Nanozymy napodobující katalázu snímající zánět zmírňují akutní poškození ledvin prostřednictvím zvrácení místního oxidačního stresu Ⅲ

Diskuse

Výsledky této studie ukázaly, že PTC-M by mohl zmírnit poraněníledvin u IRI myšíjako reprezentativní experimentální model AKI. Zejména PTC-M významně redukoval zánět a apoptózu v ledvinách IRI myší a chránil před H2O2-indukovaným buněčným poškozením v lidských proximálních tubulárních epiteliálních buňkách. Tato zjištění zdůrazňují potenciál enzymu PTC-M jako kandidáta na terapeutická činidla nejen pro IRI, ale také pro AKI z jiných příčin.

Organické bylinky pro dobré zdraví ledvin

Nanočástice Mn3O4 mají dvojí oxidační stav Mn2+ a Mn{4}} a chrání buňky před poškozením zprostředkovaným ROS tím, že zabraňují oxidačnímu poškození buněčných komponent během podmínek vysokého oxidačního stresu. Kromě těchto výhod je proces syntézy Mn3O4 jednoduchý, kde i slabá báze může vyvolat jeho tvorbu [19–21]. Navzdory velkému příslibu nebyly nanočástice4-na bázi Mn3O využity

Obr. 8 Účinky PTC-M na zánět v ledvinách myší IRI. Srovnání hladiny proteinové exprese pro HO-1 stanovenou imunoblotováním z ledvin myší se simulací, IRI a IRI+PTC-M. -aktin byl použit jako endogenní kontrola. B Srovnání hladiny exprese mRNA pro zánětlivé markery stanovené pomocí qPCR z ledvin myší simulace, IRI a IRI + PTC-M. C Reprezentativní snímky imunohistochemického barvení na HO-1 (vlevo) a F4/80 (vpravo) v ledvinách myší se simulací, IRI a IRI+PTC-M. Měřítko, 25 μm. Data jsou uvedena jako průměr ± SEM. *P<0.05 vs. sham mice; #P<0.05 vs. IRI mice. MCP-1 monocyte chemoattractant protein -1, TNF-α tumor necrosis factor-α, ICAM-1 intercellular adhesion molecule-1, VCAM-1 vascular cell adhesion molecule-1, TGF-β transforming growth factor beta

mnoho pro aplikace in vivo. Dříve byla vlastnost nanočástic Mn3O4 pohlcovat ROS využívána pro cytoprotekci [22], pro vývoj bio-polovodičů [20] a pro zmírnění oxidačního stresu u rostlin [23]. Nicméně malá velikost částic a nestabilita nebo možná aglomerace těchto nanočástic může nepříznivě ovlivnit správnou distribuci a poločas v oběhu při použití v podmínkách in vivo. Vzhledem k tomu, že běžný Mn3O4 nelze zacílit, potenciální toxicita na nežádoucí místa v důsledku vyšších dávek by mohla být bezpečnostním problémem in vivo. Hydrofobně modifikované Mn 3O4 NP mohouusnadnit tuto situaci tím, že jim umožníte načíst se do nanonosiče, čímž mu vybavíte schopnost pasivně cílit na místo působení. Zde jsme syntetizovali1-dodekanthiolem stabilizovaný hydrofobní Mn3O4nanoparticles (dMn3O4NP) a využívaly jejich katalázy podobné aktivke snížení poškození ledvin IRI.

V poslední době si TK linkery získaly pozornost při vývoji ROS-responzivních aplikačních systémů na ROS-bohatá zánětlivá místa. Vazby TK budou okamžitě štěpeny oxidanty ROS, což povede ke ztrátě strukturální integrity nanočásticových systémů a urychlení uvolňování nabitých terapeutických látek [24–26]. Navíc jsou TK vazby stabilní za fyziologických podmínek. V tomto dílepoužili jsme amfifilní polymer PEG citlivý na ROSstearinový konjugát vyvinutý hydrofilním PEG konpřipojené k hydrofobním C18 alkylovým řetězcům přes TK linker(PEG-TK-C18, PTC) dříve syntetizované naší skupinou[15]. ROS-citlivé nano micely byly konstruovány společnostívlastní montáž PTC a připraveného dMn3O4NPbyly naloženy dovnitř, což vedlo k všestranné nano platforměenzym, PTC-M. Připravený PTC-Menzym obsahoval různé domény (jak je uvedeno vObr.1): (1) vnější obal PEG vybavený biokompatibilitou,disperzita a prodloužený poločas v oběhu in vivo aselektivní akumulace v zánětlivých místech prostřednictvím extrastanice přes děravou vaskulaturu a následné informovat povinnébuňkami zprostředkovaná sekvestrace (ELVIS) [27], (2) theTK linker, který je štěpitelný v prostředí bohatém na ROS, (3) segment C18 nabízející hydrofobní jádropro začlenění dMn3O4NP stejně jako vylepšená buňkapříjem a (4) dMn3O4NP pro eliminaci ROS. Thedalší výhody zahrnovaly jednoduchý postup syntézydMn3O4NP. Po podání PTC-M cirkulovalv krvi a hromadí se na ROS bohatýchzánětlivých míst, po kterých následuje okamžitá disociacevazby TK pomocí ROS a destabilizace PTCM, umožňující postupné uvolnění a aktivacidMn3O4NP.

Charakteristikou renální IRI jsou aktivní záněty způsobené imunitními reakcemi na ischemické poškození tkáně a zvýšený oxidační stres. Snížená perfuze tkání vede k akutnímu tubulárnímu poškození, které spouští zánětlivé následky a indukuje smrt tubulárních epiteliálních buněk. Tyto poškozené buňky opět zesilují zánětlivou reakci a vytvářejí začarovaný kruh. Je dobře známo, že rovnováha mezi prozánětlivými a protizánětlivými mediátory určuje poškození nebo opravu tkáně [28]. Naše studie ukázala upregulaci HO-1 v ledvinách myší IRI, která byla potlačena PTC-M. HO-1, známý jako endogenní protizánětlivý enzym, moduluje imunitní reakce po ischemii [29, 30]. Zvýšená exprese HO-1 představuje protizánětlivé a antioxidační reakce proti IRI. Snížení exprese HO-1 podáním PTC-M nepřímo implikovalo snížení zánětlivé odpovědi ve tkáních. Naproti tomu IL-6, MCP-1 a TNF- jsou známé jako prozánětlivé mediátory a hrají roli při exacerbaci zánětu tkání. ICAM-1 a VCAM-1 přispívají ke zhoršení zánětu tím, že podporují nábor zánětlivých buněk. PTC-M také snižoval expresi těchto molekul. Protože tyto zánětlivé cytokiny spouštějí kaskádu systémového zánětu, je velmi důležité potlačit zánětlivou reakci na poškozené ledviny. Obnovení renální perfuze aktivuje vaskulární endoteliální buňky, což spouští nejen uvolňování zánětlivých cytokinů, ale také produkci ROS [31]. Aktivované neutrofily také produkují a uvolňují ROS prostřednictvím aktivace NADPH oxidázy 2 proteinovými zánětlivými cytokiny [32]. Nadměrné množství ROS způsobuje poškození buněčných proteinů, lipidů, nukleové kyseliny, membrán a mitochondrií. Akumulace intracelulárního ROS vede k podmínkám oxidačního stresu a aktivaci cest buněčné smrti. Pro léčbu renální IRI je tedy nutné snížení apoptózy tubulárních buněk. Výsledky naší studie ukázaly, že exprese proapoptotického proteinu Bax byla zvýšena a exprese antiapoptotického proteinu Bcl-2 byla snížena, čímž se zvýšil poměr Bax/Bcl-2, konzistentní s předchozími studiemi [33]. PTC-M účinně zeslabil IR-indukovanou apoptózu, reprezentovanou snížením poměru Bax/Bcl-2. Štěpená kaspáza 3, popravčí kaspáza aktivovaná jak vnější, tak vnitřní cestou, byla také snížena léčbou PTC-M. Je známo, že dráha MAPK je zapojena do různých buněčných odpovědí pro přežití proti vnějším stimulům. Tyto odpovědi zahrnují buněčnou proliferaci, diferenciaci, zánět a apoptózu [34]. V předchozích studiích byly signální dráhy MAPK aktivovány po poranění IR [35, 36]. V našich výsledcích byla fosforylace ERK, JNK a p38 MAPK zvýšena po poškození IR a zlepšena ošetřením PTC-M v experimentech in vivo i in vitro.