Ochranné účinky kyseliny pachymové při akutním poškození ledvin

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

GUI-PING JIANG, YUE-JUANLIAO, L-LI HUANG, XU-JIAZENG & XIAO-HUI LIAO

Abstraktní

Akutní poškození ledvin(AKI) je běžné klinické onemocnění. Ferroptóza, nový typ smrti regulačních buněk, hraje důležitou regulační roli v AKI (Akutní poškození ledvin). Pachydermová kyselina(PA), triterpenoid lanostanového typu z Poria cocos, byl hlášen jako ochranný proti AKI(Akutní poškození ledvin). Nicméně ochranný mechanismus PA(Kyselina pachymová) v AKI(Akutní poškození ledvin)není dosud zcela pochopeno. Cílem této studie bylo prozkoumat účinek a molekulární mechanismus PA(Kyselina pachymová) na feroptózu u renálního ischemicko-reperfuzního poškození in vio. Celkem 30 myším bylo intraperitoneálně injikováno 5, 10 a 20 mg/kg PA.Kyselina pachymová) po dobu 3 dnů. Bilaterální ledvinový pedikulární klip byl použit po dobu 40 minut k indukci renálního ischemicko-reperfuzního poškození a vytvoření modelu. Výsledky ukázaly, že léčba PA(Kyselina pachymová) snížení sérového kreatininu a dusíku močoviny v krvi a zlepšení patologického poškození ledvin. Transmisní elektronová mikroskopie neodhalila žádné charakteristické změny ve feroptóze v mitochondriích renální tkáně u vysokodávkovaného PA(Kyselina pachymová) skupina a pouze mírný edém. Dále léčba PA (Kyselina pachymová) zvýšila expresi glutathionu a snížila hladiny exprese malondialdehydu a cyklooxygenázy 2. Léčba PA(Kyselina pachymová) zvýšila hladiny exprese proteinů a mRNA u proteinů souvisejících s ferroptózou, glutathionperoxidázy 4 (GPX4), rodiny nosičů rozpuštěných látek 7 (kationtový přenašeč aminokyselin, y plus systém) člen 11 (SLC7All) a hemoxygenázy 1 (HO{{6 }}) v ledvinách a zvýšily hladiny exprese členů signální dráhy nukleárního faktoru erytroidního typu 2 jako 2 (NRF2). Celkově vzato výsledky této studie naznačují, že PA(Kyselina pachymová) má ochranný účinek na navozenou ischemii-reperfuziakutní poškození ledvinu myší, což může být spojeno s inhibicí ferroptózy v ledvinách prostřednictvím přímé nebo nepřímé aktivace NRF2 a upregulací exprese downstream proteinů souvisejících s ferroptózou, GPX4, SLCTA11 a HO-1.

schváleno dr vita opc fdaproledvina

PRO ČÁST KLIKNĚTE ZDE Ⅰ

Diskuse

Předchozí studie prokázaly, že PA(Kyselina pachymová) zlepšuje poškození ledvin u AKI(Akutní poškození ledvin)a chronické onemocnění ledvin prostřednictvím protizánětlivého a antioxidačního stresu(21,22). Nicméně, zda PA(Kyselina pachymová) inhibuje ferroptózu nebyl dosud zkoumán. Podle našich nejlepších znalostí byla tato studie první, která zkoumala účinek PA(Kyselina pachymová) na feroptózu u IRI-AKI(Akutní poškození ledvin)V této studii bylo k úspěšnému zavedení IRI a indukci AKI použito bilaterální sevření ledvinového pediklu u myší po dobu 40 minut s následnou reperfuzí po dobu 24 hodin.(Akutní poškození ledvin). Výsledky ukázaly, že hladiny Scr a BUN byly v modelové skupině významně zvýšené a renální tubuly byly významně poškozeny, na základě barvení H&E a Pallerova skóre. Tedy IRI-AKI(Akutní poškození ledvin)model byl postaven. Zejména administrace PA (Kyselina pachymová) významně snížil IRI zvýšené hladiny Scr a BUN v séru a zmírnil poškození ledvin způsobem závislým na dávce.

GPX4 hraje důležitou roli ve feroptóze (30). Malé molekuly, jako je elastin, RSL-3 a RSL-5(13), prostřednictvím různých signálních drah přímo nebo nepřímo inhibují aktivitu GPX4, a tím snižují antioxidační kapacitu buněk, což způsobuje přetížení reaktivními formami kyslíku a membránu reakce peroxidace lipidů a nakonec poškození integrity buněčné membrány a způsobení buněčné ferroptózy (13). U myší s knockoutem GPX4 vede nedostatek GPX4 ke spontánnímu akutnímu selhání ledvin a zvýšené míře časné mortality, zatímco ferroptóza renálních tubulárních epiteliálních buněk je hlavní příčinou selhání ledvin u myší s knockoutem GPX4 (30). Zvýšení aktivity GPX4 tedy účinně inhibuje ferroptózu. Syntéza GSH, kofaktoru nezbytného pro funkci GPX4, přímo zvyšuje aktivitu GPX4. Syntéza GSH je ovlivněna cystinem. Transport cystinu z extracelulárního do intracelulárního prostoru je do značné míry závislý na cystin/glutamátovém reverzním transportéru (systém xc-) na buněčné membráně. Tento transportér je heterodimer složený ze dvou podjednotek, SLC7Al1(xCT) a SLC3A2. Transportuje hlavně glutamát do extracelulárního prostoru a zprostředkovává vstup cysteinu do buňky (28). Inhibice aktivity systému xc-ovlivňuje syntézu GSH inhibicí absorpce cystinu, což vede k inaktivitě GPX4, snížení antioxidační kapacity buněk, akumulaci lipidových reaktivních forem kyslíku a nakonec k oxidativnímu poškození a ferroptóze (31). . Yang et al (32) potvrdili, že prostaglandin-endoperoxid syntáza 2 (PTGS2), kódující COX-2, je vhodným markerem pro peroxidaci lipidů, ke které dochází během GPX4-regulované ferroptózy. Bylo tedy navrženo, že upregulace PTGS2 je downstream markerem ferroptózy. Zlepšení systému xc-, podpora absorpce cystinu, zvýšení produkce GSH a zvýšení aktivity GPX4 může inhibovat ferroptózu a snížit poškození ledvin (32,33). Výsledky této studie prokázaly, že aktivita xc systému se snížila, syntéza GSH se snížila, aktivita GPX4 se snížila, exprese MDA a Cox-2 se zvýšila a u IRI-AKI se objevila ferroptóza(Akutní poškození ledvin)myši. Kromě toho léčba PA(Kyselina pachymová) významně zvýšily hladiny exprese GSH, xCT a GPX4 a snížily hladiny exprese MDA a Cox-2, což naznačuje, že léčba středními a vysokými dávkami PA(Kyselina pachymová) zvyšuje aktivitu systému xc‑, podporuje vstřebávání cystinu, zvyšuje produkci GSH, zvyšuje aktivitu GPX4 a inhibuje ferroptózu.

NRF2, stresem indukovatelný transkripční faktor, se ukázal jako klíčový regulátor peroxidace lipidů i feroptózy (23). Je pozoruhodné, že řada proteinů a enzymů (jako je GPX4, xCT a katalytické a modifikační podjednotky glutamát-cystein ligázy) jsou zodpovědné za prevenci peroxidace lipidů, a tedy iniciaci ferroptózy, jsou cílové geny NRF2 (23). NRF2 hraje klíčovou roli v regulaci metabolismu železa/hemu (34). Po aktivaci NRF2, NRF2 upreguluje proteiny související s metabolismem železa, které se účastní ferroptózy, jako je feritin (lehký řetězec feritinu a těžký polypeptid feritinu 1), intracelulární zásobní proteiny železa (35), chelatáza železa a HO‑1 (36). Adedoyin et al (37) uvedli, že HO‑1 v proximálních renálních tubulárních epiteliálních buňkách může odolat ferroptóze indukované Erastinem u AKI(Akutní poškození ledvin), tedy snížení AKI(Akutní poranění ledviny). Kromě toho NRF2 reguluje proteázy zapojené do syntézy a metabolismu GSH, jako jsou katalytické a regulační podjednotky glutamin-cysteinligázy, glutathionsyntáza a podjednotka cystin/glutamátového transportéru xCT (38‑40). GPX4 je cílový regulační gen NRF2 (41). Li et al (42) prokázali, že předléčba Roxadustatem (FG‑4592) zmírňuje poškození ledvin vyvolané kyselinou listovou prostřednictvím antiferroptózy cestou Akt/GSK‑3/NRF2. Výsledky této studie prokázaly, že podávání středních a vysokých dávek PA(Kyselina pachymová) přímo nebo nepřímo podporoval aktivaci signální dráhy NRF2, upreguloval hladiny exprese downstreamových proteinů regulovaných ferroptózou, GPX4, xCT a HO-1, zvýšil hladiny GSH v renální tkáni a snížil hladiny lipidů spojených s ferroptózou peroxidační protein, COX‑2 a indikátor oxidace lipidů, MDA.

Celkově vzato výsledky této studie naznačují, že PA(Kyselina pachymová) může zlepšit funkci ledvin a snížit poškození ledvin u IRI‑AKI(Akutní poškození ledvin)myši. Tento ochranný účinek může být spojen s inhibicí ferroptózy v ledvinách prostřednictvím přímé nebo nepřímé aktivace NRF2 a upregulace downstream proteinů souvisejících s ferroptózou, GPX4, xCT a HO‑1 (obr. 6). Tato studie však není bez omezení. Účinek PA(Kyselina pachymová) na feroptózu nebyl rozsáhle studován. Prospektivní studie by tedy měly používat elastin, selektivní inhibitor systému xc‑, k inhibici aktivity xCT u myší, a následně ověřit, zda inhibice xCT indukuje ferroptózu v buňkách myších ledvin, což vede k AKI(Akutní poškození ledvin)a zda PA(Kyselina pachymová) inhibuje ferroptózu především cestou xCT‑GPX4. Další studie mechanismu musí být provedeny in vitro. Kromě toho by měla být PA použita k léčbě renálních tubulárních epiteliálních buněk k ověření účinku PA(Kyselina pachymová) na feroptózu in vitro.

Obrázek 6. Schematický diagram navržených molekulárních mechanismů pro PA(Kyselina pachymová) regulace ferroptózy u IRI-AKI(Akutní poškození ledvin).PA(Kyselina pachymová) může zlepšit funkci ledvin a snížit poškození ledvin u IRI‑AKI(Akutní poškození ledvin)myší aktivací signální dráhy NRF2, GSH a downstream proteinů souvisejících s ferroptózou (GPX4, xCT a HO‑1) k inhibici ferroptózy v ledvinách. PA,pachydermová kyselina; IRI, ischemicko-reperfuzní poškození; AKI(Akutní poškození ledvin); NRF2, jaderný faktor erytroidní odvozený 2 jako 2; GSH, glutathion; GPX4, glutathionperoxidáza 4; HO-1, hemoxygenáza 1; xCT, glutamátový transportní systém; Glu, kyselina glutamová; Cys, cystein.

Reference

1. Hoste EAJ, Kellum JA, Selby NM, Zarbock A, Palevsky PM, Bagshaw SM, Goldstein SL, Cerda J a Chawla LS: Globální epidemiologie a výsledky akutního poškození ledvin. Nat Rev Nephrol 14: 607-625.2018.

2. Kaddourah A.Basu RK.Bagshaw SM a Goldstein SL: AWARE Výzkumníci: Epidemiologie akutního poškození ledvin u kriticky nemocných dětí a mladých dospělých. N Engl J Med 376: 11-20.2017.

3. Chertow GM, Burdick, Honor M, Bonventre JV a Bates DW: Akutní poškození ledvin, úmrtnost, délka pobytu a náklady u hospitalizovaných pacientů. J Am Soc Nephrol 16:3365-3370,2005.

4. Susantitaphong P, Cruz DN, Cerda J, Abulfaraj M, Alqahtani F Koulouridis I a Jaber BL; Poradní skupina pro akutní poškození ledvin Americké nefrologické společnosti: Světový výskyt AKI(Akutní poškození ledvin): Metaanalýza. Clin JAm Soc Nephrol 8:1482-1493, 2013.

5. Ronco C, Bellomo R a Kellum JA: Akutní poškození ledvin. Lancet 394:1949-1964, 2019.

6. James MT, Bhatt M, Pannu Nand Tonelli M: Dlouhodobé výsledky akutního poškození ledvin a strategie pro zlepšení péče. Nat Rev Nephrol 16: 193-205, 2020.

7. Han SJ a Lee HT: Mechanismy a terapeutické cíle ischemického akutního poškození ledvin. Kidney Res Clin Pract 38: 427-440, 2019.

8. Priante G, GianeselloL, Ceol M, Del Prete D a England F: Buněčná smrt v ledvinách. Int J Mol Sci 20:3598,2019.

9. Martin-Sanchez D, Poveda J, Fontecha-Barriuso M, Ruiz-Andres O, Sanchez-Nino MD, Ruiz-Ortega M, Ortiz A a Sanz AB: Cílení regulované nekrózy u onemocnění ledvin. Nefrologia 38: 125-135.2018.

10. Kers J. Leemans JCand Linkermann A: Přehled drah regulované nekrózy u akutního poškození ledvin. Semin Nephrol 36:139-152,2016.

11. Pefanis A, Perino FL, Murphy JM a Cowan PJ: Regulovaná nekróza při ischemicko-reperfuzním poškození ledvin. Kidney Int 96:291-301, 2019.

12. Hu Z, Zhang H, Yang SK, Wu X, He D, Cao K a Zhang W: Vznikající role ferroptózy při akutním poškození ledvin. Oxid Med Cell Longev 2019:8010614,2019.

13. Dixon SJ, Lemberg KM, Lamprecht MR, Skouta R, Zaitsev EM, Gleason CE, Patel DN, Bauer AJ, Cantley AM, Yang WS a kol: Ferroptóza: forma neapoptotické buněčné smrti závislá na železe. Buňka 149: 1060-1072, 2012.

14. Li J, Cao F, Yin HL, Huang ZJ, Lin ZT, Mao N, Sun B a Wang G: Ferroptóza: Minulost, přítomnost a budoucnost. Buněčná smrt Dis 11:88,2020.

15. Linkermann A, Skouta R, Himmerkus N, Mulay SR, Dewitz C, De Zen F, Prokai A, Zuchtriegel G, Krombach F, Welz PS, et al: Synchronizovaná renální tubulární buněčná smrt zahrnuje ferroptózu. Proč Natl Acad Sci USA 111: 16836-16841, 2014.

16. Ling H, Zhang Y, Ng KY a Chew EH: Kyselina pachymová zhoršuje invazi buněk rakoviny prsu potlačením exprese matrix metaloproteinázy -9 závislé na jaderném faktoru kB. Breast Cancer Res Treat 126: 609-620.2011.

17. Li FF, Yuan Y, Liu Y, Wu QQ, Jiao R, Yang Z, Zhou MQ a Tang QZ: Kyselina pachymová chrání kardiomyocyty H9c2 před zánětem a apoptózou vyvolaným lipopolysacharidy inhibicí kinázy 1/2 regulované extracelulárním signálem a p38 dráhy. Mol Med Rep 12: 2807-2813, 2015.

18. Li JY, Wu HX a Yang G: Kyselina pachymová zlepšuje přežití a zmírňuje akutní poškození plic u septických potkanů ​​vyvolané podvázáním a punkcí slepého střeva.Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:1904-1910.2017

19. Li TH, Hou CC, Chang CL a Yang WC: Antihyperglykemické vlastnosti surového extraktu a triterpenů z Cocos Poria. Evid Based Complement Alternat Med 2011: 128402,2011.

20. Shah VK, Choi JJ, Han JY, Lee MK, Hong JT a Oh KW: Kyselina pachymová zvyšuje u myší spánkové chování vyvolané pentobarbitalem prostřednictvím GABAA-ergických systémů. Biomol Ther(Seoul)22:314-320. 2014.

21. Cai ZY, Sheng ZX a Yao H: Kyselina pachymová zlepšuje akutní poškození ledvin vyvolané sepsí potlačením zánětu a aktivací dráhy Nrf2/HO-1 u potkanů.Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:{{5} },2017.

22. Chen DQ, Feng YL, Chen L, Liu JR, Wang M, Vaziri ND a Zhao YY: Poricoová kyselina A zvyšuje melatoninovou inhibici AKI(Akutní poškození ledvin)-přechod na CKD regulací osy Gas6/AxINFxB/Nrf2. Free Radic Biol Med 134: 484-497, 2019.

23. Dodson M, Castro-Portuguez R a Zhang DD: NRF2 hraje kritickou roli při zmírňování peroxidace lipidů a feroptózy. Redox Biol 23:101107,2019.

24. Institut National Research Council (US) Institute for Laboratory Animal Research: Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. Washington (DC): National Academies Press (US);1996.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK232589/doi: 10.17226/5140.

25. Wei Qand Dong Z: Myší model ischemického akutního poškození ledvin: Technické poznámky a triky. Am J Physiol Renal Physiol 303:F1487-F1494,.2012.

26. Paller MS, Hoidal JR a Ferris TF: Volné kyslíkové radikály při ischemickém akutním selhání ledvin u potkanů. J Clin Invest 74:1156-1164, 1984.