Endokanabinoidní systém a ledviny: Od renální fyziologie k poranění a onemocnění

Kontakt: emily.li@wecistanche.com

Janice T. Chua¹ a kol

Abstraktní

Úvod:Jako prevalenceledvinaPočet nemocí celosvětově stále přibývá, o tom se hromadí důkazyledvinazraněníadysfunkce, ať už akutní nebo chronická, je spojena s významnými nepříznivými výsledky, včetně úmrtnosti. Mezitím účinné terapeutické možnosti při léčbě akutníchledvinazranění (AKI) a chronickéledvinachoroba(CKD) byly řídké. Mnoho účinných léčebných postupů, které se rutinně používají pro různé patologické stavy u pacientů bez onemocnění ledvin, neprokázalo účinnost u pacientů s dysfunkcí ledvin. Existuje tedy naléhavá potřeba objevu nových cest, které mohou být zaměřeny na inovativní a účinné klinické terapie stavů onemocnění ledvin.

Diskuze: Nyní se hromadí důkazy, že endokanabinoidní (EC) systém hraje významnou roli v normální homeostáze a funkci ledvin. Kromě toho četné nedávné studie popsaly mechanismy, jejichž prostřednictvím může změna v systému EC přispět k poškození ledvin a onemocnění. Patří mezi ně potenciální úloha kanabinoidních receptorů při poškození tubuloglomerulárních buněk a fibróze, což jsou běžné rysy AKI, intersticiální nefritida, glomerulopatie a další stavy vedoucí k AKI a CKD.

Závěr: Tato zjištění naznačují, že manipulace s EC systémem může být účinnou terapeutickou strategií pro léčbuledvinachorobaazranění. K úplnému vymezení role tohoto systému v různých podmínkách ovlivňujících však je zapotřebí dalších mechanistických studiíledviny. Kromě toho, zatímco většina současné literatury je zaměřena na roli EC systému jako celku v renální patofyziologii, budoucí studie budou muset také objasnit příspěvek každé složky tohoto systému, včetně EC mediátorů, v patogenezi onemocnění ledvin.ledvinachorobaa jejich potenciální roli jako součásti terapeutické strategie.

Klíčová slova: akutníledvinaZranění; chronickýledvinachoroba; endokanabinoid; fibróza;zánět; nefropatie

Předcházet chronickému onemocnění ledvin

Úvod

Ledviny hrají ústřední roli v normální tělesné homeostáze prostřednictvím různých funkcí, včetně odstraňování vedlejších produktů metabolismu, odstraňování toxinů, regulace stavu tělesného objemu, elektrolytů a systémové hemodynamiky a produkce hormonů, jako je erytropoetin a aktivní vitamín D. Není proto překvapivé, že poškození ledvin je spojeno s významnou morbiditou a mortalitou. To platí, ať už je pokles funkce ledvin součástí akutních procesů, jako je akutní poškození ledvin (AKI) v důsledku tubulární nekrózy, nebo chronickějšího procesu, jako je chronické onemocnění ledvin (CKD) způsobené hypertenzí (HTN) nebo diabetem. Kromě toho jsou mechanismy odpovědné za poškození ledvin složité a mohou se měnit. I když jsou tyto mechanismy pravidelně kategorizovány podle typu poranění (akutní nebo chronické) a anatomické části postiženého nefronu (včetně glomerulu, tubulů, mezangia, vaskulatury), mezi těmito kategoriemi se nevýznamně překrývají. Například existují důkazy naznačující, že AKI může vést k CKD. Kromě toho dochází k častému překrývání mezi různými anatomickými místy poranění vzhledem k tomu, že poškození jedné části nefronu po určitou dobu může vést k poranění jiných míst. Například, zatímco diabetické onemocnění ledvin se často projevuje glomerulárním poškozením a proteinurií, vede po delší dobu také k tubulointersticiálnímu poškození a fibróze vedoucí k progresivnímu CKD a konečnému stádiu onemocnění ledvin. Proto pochopení základních cest, jejichž změny mohou vést k různým formám poškození ledvin a poranění, může hrát důležitou roli při navrhování účinných terapií k prevenci a léčbě onemocnění ledvin. V tomto ohledu se hromadí důkazy, které naznačují, že endokanabinoidní (EC) systém hraje hlavní roli v normální fyziologii ledvin. Kromě toho existují údaje prokazující, že změny této dráhy mohou vést k patogenezi akutního i chronického onemocnění ledvin. Vyhodnocení systému proto může být slibnou oblastí objevu, která může vyústit ve vytvoření potenciálně nových terapií zaměřených na léčbu různých forem onemocnění ledvin.

EC systém obsahuje endogenní ligandy odvozené od mastných kyselin, jejich receptory a enzymy potřebné pro jejich biosyntézu a degradaci.1 Nejlépe charakterizovanými EC jsou N-arachidonoylethanolamid, také známý jako anandamid (AEA), a {{4} }arachidonoyl sn-glycerol (2-AG).2 Tyto molekuly odvozené od lipidů jsou generovány na vyžádání metabolismem membránových fosfolipidů v reakci na různé stimuly, včetně zvýšené aktivace intracelulárního vápníku nebo metabotropních receptorů.3 Po produkci, vážou se na místní kanabinoidní receptory autokrinním nebo parakrinním způsobem, ačkoli měřitelné koncentrace těchto ligandů lze nalézt také v krvi, mozkomíšním moku a lymfě.4 I když potenciální endokrinní účinky těchtovEC zůstávají oblastí aktivního výzkumu, je dobře známo, že působí lokálně vazbou na dva široce studované kanabinoidní receptory, kanabinoidní podtyp-1 (CB1) a podtyp-2 (CB2).5 AEA a 2-AG následně mohou být unášen buňkami prostřednictvím mechanismu vychytávání s vysokou afinitou6,7 a rychle degradován působením enzymů, amidhydrolázy mastných kyselin (FAAH) a monoacylglycerollipázy (MGL).

Zatímco úloha EC systému byla zpočátku předmětem rozsáhlého výzkumu v centrálním nervovém systému, v průběhu posledních dvou desetiletí značný počet studií potvrdil jeho přítomnost a význam v periferních orgánech, včetně ledvin. V tomto ohledu byly v ledvinové tkáni detekovány značné koncentrace EC, mechanismy potřebné pro jejich biosyntézu a degradaci, stejně jako CB receptory.8,9 Účinky vyvolané působením tohoto systému za normálních a patologických stavů ledviny však nebyly plně popsány vzhledem k mnoha složitostem, které se podílejí na produkci a rozkladu EC ligandů.8–11 Kromě toho může rozdílná distribuce a působení receptorů CB1 a CB2 v různých strukturách a podtypech buněk v ledvinách nakonec vyústí v různé signalizační výsledky, jejichž celkový dopad bude obtížné předvídat. V souladu s tím zůstává identifikace fyziologických a patofyziologických rolí systému v oblasti nefrologie aktivní oblastí zkoumání.

Systém EC a normální fyziologie ledvin

Ukázalo se, že CB1 a CB2 patří do třídy sedmi receptorů spřažených s G-proteinem v transmembránové doméně, které jsou funkčně závislé na aktivaci heterotrimerních Gi/G0 proteinů.11 Ačkoli aktivace obou receptorů vede k inhibice enzymu adenylyl cyklázy a zvýšená aktivita mitogenem aktivované protein kinázy (MAPK), aktivace CB1 také stimuluje syntázu oxidu dusnatého a přímo řídí aktivaci iontových kanálů. Posledně jmenované zahrnují dovnitř rektifikační a vnější draslíkové kanály typu A, vnější draslíkové kanály typu D a vápníkové kanály typu N a P/Q.^10,12,13Navzdory společné podjednotce G-proteinu sdílené mezi receptory CB1 a CB2 může jejich aktivace vyvolat opačné biologické účinky v normálních a nemocných stavech, zčásti kvůli hojnosti a lokalizaci těchto kanabinoidních receptorů a jejich EC ligandů.

Zatímco se původně předpokládalo, že receptor CB1 je lokalizován v centrálním a periferním nervovém systému,^12,14bylo prokázáno, že je přítomen v periferních orgánech, jako jsou ledviny.15,16 Například přítomnost funkčních receptorů CB1 byla prokázána v proximálních stočených tubulech, distálních tubulech a interkalovaných buňkách sběrného kanálku v lidské ledvině13 ( Obr. 1). Kromě toho byla exprese receptoru CB1 také nalezena v jiných částech nefronu u hlodavců, jako jsou aferentní a eferentní arterioly,17 tlusté vzestupné končetiny (TAL) Henleovy kličky18 a glomeruly,^19–23stejně jako v různých podtypech ledvinových buněk, jako jsou glomerulární podocyty,24,25 tubulární epiteliální buňky,13,15,20,21,24,26–29 a kultivované mezangiální buňky.^30,31Podobně exprese receptorů CB2, ačkoli se dříve předpokládalo, že je převážně v imunitních buňkách,32 byla také prokázána v renální tkáni.33 Exprese receptoru CB2 byla například lokalizována v podocytech,²⁵buňky proximálního tubulu,^26,33,34a mezangiální buňky31 ve vzorcích lidské a krysí ledvinové kůry.

Kromě rozdílné exprese CB receptorů v různých tkáních a buňkách přispívá komplexní regulace biosyntézy a degradace vysokých bazálních hladin EC v ledvinách prostřednictvím downstream enzymů k různým signálním účinkům těchto ligandů.^{20,31,35–39}Zatímco renální kůra vykazovala podobné hladiny AEA a 2-AG, bylo prokázáno, že AEA je obohacena v dřeni ledvin ve srovnání s kůrou, zatímco hladiny 2-AG v dřeni byly podobné těm obě EC v kortexu.39 Navíc je AEA přítomna v kultivovaných renálních endoteliálních a mezangiálních buňkách v nízkých hladinách a může být syntetizována z kyseliny arachidonové a ethanolaminu a katabolizována AEA amidázou v těchto podtypech ledvinových buněk.³¹Ukázalo se, že exprese FAAH je zvýšena v renální kůře (např. v glomerulu, tubulárním systému a sběrných kanálcích) ve srovnání s jejími nízkými hladinami exprese v dřeni.³⁹

Vzhledem k různorodé lokalizaci EC a jejich receptorů, stejně jako ke složitosti jejich syntézy a katabolismu, může tento systém hrát různé role v ledvinách.funkce. Za normálních podmínek je EC systém schopen regulovat renální homeostázu, jak dokazuje jeho kontrola nad renální hemodynamikou, tubulární reabsorpcí sodíku a vylučováním bílkovin močí. Tyto účinky byly z velké části způsobeny aktivací receptoru CB1.17,18,31,39–41 V následujících částech popisujeme některé účinky aktivace systému EC na fyziologickou funkci ledvin (obr. 1).

Renální hemodynamika

Za normálních fyziologických podmínek hraje EC systém kritickou roli v regulaci renální hemodynamiky. Například bylo prokázáno, že intravenózní podání AEA snížilo rychlost glomerulární fi-filtrace a zvýšilo renální spoluúčast u hlodavců, nezávisle na změnách krevního tlaku.17 Studie in vitro ukázaly, že AEA může vazodilatovat juxtamedulární aferentní nebo eferentní arterioly17,31 CB1-závislý proces, normálně inhibovaný syntázou oxidu dusnatého,31 k regulaci rychlosti glomerulární filtrace (GFR). Činnosti signalizačního systému AEA jsou pravděpodobně prováděny prostřednictvím mezangiálních buněk, které jsou schopny produkovat a metabolizovat AEA,31 a také prostřednictvím hyperpolarizace buněk hladkého svalstva prostřednictvím aktivace draslíkových kanálů.42 Je třeba poznamenat, že mechanismy nezávislé na receptoru CB1, kterými mohou EC zprostředkovávat vazodilatační účinek, a tudíž regulovat renální hemodynamiku.43 Budoucí studie musí dále objasnit úlohu posledně jmenovaných mechanismů v normální renální fyziologické homeostáze.

Tubulární transport sodíku

Bylo prokázáno, že AEA má regulační účinek na tubulární transport sodíku. V medulárním TAL Henleovy smyčky bylo prokázáno, že AEA (prostřednictvím interakce s receptorem CB1) stimuluje produkci oxidu dusnatého, což vede k inhibici transportu sodíku přes apikální transportér Na plus /H plus a Na plus /K plus /2Cl-co -přepravce. To bylo také spojeno se sníženou spotřebou kyslíku v TAL části nefronu.¹⁸To naznačuje, že aktivace CB receptorů prostřednictvím AEA může regulovat průtok krve ledvinami, stejně jako tubulární manipulaci s rozpuštěnými látkami, což může v konečném důsledku ovlivnit renální clearance solí a vody.

Vylučování a modulace bílkovin močí

Ke zkoumání úlohy glomerulárních receptorů CB1 při modulaci vylučování proteinů močí Hsu et al. použili CB1 transgenní myši a krysy léčené selektivním agonistou CB1.⁴⁰ Aktivace receptoru CB1 v ledvinách a konkrétně v podocytech a mezangiálních buňkách glomerulu zvýšila vylučování proteinů močí.⁴⁰Bylo také zjištěno, že zvýšená aktivace a nadměrná exprese CB1 zvyšuje hladiny exprese vaskulárního endoteliálního růstového faktoru (VEGF) a následně snižuje hladiny nefrinového genu a proteinu, což naznačuje potenciální cestu pro dysregulaci podocytů a proteinurii.⁴⁰

Systém EC a onemocnění ledvin

Role EC systému v renální patologii a dysfunkci je nově vznikající oblastí výzkumu, která byla studována především v kontextu CB receptorů. Změny exprese a aktivity receptoru CB byly objeveny u různých onemocnění ledvin, jako je diabetická nefropatie, CKD a různé typy poškození ledvin (obr. 2). Souhrnně tyto studie renální patofyziologie naznačují, že cílení na EC systém může mít diagnostickou a terapeutickou hodnotu (tabulky 1 a 2).

Diabetická nefropatie

Je dobře známo, že diabetes má velké renální komplikace, včetně progresivního onemocnění ledvin a patologie, stavu známého jako diabetická nefropatie. Diabetická nefropatie je charakterizována glomerulární hypertrofií a hyperfiltrací, což může vést k albuminurii, renální fibróze, poklesu GFR a konečnému stadiu renálního onemocnění.^44,45Několik studií zkoumalo roli EC systému při poškození podocytů, mezangiálních a tubulárních buněk souvisejících s diabetem, stejně jako funkci aktivace CB receptoru na nepříznivé výsledky diabetické nefropatie (obr. 2).

Hodnocení myších modelů diabetického onemocnění ledvin a renální tkáně od lidí s pokročilou diabetickou nefropatií ukázalo zvýšené hladiny exprese receptoru CB1 v ledvinách, a to zejména v glomerulárních podocytech a mezangiálních buňkách.^19,30Kromě toho studie in vitro prokázaly upregulaci receptoru CB1 při expozici zvýšeným koncentracím glukózy a albuminu v mezangiálních buňkách30 a buňkách proximálních tubulů.¹⁵ Dále bylo zjištěno, že receptor CB1 je nadměrně exprimován v glomerulárních podocytech u experimentálních myší s diabetickou nefropatií.^19,24Potenciální důsledky posledně jmenovaných změn byly ukázány v jiné studii, která zjistila, že hyperlipidémie, jak je indukována diabetickou nefropatií, může být spojena s apoptózou v proximálních tubulárních buňkách indukovanou kyselinou palmitovou. Tyto akce jsou zprostředkovány prostřednictvím upregulované exprese receptoru CB1.²⁹

Vzhledem k důkazům naznačujícím škodlivou roli receptoru CB1 při diabetické nefropatii, několik studií zkoumalo užitečnost antagonistů/inverzních agonistů CB1 jako potenciální terapeutické možnosti pro diabetické onemocnění ledvin.^{15,20,24,46,47}

V myším modelu diabetické nefropatie vyvolané streptozotocinem (STZ) byla albuminurie snížena v důsledku blokády receptoru CB1 prostřednictvím selektivního antagonisty receptoru CB1.19 Podobné nálezy byly také hlášeny u genetických myších modelů diabetické nefropatie.^23,24Bylo zjištěno, že k výraznému snížení proteinurie došlo díky zachování glomerulárních podocytů a obnovení exprese podocytových proteinů nefrinu, podocinu a zonula occludens-1.19,24 Kromě toho byl také zjištěn antagonismus CB1 spojené se sníženou glomerulární a proximální tubulární apoptózou, což nakonec vede ke zlepšení renálních funkcí.^19,21,29

U diabetických tučných (ZDF) potkanů ​​Zucker, u kterých se vyvinul diabetes 2. typu v důsledku obezity způsobené dysfunkčním leptinovým receptorem, obnovilo chronické podávání inverzního agonisty receptoru CB1 GFR, snížilo proteinurii a zlepšilo markery zdraví podocytů prostřednictvím modulace reninu -angiotensinový systém a inhibice apoptózy.²⁴

Zatímco diabetické onemocnění ledvin je spojeno se zvýšenou expresí receptoru CB1 v různých částech nefronu, existuje také důkaz, že exprese receptoru CB2 je významně snížena. Například diabetická nefropatie vyvolaná STZ u myší je spojena s downregulací exprese CB2 receptoru v glomerulárních podocytech.48 Podobně dochází ke snížení exprese receptoru CB2 v buňkách proximálního tubulu po expozici zvýšeným koncentracím albuminu a glukózy.34Kromě toho CB2 bylo prokázáno, že aktivace receptoru zlepšuje albuminurii, obnovuje expresi proteinu podocytů, snižuje infiltraci monocytů a snižuje expresi renálních profibrotických markerů25,33 u potkanů ​​s nefropatií související s obezitou. CB2 agonismus u obézní diabetické nefropatie BTBR ob/ob myší kmen také snížil albuminurii, zlepšil dysfunkční expresi nefrinu v podocytech a snížil expanzi mezangiální matrix, akumulaci fibronektinu a sklerotické poškození.⁴⁹

Tyto studie ukazují, že antagonismus receptorů CB1 a aktivace receptorů CB2 pomocí selektivních farmakologických ligandů je spojena s obnovou renální struktury a funkce, konkrétně albuminurie a exprese zánětlivých markerů, v genetických a experimentálních modelech diabetické nefropatie.

Onemocnění ledvin související s obezitou

obezita je spojena s rozvojem diabetické nefropatie a působí jako rizikový faktor pro rozvoj diabetické nefropatie50, přičemž u obézních jedinců je vyšší riziko progrese do konečného stadia renálního onemocnění.⁵¹Studie Jenkina a kol.33 odhalila roli aktivace receptoru CB2 při snižování progrese dysfunkce ledvin související s obezitou snížením proteinurie, clearance kreatininu a renálních fibrotických markerů. Naproti tomu ZDF potkani léčení inverzním agonistou CB1 vykazovali zlepšenou renální strukturu a funkci.²⁴Překvapivě tyto krysy také vykazovaly výrazné zvýšení tělesné hmotnosti ve srovnání s hmotnostní stabilitou kontrolních myší, což bylo považováno za důsledek rozvoje extrémní hyperglykémie u kontrol léčených vehikulem.24 V samostatné studii byl prokázán antagonismus CB1 ke snížení albuminové urie, snížení mezangiální expanze a zlepšení exprese profibrotických a prozánětlivých ledvinových proteinů u hubených a obézních diabetických myších modelů.²³Tato zjištění naznačují, že důsledky modulace CB1 u diabetu se mohou lišit na základě experimentálního modelu, přítomnosti obezity a přítomnosti hyperglykémie.

V jiných studiích, které využívaly krysy s obezitou vyvolanou dietou, je exprese receptoru CB1 v ledvinách výrazně zvýšena a léčba antagonistou receptoru CB1 snížila hmotnost, systolický krevní tlak, plazmatický leptin, albuminurii a hladiny kreatininu v plazmě. To je spojeno se zlepšením glomerulopatie.16 Studie s použitím obézních potkanů ​​Zucker navíc prokázaly, že inverzní agonista CB1, rimonabant, zlepšil proteinurii na zvířecím modelu nefropatie vyvolané obezitou.²¹Léčba rimonabantem částečně obnovila clearance kreatininu, snížila glomerulosklerózu a tubulární intersticiální fibrózu a snížila tubulární poškození a renální hypertrofii.²¹Je třeba také poznamenat, že tato zjištění mohla být zprostředkována účinky rimonabantu a nesouvisela se systémem ES. Zatímco obezita u potkanů ​​fa/fa Zucker je způsobena mutací leptinového receptoru, rimonabant působí tak, že zvyšuje vychytávání leptinu ledvinami, což prokazatelně snižuje metabolickou aktivitu proximálních tubulů.⁵²Zlepšení renálních funkcí v těchto rychlostech tedy mohlo nastat v důsledku mechanismů souvisejících s úlohou leptinu v buněčném metabolismu proximálních tubulů,^52–54na rozdíl od přímé akce na systém ES.

Použitím nového myšího kmene postrádajícího receptory CB1 v buňkách renálního proximálního tubulu Udi et al.⁵⁵zjistili, že delece receptoru CB1 nechrání myši před škodlivými metabolickými účinky spojenými s obezitou, ale významně snížila akumulaci lipidů v ledvinách vyvolanou obezitou. Dále bylo zjištěno, že stimulace receptorů CB1 v buňkách renálního proximálního tubulu je spojena se sníženou aktivací jaterní kinázy B1 a sníženou aktivitou proteinkinázy aktivované AMP, stejně jako sníženou beta-oxidací mastných kyselin.⁵⁵Tato zjištění naznačují potenciální vztah mezi receptorem CB1 renálních proximálních tubulárních epiteliálních buněk a patologickými účinky renální lipotoxicity a nefropatie vyvolané obezitou.

Souhrnně lze říci, že zjištění týkající se receptoru CB1 zdůrazňují jeho částečný potenciál působit jako terapeutický cíl pro onemocnění ledvin vyvolané obezitou. Jsou zapotřebí další studie, aby se zjistila účinnost modulace CB1 v ledvinách ke zlepšení renální dysfunkce nezávisle na jejích účincích na hmotnost.

Renální intersticiální onemocnění a fibróza

Ukázalo se, že receptor CB1 je upregulován u jiných renálních poruch vyznačujících se intersticiálním zánětem a fibrózou, včetně akutní intersticiální nefritidy.²⁰Použitím unilaterální ureterální obstrukce (UUO) jako experimentálního modelu renální fibrózy u myší Lecruet al.²⁰ukázaly, že exprese receptoru CB1 byla upregulována u zvířat UUO ve srovnání s kontrolami. To je také spojeno s výrazným nárůstem skutečného obsahu 2-AG. Léčba UUO myší rimonabantem snížila syntézu monocytového chemoatraktantu protein-1a snížila infiltraci makrofágů.²⁰Bylo také ukázáno, že aktivace receptoru CB1 vedla ke zvýšeným hladinám VEGF, což následně snížilo expresi nefrinu a hladiny proteinů.⁴⁰

Akutní poškození ledvin

Shromažďují se důkazy naznačující důležitou roli receptorů CB1 a CB2 a jejich modulaci v patogenezi různých forem AKI. Pokud jde o ischemickou AKI, bylo zjištěno, že selektivní agonisté receptoru CB1 a CB2 mají účinek závislý na dávce při prevenci tubulárního poškození po renálním ischemickém/reperfuzním poškození u myších ledvin.⁵⁶V samostatné studii však podávání kanabidiolu, nepsychoaktivní složky konopí se špatně definovanými farmakologickými vlastnostmi, vedlo ke snížení renálního tubulárního poškození u potkanů ​​po bilaterální renální ischemii/reperfuzi.⁵⁷Kanabidiol významně zmírnil zvýšení sérového kreatininu a renálních hladin malondialdehydu a oxidu dusnatého spojené s tímto stavem.⁵⁷ V novější studii bylo prokázáno, že agonista CB2 receptoru odvozený od triazolového pyrimidinu hraje ochrannou roli při zánětlivém poškození ledvin po bilaterální ischemii/reperfuzi ledvin.⁵⁸

Řada studií prokázala zhoubnou roli CB1 a ochranné účinky aktivace CB2 na nefrotoxickém modelu AKI při poškození ledvin vyvolaném cisplatinou.35,59–61 Inhibice receptoru CB135 nebo aktivace receptoru CB259,60 omezila oxidační stres a zánět a snížení tubulárního poškození ledvin zvířat s AKI indukovanou cisplatinou. Kromě toho ß-karyofylen, přirozený agonista receptoru CB2, v závislosti na dávce chrání proti škodlivým účinkům nefrotoxicity vyvolané cisplatinou.⁶¹

Dalším hlavním přispěvatelem k AKI, který je spojen s významnou morbiditou a mortalitou, je poškození ledvin spojené se sepsí (SA-AKI).62,63 Ve studii využívající myší model sepse s ligací slepého střeva a punkcí (CLP), knockout CB2 receptoru myši prokázaly zvýšenou mortalitu, poškození plic, bakteriémii, nábor neutrofilů a sníženou aktivitu p38 MAPK v místě infekce.⁶⁴Léčba selektivním agonistou receptoru CB2 snížila účinky způsobené CLP, jako je zánět, poškození plic a nárůst neutrofilů, a nakonec zlepšila přežití.⁶⁴Tato zjištění jsou v souladu s důkazy prokazujícími, že po lokalizaci CB2 v leukocytech bylo prokázáno, že jejich aktivace zmírňuje aktivaci endoteliálních buněk indukovanou leukocytárním tumor nekrotizujícím faktorem-a, adhezi a migraci leukocytů, stejně jako prozánětlivé modulátory.^65–68Proto modulace receptoru CB2 může představovat nový terapeutický cíl v léčbě SA-AKI.^5,69,70

Mechanismus (mechanismy), kterým kanabinoidní receptory modulují nebo obnovují přežití tubulárních buněk po akutním poškození, nejsou v současné době dobře definovány. Molekulární rozdíly v hladinách mRNA a proteinů kanabinoidního receptoru20,35,71 stejně jako rozdíly ve fyziologickém výsledku aktivace receptoru však pravděpodobně souvisejí s typem AKI a množstvím a lokalizací receptorů.

Ligandy EC ve zdraví a onemocnění ledvin. Zatímco mnoho studií hodnotících roli EC systému v renální homeostáze a patofyziologii se zaměřovalo na CB receptory a jejich modulaci, je důležité mít na paměti, že celkové účinky aktivace a inhibice EC systému jsou závislé na různých faktorech. z nichž pouze část souvisí s aktivitou CB receptorů. Například hlavní endogenní aktivátory CB receptorů, AEA a 2-AG, jsou přítomny ve značných koncentracích v ledvinách8,9; nicméně fyziologické reakce vyvolané těmito ligandy za normálních nebo patologických podmínek nebyly plně objasněny. Kromě toho jsou podrobné studie o tom, jak mohou zvýšené nebo snížené hladiny těchto ligandů ovlivnit renální funkci a patologii, vzácné. Je například dobře známo, že AEA hraje roli v modulaci renální hemodynamiky.17,31 Bylo zjištěno, že infuze tohoto ligandu je spojena s vazorelaxací juxtamedulárních aferentních arteriol in vitro,31 zvýšená renální krev následovaná u hlodavců,17 a alterace tubulárního transportu sodíku.18 I když tyto účinky mohou být částečně zprostředkovány aktivací receptorů CB1 a CB2, je důležité zdůraznit, že tato zjištění naznačují celkový účinek tohoto ligandu a je obtížné přesně určit, které receptory jsou aktivovány v každém z nich. segmentu nefronu. Kromě toho existují účinky nezávislé na CB receptorech, které se neberou v úvahu, když měla být role těchto ligandů hodnocena pouze v kontextu CB receptorů.

Nedávné studie se začaly zabývat tímto důležitým bodem tím, že se pokusily definovat dopad těchto ligandů na stavy onemocnění ledvin. Biernacki et al.72 popsali změny EC systému u primární a sekundární HTN, přičemž poznamenali, že tyto stavy vedly k renálnímu oxidačnímu stresu prostřednictvím zvýšených reaktivních forem kyslíku (ROS) a snížených hladin antioxidačních enzymů. Navzdory zvýšené aktivitě FAAH a MGL u potkanů ​​s primární a sekundární hypertenzí byly hladiny AEA a 2-AG v ledvinách významně zvýšeny.72 Zvýšení endogenních hladin AEA farmakologickou inhibicí jeho degradačního enzymu, FAAH, Bylo zjištěno, že selektivní inhibitor FAAH, URB597, vedl k inhibici tvorby ROS u obou typů hypertenzních potkanů. Tyto účinky byly zprostředkovány zlepšením antioxidační obrany u primární spontánně hypertenzní krysy (SHR) ledviny prostřednictvím dráhy Nrf2, stejně jako snížením prozánětlivých odpovědí u sekundárních hypertenzních (DOCA-sůl) krys.72 Kromě toho URB597 zvýšil ROS- závislé produkty fosfolipidové peroxidace a hladiny EC v obou typech hypertenzních ledvin, což mělo za následek zvýšenou expresi CB receptorů u potkanů ​​SHR a zvýšenou expresi receptorů CB2 a TRPV1 u DOCA-saltratů.72 Chronická léčba normotenzních kontrolních potkanů ​​Wistar pomocí URB597 podobně zvýšila oxidace fosfolipidů v ledvinách, srovnatelná s jeho podáváním DOCA-solným krysám.72 I když se tedy zdá, že EC systém hraje u HTN protektivní roli, podávání inhibitoru aFAAH významně nezměnilo prozánětlivé nebo oxidační stavy způsobené primární HTN a pouze vytvořili nerovnováhu mezi EC, oxidanty a prozánětlivými faktory v sekundární HTN, pot což zásadně vede k rozvoji dysfunkce ledvin.

S ohledem na jiné renální stavy, jako je AKI, studie ukázaly různé reakce na poškození ledvin v hladinách exprese EC. Moradi et al.73 prokázali, že renální ischemické/reperfuzní poškození je spojeno s významným zvýšením renálního 2- obsahu AG pomocí bilaterálního ischemického/reperfuzního myšího modelu AKI. Bylo zjištěno, že zvýšení koncentrací 2-AG v ledvinách po podání inhibitoru MGL vedlo ke zlepšení skóre BUN v séru, kreatininu a tubulárního poškození; avšak genová exprese mRNA renálního zánětu a markerů oxidačního stresu nebyla změněna. Naopak v cisplatinou indukovaném nefrotoxickém modelu AKI cisplatina zvýšila hladiny AEA, ale ne hladiny 2-AG v renální tkáni.35

Dosud nebyly plně popsány mechanismy a podmínky, za kterých jsou CB receptory aktivovány EC v ledvinách – a následně signální kaskády, které jsou výsledkem této aktivace. Studie prokázaly protichůdné výsledky popisující roli aktivace receptorů AEA a CB1 při zprostředkování poškození glomerulárních podocytů. Jourdan et al.74 prokázali, že chronické vystavení lidských kultivovaných podocytů vysoké hladině glukózy vedlo k významné upregulaci exprese genu receptoru CB1, což je také spojeno se zvýšením buněčných AEA a 2-AG. To je spojeno se známkami zánětu a poškození podocytů, které se projevuje sníženou expresí podocinu a nefrinu a zvýšenou expresí genu desminu.74 Naproti tomu Li et al.75 popsali ochranné funkce AEA po poškození podocytů vyvolaném L-homocysteinem (Hcys). AEA blokovala aktivaci zánětu NLRP3 vyvolanou Hcys v kultivovaných podocytech a zlepšila dysfunkci podocytů, což v konečném důsledku vyloučilo glomerulární poškození.75 Proto, zatímco dřívější studie prokázala, že zvýšení exprese genu receptoru CB1 doprovázené upregulací AEA a 2-AG je související s poškozením podocytů, druhá studie naznačuje, že AEA má ochranné a protizánětlivé účinky na podocyty. Budoucí studie jsou potřebné ke zkoumání role EC ligandů v aktivaci CB receptoru za různých podmínek při zdraví a onemocnění ledvin.

Závěr

Bylo zjištěno, že EC systém reguluje různé funkce při zdraví ledvin a chorobných stavech. Různé složky EC systému, jmenovitě receptory CB1 a CB2 a jejich hlavní fyziologické aktivátory (AEA a 2-AG), byly lokalizovány do různých podtypů renálních buněk u různých druhů. V důsledku toho může aktivace nebo inhibice CB1 a CB2 významně ovlivnit funkci ledvin s prospěšnými nebo nepříznivými účinky. Změněná exprese CB receptoru byla prokázána u řady onemocnění ledvin, včetně nefropatie, CKD a AKI. Tato zjištění vedla ke zkoumání manipulace s CB receptory pomocí farmakologických látek, které částečně ukázaly na CB receptory jako potenciální terapeutické cíle pro renální dysfunkci. Důležitým výsledkem těchto studií bylo prokázání, že receptory CB1 a CB2 působí prostřednictvím samostatných drah a modulují odlišné downstream cíle v ledvinách, a to i přes do značné míry homogenní distribuci v ledvinovém systému.

V poslední době byl systém EC studován z hlediska jeho asociace s různými stavy onemocnění ledvin. Souhrnně tyto studie naznačují, že aktivita by měla být zkoumána odděleně od jejich interakcí s CB receptory, protože byly pozorovány protichůdné výsledky v biologických odpovědích vyvolaných EC a aktivaci jejich receptorů.

Stručně řečeno, významný důraz byl kladen na hodnocení úlohy CB receptorů ve funkci ledvin, homeostáze a patofyziologii. I když tyto snahy významně přispěly k našemu pochopení role EC systému v ledvinách, zůstávají důležité oblasti příležitostí pro budoucí výzkum, zejména role EC ligandů jako mediátorů aktivity EC systému. V současné době zbývá plně objasnit jejich roli ve fyziologii a patofyziologii ledvin. Kromě toho bude třeba dále vyhodnotit klinické důsledky a závažnost změny EC systému.76 I když tedy současné údaje naznačují, že modulace funkce a aktivity EC systému může poskytnout životaschopnou terapeutickou intervenci pro renální dysfunkci, budoucí studie jsou nezbytné pro další objasnění tohoto problému. mechanismy, kterými se receptory EC a CB podílejí na fyziologii a onemocnění ledvin, stejně jako klinický kontext, ve kterém by jejich stimulace nebo suprese mohla vést k prospěšným nebo škodlivým účinkům na ledviny.

Poděkování

Za obsah tohoto článku nesou výhradní odpovědnost autoři a v žádném případě by neměl být považován za oficiální politiku nebo výklad Ministerstva pro záležitosti veteránů USA nebo vlády USA. HM je podporována cenou za rozvoj kariéry od Úřadu pro výzkum a vývoj ministerstva pro záležitosti veteránů, 1 IK CX 001043-01A2.

Prohlášení o zveřejnění autora

Neexistují žádné konkurenční finanční zájmy.

Reference

1. Howlett AC. Kanabinoidní receptory. Prostaglandiny Jiné lipidové mediat. 2002;68–69:619–631.

2. DiPatrizio NV, Piomelli D. Šetrné lipidy: endokanabinoidy a nervová kontrola zachování energie. Trendy Neurosci. 2012;35:403–411.

3. Pacher P, Batkai S, Kunos G. Endokanabinoidní systém jako nový cíl farmakoterapie. Pharmacol Rev. 2006;58:389–462.

4. Hillard CJ. Cirkulující endokanabinoidy: odkud pocházejí a kam směřují? Neuropsychofarmakologie. 2018;43:155–172.

5. Munro S, Thomas KL, Abu-Shaar M. Molekulární charakterizace periferního receptoru pro kanabinoidy. Příroda. 1993;365:61–65.

6. Fowler CJ. Farmakologie kanabinoidního systému – otázka účinnosti a selektivity. Mol Neurobiol. 2007;36:15–25.

7. Beltramo M, Stella N, Calignano A, a kol. Funkční úloha vysokoafinitního transportu anandamidu, jak se ukázalo selektivní inhibicí. Věda. 1997; 277:1094–1097.

8. Kondo S, Kondo H, Nakane S, a kol. 2-Arachidonoylglycerol, agonista endogenního kanabinoidního receptoru: identifikace jako jeden z hlavních druhů monoacylglycerolů v různých tkáních potkanů ​​a důkazy pro jeho tvorbu prostřednictvím mechanismů závislých a nezávislých na CA2 plus. FEBS Lett. 1998;429:152–156.

9. Ritter JK, Li G, Xia M, et al. Anandamid a jeho metabolity: jaké jsou jejich role v ledvinách? Přední Biosci (Schol Ed). 2016;8:264–277.

10. Hryciw DH, McAinch AJ. Kanabinoidní receptory v ledvinách. Curr Opin Nephrol Hypertens. 2016;25:459–464.

11. Howlett AC, Blume LC, Dalton GD. Kanabinoidní receptory CB(1) a jejich přidružené proteiny. Curr Med Chem. 2010;17:1382–1393.

12. Pertwee RG. Farmakologie kanabinoidních receptorů a jejich ligandů: přehled. Int J Obes (Londýn). 2006;30 Suppl 1:S13–S18.

13. Larrinaga G, Varona A, Perez I, et al. Exprese kanabinoidních receptorů v lidských ledvinách. Histol Histopathol. 2010;25:1133–1138.

14. Osei-Hyiaman D, DePetrillo M, Pacher P a kol. Aktivace endokanabinoidů na jaterních CB1 receptorech stimuluje syntézu mastných kyselin a přispívá k obezitě vyvolané dietou. J Clin Invest. 2005;115:1298–1305.

15. Jenkin KA, McAinch AJ, Zhang Y, et al. Zvýšená exprese kanabinoidního receptoru 1 a receptoru 55 spřaženého s G proteinem v buňkách proximálního tubulu a celé ledvině vystavené diabetickým podmínkám. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2015;42:256–262.

16. Jenkin KA, O'Keefe L, Simcocks AC, a kol. Chronické podávání AM251 zlepšuje albuminurii a renální tubulární strukturu u obézních potkanů. J Endocrinol. 2015;225:113–124.

17. Koura Y, Ichihara A, Tada Y, et al. Anandamid snižuje rychlost glomerulární filtrace prostřednictvím převládající vazodilatace eferentních arteriol v ledvinách potkana. J Am Soc Nephrol. 2004;15:1488–1494.

18. Silva GB, Atchison DK, Juncos LI a kol. Anandamid inhibuje spotřebu kyslíku související s transportem v Henleově smyčce aktivací receptorů CB1. Am J Physiol Renální Physiol. 2013;304:F376–F381.

19. Barutta F, Corbelli A, Mastrocola R, et al. Blokáda kanabinoidního receptoru 1 zlepšuje albuminurii u experimentální diabetické nefropatie. Diabetes. 2010;59:1046–1054.

20. Lecru L, Desterke C, Grassin-Delyle S, et al. Kanabinoidní receptor 1 je hlavním mediátorem renální fibrózy. Kidney Int. 2015;88:72–84.

21. Janiak P, Poirier B, Bidouard JP a kol. Blokáda kanabinoidních receptorů CB1 zlepšuje funkci ledvin, metabolický profil a zvyšuje přežití obézních potkanů ​​Zucker. Kidney Int. 2007;72:1345–1357.

22. Lin CL, Hsu YC, Lee PH a kol. Porucha kanabinoidního receptoru 1 PPARgamma2 zvyšuje indukci hyperglykémie, mezangiálního zánětu a fibrózy v ledvinových glomerulech. J Mol Med (Berl). 2014;92:779–792.

23. Nam DH, Lee MH, Kim JE a kol. Blokáda kanabinoidního receptoru 1 zlepšuje inzulínovou rezistenci, metabolismus lipidů a diabetickou nefropatii u db/db myší. Endokrinologie. 2012;153:1387–1396.

24. Jourdan T, Szanda G, Rosenberg AZ, et al. Nadměrně aktivní kanabinoidní receptor 1 v podocytech řídí diabetickou nefropatii 2. typu. Proč Natl Acad Sci US A. 2014;111:E5420–E5428.

25. Barutta F, Piscitelli F, Pinch S, et al. Ochranná role kanabinoidního receptoru typu 2 v myším modelu diabetické nefropatie. Diabetes. 2011; 60:2386–2396.

26. Jenkin KA, McAinch AJ, Grinfeld E, et al. Role kanabinoidních receptorů v lidské proximální tubulární hypertrofii. Cell Physiol Biochem. 2010;26:879–886.

27. Tam J, Cinar R, Liu J a kol. Inverzní agonismus periferního kanabinoidního-1 receptoru snižuje obezitu zvrácením leptinové rezistence. Cell Metab. 2012; 16:167–179.

28. Sampaio LS, Taveira Da Silva R, Lima D, et al. Endokanabinoidní systém v renálních buňkách: regulace transportu Na(plus) receptory CB1 prostřednictvím odlišných buněčných signálních drah. Br J Pharmacol. 2015;172:4615–4625.

29. Lim JC, Lim SK, Han HJ a kol. Kanabinoidní receptor 1 zprostředkovává apoptózu indukovanou kyselinou palmitovou prostřednictvím stresu endoplazmatického retikula v lidských renálních proximálních tubulárních buňkách. J Cell Physiol. 2010;225:654–663.

30. Lim JC, Lim SK, Park MJ a kol. Kanabinoidní receptor 1 zprostředkovává apoptózu indukovanou vysokou glukózou prostřednictvím stresu endoplazmatického retikula v primárně kultivovaných krysích mezangiálních buňkách. Am J Physiol Renální Physiol. 2011;301:F179– F188.

31. Deutsch DG, Goligorsky MS, Schmid PC, et al. Produkce a fyziologické působení anandamidu ve vaskulatuře ledvin potkana. J Clin Invest. 1997;100:1538–1546.

32. Lee SF, Newton C, Widen R, a kol. Diferenciální exprese mRNA kanabinoidního CB(2) receptoru v subpopulacích myších imunitních buněk a po stimulaci B buněk. Eur J Pharmacol. 2001;423:235–241.

33. Jenkin KA, O'Keefe L, Simcocks AC, a kol. Renální účinky chronické farmakologické manipulace receptorů CB2 u potkanů ​​s obezitou vyvolanou dietou. Br J Pharmacol. 2016;173:1128–1142.

34. Jenkin KA, McAinch AJ, Briffa JF a kol. Exprese kanabinoidního receptoru 2 v buňkách lidského proximálního tubulu je regulována albuminem nezávisle na signalizaci ERK1/2. Cell Physiol Biochem. 2013;32:1309–1319.

35. Mukhopadhyay P, Pan H, Rajesh M, et al. Kanabinoidní receptory CB1 podporují oxidační/nitrosativní stres, záněty a buněčnou smrt v modelu myší nefropatie. Br J Pharmacol. 2010;160:657–668.

36. Koga D, Santa T, Fukushima T, et al. Kapalinová chromatograficko-atmosférická tlaková chemická ionizace hmotnostní spektrometrické stanovení anandamidu a jeho analogů v mozku a periferních tkáních potkana. J Chro- motor B Biomed Sci Appl. 1997;690:7–13.

37. Matias I, Petrosino S, Racioppi A, et al. Dysregulace hladin periferních endokanabinoidů při hyperglykémii a obezitě: účinek diet s vysokým obsahem tuků. Mol Cell Endocrinol. 2008;286(1–2 Suppl 1): S66–S78.

38. Long JZ, LaCava M, Jin X, et al. Anatomický a časový portrét fyziologických substrátů pro hydrolázu amidu mastných kyselin. J Lipid Res. 2011; 52:337–344.