Část čtvrtá DsbA-L interaguje s VDAC1 při apoptóze tubulárních buněk zprostředkované mitochondriemi a přispívá k progresi akutního onemocnění ledvin

Diskuse

Nedávné studie zjistily, že DsbA-L potlačuje vysoké hladiny glukózy (HG) vyvolané apoptózou renálních tubulárních buněk a poškozením mitochondrií u diabetické nefropatie (DN)(18, 37). V současné studii jsme prokázali, že exprese DsbA-L byla indukována po léčbě I/R v buňkách BUMPT a ledvinách myší i pacientů (obrázek 1). Tyto výsledky potvrdily výsledky předchozího článku, který uváděl expresi DsbA-L v mitochondriích v ledvinových buňkách (obrázek 5).22 Funkčně jsme zjistili, že apoptóza ledvinových buněk zprostředkovaná DsbA-L a poškození mitochondrií řídí progresi AKI, když jsou indukovány ischemie, VAN a CLP (obrázky 2, S1 a S3). Tento účinek byl však opakem DsbA-L u apoptózy ledvinových buněk indukované HG. Tento rozdíl může souviset s faktory trvalého poškození a typem onemocnění. Mechanicky jsme zjistili, že DsbA-L interagoval s VDAC1 v mitochondriích renálních buněk a poté indukoval apoptózu. Tyto nálezy byly dále potvrzeny ischemií nebo akutní intersticiální nefritidou (AIN) indukovanými AKI pacienty (obrázek S8). Souhrnně tato data prokázala, že DsbA-L lze považovat za nový intervenční cíl pro AKI.

Kliknutím sem se dozvíte o výhodách Cistanche

Předchozí práce uváděla, že DsbA-L hrál klíčový ochranný účinek na ledviny u DN.37 Naproti tomu naše současná studie prokázala, že DsbA-L zprostředkovával progresi renální fibrózy u UUO.22 Role DsbA-L AKI však zůstává velkou neznámou. V současné studii jsme zjistili, že DsbA-L zprostředkoval progresi AKI. Tato zjištění podpořilo několik linií důkazů. Za prvé, PT-DsbA-L-KO výrazně zeslabil ischemickou AKI (obrázek 2). Za druhé, knockdown DsbA-L snížil I/R-indukovanou apoptózu v buňkách BUMPT; na rozdíl od toho byl tento účinek zesílen nadměrnou expresí DsbA-L (obrázek 3). Za třetí, PT-DsbA-L-KO zlepšil AKI indukovanou VAN i CLP (obrázky S1 a S3). Souhrnně tato data poskytla silný důkaz pro ověření, že exprese DsbA-L v proximálních renálních tubulech hraje klíčovou roli v AKI.

Cistanche tubulosa

VDAC1, multifunkční protein, hraje klíčovou roli v Ca2 plus homeostáze, oxidativním stresu a mitochondriálně zprostředkované apoptóze.19,38- 40 Rostoucí množství výzkumů uvádí, že VDAC1 zprostředkovává progresi rakoviny, neurodegeneraci, a I/R poranění myokardu.{7}} O úloze VDAC1 při onemocnění ledvin je však známo velmi málo. Nedávná práce ukázala, že globální delece VDAC1 blokovala morfologické zotavení v proximálních tubulech, zlepšení funkce ledvin a zesílení renální fibrózy po ischemickém poškození.44 Role VDAC1 v renálních tubulech během ischemického poškození však zůstává nejasná. V této studii jsme prokázali, že ischemické poškození indukovalo expresi VDAC1 in vitro a zvýšilo progresi AKI. Několik linií důkazů podporuje roli VDAC1 u AKI:1 PT-VDAC1-KO myší vykazujících pozoruhodný útlum I/R-indukovaného AKI (obrázek 9) 2; inhibice VDAC1 potlačila I/R-indukovanou apoptózu v buňkách BUMPT (obrázek 6) 3; AKI indukované CLP a VAN byly oslabeny PT-VDAC1-KO (obrázky S2 a S3). Kromě toho globální knockout VDAC1 zabránil opravě mitochondriálního poškození způsobeného I/R.44 Naše studie prokázala, že inhibice VDAC1 výrazně zeslabila apoptózu v renálních buňkách a mitochondriální poškození indukované ischemickým poškozením a modely poškození CLP a VAN , jak bylo prokázáno nižší rychlostí apoptózy, sníženými úrovněmi mitochondriálního poškození, sníženými hladinami štěpené kaspázy-3, nižším rozsahem akumulace Bax v mitochondriích a nižšími hladinami uvolňování Cyt-c do cytosolu (obrázek SI, S2 a S4). Mechanismus regulace VDAC1 pro apoptózu ledvinových buněk způsobenou I/R však zůstává v současné studii nejasný, což nás přimělo k dalšímu prozkoumání v budoucích studiích. Souhrnně tato data podporují skutečnost, že exprese VDAC1 v renálních proximálních tubulech se podílí na progresi AKI.

Doplněk Cistanche

Role DsbA-L v AKI závisí převážně na VDAC1. Za prvé, myši PT-DsbA-L KO vykazovaly výrazné zeslabení exprese VDAC1 v AKI indukovaném VAN a CLP (obrázky S1 a S3). Naproti tomu siRNA VDAC1 nebo PT-VDAC1-KO neovlivnily expresi VDAC1 (obrázky 6, S2 a S4). Za druhé, nadměrná exprese DsbA-L zvýšila I/R-indukovanou progresi AKI doprovázenou zvýšenou hladinou apoptózy renálních buněk; tento účinek byl výrazně snížen u myší PTDsbA-L KO (obrázek S2). Za třetí, PT-DsbA-L KO zmírnil ischemické poškození; toto bylo zvráceno nadměrnou expresí VDAC1 (obrázek 10). Za čtvrté, DsbA-L siRNA výrazně zeslabila apoptózu HK-2 buněk indukovanou I/R, tento účinek byl zvrácen nadměrnou expresí plazmidu VDAC1 (obrázek S6a-h). Za páté, siRNA VDAC1 výrazně zlepšila apoptózu buněk HK-2, což nebylo zesíleno nadměrnou expresí plazmidu DsbA-L (obrázek S7a-h). Tato data silně podpořila skutečnost, že DsbA-L zprostředkovává progresi AKI upregulací VDAC1. Zda DsbA-L přímo reguluje expresi VDAC1, je třeba dále prozkoumat. V této studii naše výsledky co-IP ukazují, že DsbA-L interagoval s VDAC1 v mitochondriích kontrolních i I/R skupin z buněk BUMPT a ledvin myší a pacientů (obrázek 1 a a b). Společná lokalizace DsbA-L a VDAC1 dále potvrdila výsledky vyplývající z co-IP (obrázek 5). Tyto experimenty nemohly plně ověřit přímou interakci mezi DsbA-L a VDAC1. Bioinformatická předpověď v kombinaci s našimi IP experimenty ukázala, že DsbA-L interagoval s aminokyselinami 9-13 a 22-27 proteinu VDAC1 (obrázek 5 c-g). Naše data tedy ukazují, že DsbA-L interagoval přímo s VDAC1, aby indukoval apoptózu renálních buněk a poté řídil progresi AKI. Kromě toho předchozí studie uvedla, že mitochondrie hrály klíčovou roli v patogenezi a zotavení během AKI.{57}} Údaje proto také naznačovaly, že interakce DsbA-L s VDAC1 by mohla být považována za potenciální terapeutický cíl ke zmírnění patologického stavu. mitochondriální účinky způsobené AKI.

Herba Cistanche

V souhrnu jsme prokázali, že myši DsbA-L KO specifické pro proximální tubuly vykazovaly útlum I/R, CLP- a VAN-indukovaného AKI. Je zajímavé, že jsme také zjistili, že VDAC1 vykonává podobnou funkci jako DsbA-L. Mechanicky DsbA-L interagoval s VDAC1 a poté indukoval apoptózu v renálních buňkách. Data získaná z ischemických tkání i tkání AIN prokázala, že osa DsbA-L/VDAC1 může být zapojena do lidského AKI. Naše současná studie ukazuje, že tato signální dráha může představovat terapeutický cíl pro AKI.

Extrakt z cistanche

Reference

36 Briones R, Weichbrodt C, Paltrinieri L, et al. Napěťová závislost konformační dynamiky a podvodivých stavů VDAC-1. Biophys J. 2016;111(6):1223–1234.

37 Gao P, Yang M, Chen X, Xiong S, Liu J, Sun L. Nedostatek DsbA-L zhoršuje mitochondriální dysfunkci tubulárních buněk u diabetického onemocnění ledvin. Clin Sci (Londýn). 2020;134(7):677–694.

38 Shoshan-Barmatz V, Krelin Y, Chen Q. VDAC1 jako hráč v mitochondriemi zprostředkované apoptóze a cíl pro modulaci apoptózy. Curr Med Chem. 2017;24(40):4435–4446.

39 Ham SJ, Lee D, Yoo H, Jun K, Shin H, Chung J. Rozhodnutí mezi mitofágií a apoptózou Parkinem prostřednictvím ubikvitinace VDAC1. Proč Natl Acad Sci USA. 2020;117(8):4281–4291.

40 Shoshan-Barmatz V, Krelin Y, Shteinfer-Kuzmine A. Funkce VDAC1 v Ca(2 plus) homeostáze a buněčném životě a smrti ve zdraví a nemoci. Buněčný vápník. 2018;69:81–100.

41 Magri A, Reina S, De Pinto V. VDAC1 jako farmakologický cíl u rakoviny a neurodegenerace: zaměření na jeho roli v apoptóze. Front Chem. 2018;6:108.

42 Zhou H, Zhang Y, Hu S, a kol. Melatonin chrání srdeční mikrovaskulaturu před ischemickým/reperfuzním poškozením prostřednictvím suprese mitochondriální osy štěpení-VDAC1-HK2-mPTP-mitofágie. J Pineal Res. 2017;63(1).

43 Lin D, Cui B, Ren J, Ma J. Regulace VDAC1 přispívá ke kardioprotektivním účinkům fencyklidin hydrochloridu během ischemie/reperfuze myokardu. Exp Cell Res. 2018;367(2):257–263.

44 Nowak G, Megyesi J, Craigen WJ. Delece VDAC1 brání obnově mitochondriálních a renálních funkcí po akutním poškození ledvin. Biomolekuly. 2020;10(4):585–607.

45 Bhargava P, Schnellmann RG. Mitochondriální energetika v ledvinách. Nat Rev Nephrol. 2017;13(10):629–646.

46 Sun J, Zhang J, Tian J, et al. Mitochondrie v AKI indukovaném sepsí. J Am Soc Nephrol. 2019;30(7):1151–1161.

47 Tang C, Cai J, Yin XM, Weinberg JM, Venkatachalam MA, Dong Z. Mitochondriální kontrola kvality při poškození a opravě ledvin. Nat Rev Nephrol. 2021;17(5):299–318.

48 Jiang M, Bai M, Lei J, et al. Mitochondriální dysfunkce a přechod AKIto-CKD. Am J Physiol Ren Physiol. 2020;319(6):F1105– F1F16.

Xiaozhou Li,a,b,1 Jian Pan,a,b,1 Huiling Li,c Guangdi Li,g Bohao Liu,a,b Xianming Tang,a,b Xiangfeng Liu,f Zhibiao He,a,b Zhenyu Peng,a ,b Hongliang Zhang,a,b Luxiang Wang,a,b Yijian Li,d Xudong Xiang,a,b Xiangping Chai,a,b Yunchang Yuan,e Peilin Zheng,h a Dongshan Zhang a,b *

Oddělení urgentní medicíny, Čínská lidová republika

b Ústav urgentní medicíny a obtížných nemocí, Druhá nemocnice Xiangya, Central South University, Changsha, Hunan 410011, Čínská lidová republika

c Oftalmologické oddělení, Čínská lidová republika

d Oddělení močové chirurgie, Čínská lidová republika

e Oddělení hrudní chirurgie, Čínská lidová republika

f Oddělení všeobecné chirurgie, Druhá nemocnice Xiangya, Čínská lidová republika

g Katedra veřejného zdraví, Central South University, Changsha, Hunan, Čínská lidová republika

h Oddělení endokrinologie, Shenzhen People's Hospital, The Second Clinical Medical College of Jinan University, The First Affiliated Hospital of Southern University of Science and Technology, Shenzhen, Čínská lidová republika

1 Xiaozhou Li a Jian Pan přispěli k této studii stejnou měrou