ledvin prostřednictvím podpory EMT nebo EndoMT v těchto buňkách. K přímému testování této hypotézy jsou zapotřebí další studie. Tamoxifenem indukovatelná, fibroblastově specifická podmíněná knockout myší linie použitá v této studii však umožňuje deleci Txndc5 v aktivních myofibroblastech produkujících kolagen bez ohledu na jejich původ (tj. z TEC nebo endoteliálních buněk). Představa, že fibroblastově specifická delece Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)účinně usnadnil rozvoj a progresi postzraněníledvinovéfibrózau myší tedy zůstává nezměněno, zda TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)hraje jakoukoli roli ve fibrogenezi ledvin zprostředkované EMT nebo EndoMT.

I když je signalizace TGF obecně považována za centrální mediátorledvinovéfibrózaSignalizace TGF jako taková může být nezbytná pro udržení homeostázy a zdraví ledvinové tkáně. Podmíněná delece Tbgbr2 například v renálních tubulárních buňkách vede ke zvýšené signalizaci NF-kB a zánětu ledvin (54). Vymazání Tbgbr2 ve sběrných kanálcích se zhoršujeledvinovéfibrózav reakci na UUO, pravděpodobně zvýšením parakrinní TGF-signalizace mezi epiteliálními a intersticiálními buňkami (55). Myši Tgfbr2 a Tenascin C-Cre/ERT*Tgfbr2M nevykazovaly ochranu protiledvinové fibrózaindukované UUO nebo kyselinou aristolochovou (56), což naznačuje, že zrušení signalizace TGF v renálních fibroblastech nemusí být dostatečné ke snížení postúrazovýchledvinovéfibróza. Zde jsme ukázali, že Txndc5 je specifický pro fibroblasty (thioredoxinová doména obsahující 5)smazání (pomocí Colla{0}}Cre/ERT2*Txndc5) (thioredoxinová doména obsahující 5)vede ke snížení TGFBR1, signalizační aktivity TGFafibrózav ledvinách. Pozorování, že smazání Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5), ale ne Tgfbr2, v renálních fibroblastech/intersticiálních buňkách snižujeledvinovéfibrózanaznačuje, že odstranění Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)může mít další antifibrotické účinky, které jsou nezávislé na signalizaci TGF. Ve skutečnosti jsme již dříve ukázali, že v srdečních fibroblastech TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5), jako PDI také podporuje fibrogenezi tím, že usnadňuje skládání a produkci proteinů ECM (17). Je také možné, že Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)delece by mohla vést k další inhibici fibrogenních signálních drah nezávislých na TGF-receptorech, jako je signalizace PDGF, CCN2, Hedgehog a HIF-1 (57), čímž se zesilují její antifibrotické účinky v ledvinách. K přímému testování těchto hypotéz budou zapotřebí další experimenty.

Závěrem lze říci, že tato studie odhalila zásadní a dříve nepoznanou roli ER proteinu TXNDC5 obohaceného o renální fibroblasty (thioredoxinová doména obsahující 5)v patogeneziledvinovéfibróza. Experimentální důkazy naznačují, že TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)propagujeledvinovéfibrózazvýšením signalizační aktivity TGF zvýšením skládání a stability TGFBR1 v renálních fibroblastech, což vede k nadměrné transdiferenciaci myofibroblastů, proliferaci a produkci ECM. Cílené odstranění Txndc5 (thioredoxinová doména obsahující 5)v renálních fibroblastech chrání před rozvojem a progresí postúrazuledvinovéfibróza. Tyto výsledky naznačují, že cílení na TXNDC5 (thioredoxinová doména obsahující 5)může být novým a účinným přístupem k léčbě nebo prevencirenální fibrózaa CKD.

Odkaz

1. Liu Y.Renálnífibróza: nové pohledy na patogenezi a terapeutika. KidneyInt. 2006;69(2):213-217.

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

3.Meng XM, et al. TGF-B: hlavní regulátorfibróza.Nat Rev Nephrol.2016;12(6):325-338. 4. Liu BC, et. al. Poranění ledvin: hnací síla k chronickému onemocnění ledvin.

5. Macconi D, a kol. Klíčové fibrogenní mediátory: staří hráči. Renin-angiotensinový systém. Kidney Int Suppl (2011).2014;4(1):58-64.

6. Yang L, a kol. Zástava epiteliálních buněk v G2/M zprostředkováváledvinafibrózapo zranění.NatMed. 2010;16(5):535-543.

7. Kendall RT, Feghali-Bostwick CA. Fibroblasty vfibróza: románové role a mediátoři.Front Pharmacol.2014;5:123.

8. Strutz F, Zeisben M. Renální fibroblasty a myofibroblasty u chronického onemocnění ledvin.JAmSoc Nephrol.2006;17(11):2992-2998.

9. Thannidkal VJ. Stárnutí, antagonistická pleiotropie a fibrotické onemocnění. Int JBiochem Cell Bol. 2010;42(9):1398-1400.

10. LeBleu VS, et al. Původ a funkce myofibroblastů vledvinafibróza. Nat Med. 2013;19(8):1047-1053.