Koagulacija, proteazno aktivirani receptorji in diabetična ledvična bolezen: spoznanja miši s pomanjkanjem ENOS

Endotelna sintaza dušikovega oksidaZnano je, da disfunkcija (eNOS) poslabša napredovanje in prognozodiabetična bolezen ledvic(DKD). Eden od mehanizmov, prek katerega se to doseže, je, da so nizke ravni eNOS povezane s hiperkoagulabilnostjo, ki spodbuja poškodbo ledvic. V zunanji koagulacijski kaskadi tkivni faktor (faktor III) in nižji koagulacijski faktorji, kot je aktivni faktor X (FXa), poslabšajo vnetje z aktivacijo s proteazo aktiviranih receptorjev (PAR). Nedavno je bilo dokazano, da pomanjkanje ali zmanjšano izražanje eNOS pri miših s sladkorno boleznijo, kot model napredovale DKD, poveča ravni faktorja ledvičnega tkiva in izražanje PAR1 in 2 v njihovih ledvicah. Nadalje, farmacevtska inhibicija ali genetska delecija koagulacijskih faktorjev ali PARomililo vnetjepri DKD pri miših brez eNOS. V tem pregledu povzemamo razmerje med eNOS, koagulacijo in PAR ter predlagamo novo terapevtsko možnost za obravnavo bolnikov z DKD.

Ključne besede:diabetična glomeruloskleroza; faktor Xa;vnetje; tkivni faktor

KLIKNITE TUKAJ ZA NARAVNI ORGANSKI IZVLEČEK CISTANCHE S 25 % EHINAKOZIDA IN 9 % AKTEOZIDA ZA DELOVANJE LEDVIC

Uvod

Število bolnikov zdiabetična bolezen ledvic(DKD) narašča po vsem svetu (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD je eden glavnih vzrokov umrljivosti pri bolnikih z zapleti sladkorne bolezni (Afkarian et al. 2013). Poleg tega je DKD progresivna in je glavni vzrok za končno ledvično odpoved, ki zahteva nadomestno ledvično zdravljenje (Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). Na Japonskem diabetična nefropatija predstavlja več kot 39 % novih dializnih bolnikov (Nitta et al. 2020). Zato je razvojnovo terapevtskomožnosti za obravnavo bolnikov z DKD.

sistem v patogenezi DKD. Hiperkoagulabilnost je povezana z DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Pokazalo se je, da je povišana raven fibrinogena v krvi povezana z nizko ocenjeno hitrostjo glomerulne filtracije, visoko proteinurijo in hudo histološko poškodbo ter je bila napovednik napredovanja v končno odpoved ledvic (Dalla Vestra et al. 2005; Pan et al. drugi 2018; Zhang in drugi 2018). Nekatere študije so pokazale korelacijo med ravnijo D-dimera, produkta razgradnje fibrina, in ledvično disfunkcijo pri DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Hiperkoagulabilnost pri DKD verjetno določa več dejavnikov. Na primer, sistem renin-angiotenzin-aldosteron aktivira tkivni faktor (TF, faktor III) in poveča trombotične dogodke (Dielis et al. 2005). V nasprotnem primeru so hiperglikemija, dislipidemija, vnetje ali endotelijska disfunkcija vključeni v protrombotično stanje v patogenezi DKD (Goldberg 2009).

Pri DKD je prisotna endotelna disfunkcija, ki napreduje v mikrovaskularne zaplete (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Oslabljeno nastajanje endotelijske sintaze dušikovega oksida (eNOS) ali zmanjšana aktivnost eNOS (npr. oslabljena fosforilacija eNOS) je znak endotelijske disfunkcije pri DKD (Nakagawa et al. 2011; Cheng et al. 2012). Pokazali smo, da je bila izguba izražanja eNOS povezana z zvišanjem ravni TF in aktivnostjo zunanjega koagulacijskega sistema (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), kar je tesno povezano s trombotičnimi dogodki pri bolnikih s kronično ledvično odpovedjo. bolezni (Kolachalama et al. 2018).

Poleg povečanega tveganja za trombotične dogodke koagulacijske proteaze, kot so aktivni faktor FVII (FVIIa), aktivni faktor (FXa) in trombin, ki so prisotni v zunanji koagulacijski kaskadi, posredujejo pri poškodbi tkiva prek receptorja, ki ga aktivira proteaza ( PAR) odvisen mehanizem (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). V tem pregledu povzemamo ugotovitve, pridobljene pri diabetičnih miših brez eNOS, in razpravljamo o razmerju med potjo koagulacije-PAR, ravnmi eNOS inPatogeneza DKD.

Pot tkivnega faktorja/proteazno aktiviranih receptorjev

Tkivni faktor (TF), znan kot faktor III, je 47 kDa transmembranski protein, ki medsebojno deluje s faktorjem VII (FVII) (Grover in Mackman 2018). Kompleks TF/FVIIa je aktivator zunanje koagulacijske kaskade in katalizira aktivacijo FX in FIX. FXa in aktivirani kofaktor V (FVa) tvorita protrombotični kompleks, ki tvori trombin. Končno trombin pretvori fibrinogen v fibrin, kar povzroči nastanek trombov (Grover in Mackman 2018). TF se izraža tako v vaskularnih gladkih mišičnih celicah kot v adventicijskih fibroblastih. V vnetnih stanjih se njegovo izražanje inducira v endotelijskih celicah ali celicah v obtoku, kot so monociti (Østerud in Bjørklid 2006).

Proteazno aktivirani receptorji (PAR) so člani superdružine receptorjev, sklopljenih z G-protein, ki obsega štiri proteine ​​PAR (PAR1-4). PAR-ji so podvrženi cepitvi s proteazami na koncu N-terminala in se aktivirajo po vezavi na nov N-konec, ki vsebuje vezani ligand. Štiri člane PAR (PAR1-4) aktivirajo specifične koagulacijske proteaze: kompleks TF in FVIIa aktivirata PAR2, faktor Xa aktivira oba, PAR1 in PAR2, trombin pa aktivira PAR1, PAR3 in PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier in Ruf 2012; Zhao et al. 2014). Razmerje med TF, koagulacijskimi proteazami in PAR je prikazano na sliki 1.

Znano je, da so PAR močno izraženi v ledvičnih celicah in so vključeni v patofiziologijo poškodbe ledvic. Tako PAR1 kot PAR2 sta izražena v glomerularnih endotelijskih celicah, mezangialnih celicah in tubularnih celicah ledvic, pridobljenih iz človeka ali miši; PAR2, PAR3 in PAR4 se izražajo v človeških podocitih; PAR1, PAR3 in PAR4 se izražajo v mišjih podocitih (Tanaka et al. 2005; Vesey et al. 2005; Madhusudhan et al. 2012; Dong et al. 2015; Madhusudhan et al. 2016).

Čeprav so škodljivi ali zaščitni učinki PAR vpoškodba ledvicdokazali, kopičenje podatkov kaže, da PAR poslabšujejo vnetje s spodbujanjem proizvodnje citokinov in kemokinov (Rothmeier in Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). V skladu s to ugotovitvijo agonisti PAR1 in PAR2 spodbujajo izražanje vnetnih mediatorjev, kot sta monocitni kemotaktični protein 1 (MCP1) in inhibitor aktivatorja plazminogena-1 (PAI-1), in profibrotičnih molekul v endoteliju , mezangialne in tubularne celice ledvic (Vesey et al. 2005; Vesey et al. 2013; Ellinghaus et al. 2016; Waasdorp et al. 2016; Oe et al. 2019). V študijah in vivo je pomanjkanje PAR1 ali prisotnost zaviralcev PAR1 zmanjšalo vnetje pri modelih polmesečastega glomerulonefritisa ali obstruktivne poškodbe ledvic (Cunningham et al. 2000; Waasdorp et al. 2019; Lok et al. 2020). Podobno so terapevtske učinke zaviranja PAR2 pri poškodbah ledvic spremljalizmanjšano vnetjev ledvicah (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Polimorfizmi endotelijske sintaze dušikovega oksida pri DKD

Endotelna sintaza dušikovega oksida(eNOS) je ena od treh izooblik NOS in prispeva k nastajanju NO v vaskularnem endoteliju (Walford in Loscalzo 2003). NO, ki ga proizvaja eNOS v vaskularnem endoteliju, ima ključno vlogo pri uravnavanju vaskularne relaksacije, proti vnetju in preprečevanju nastajanja trombov (Walford in Loscalzo 2003). Oslabljeno izražanje eNOS je povezano z razvojem DKD. Nedavno izvedene metaanalize na ljudeh so pokazale, da so geni G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) in intron 4b/4a ​​(rs869109213) v eNOS (NOS3) tesno povezani z razvoj DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). Od teh različic je bila vloga polimorfizma G894T (Glu298Asp) v funkciji eNOS dobro opisana. Zmanjšano nastajanje NO ali kopičenje nitritov je bilo indicirano pri transfektiranih celicah CHO z 298Asp v primerjavi s tistimi z 298Glu (Noiri et al. 2002). Ti rezultati skupaj kažejo, da je zmanjšana proizvodnja NO zaradi disfunkcije eNOS pomembna za napredovanje DKD pri ljudeh.

Diabetične miši brez eNOS kot model človeške diabetične nefropatije

Vzpostavitev zanesljivih predkliničnih modelov, ki spominjajo na človeško DKD, je bistvena za preučevanje novih terapevtskih možnosti. Na podlagi dokazov, ki kažejo povezavo med polimorfizmom eNOS in DKD, so številne študije pokazale, da so modeli izločitve eNOS tipa I in tipa II nekateri izmed uspešnih modelov, ki posnemajo človeško DKD (Brosius et al. 2009; Azushima et al. drugi 2018). Dokazano je bilo, da diabetične miši, ki jih povzroči streptozotocin in nimajo eNOS, razvijejo hudo albuminurijo, mezangialno ekspanzijo, zadebelitev glomerularne bazalne membrane in arteriolno hialinozo, ki spominja na človeško DKD (Nakagawa et al. 2007). Podobno so diabetične miši tipa II (db/db) brez eNOS pokazale hudo glomerulosklerozo in albuminurijo (Zhao et al. 2006).

Povišan TF pri diabetičnih miših brez eNOS

NO zavira nastajanje trombov in agregacijo trombocitov (Walford in Loscalzo 2003). Ker so pri miših s sladkorno boleznijo brez eNOS opazili tvorbo glomerulnega tromba (Nakagawa et al. 2007), je oslabljeno izražanje eNOS verjetno povezano s povečanjem od TF odvisne koagulacije. Povezava med eNOS in TF pri DKD je bila obravnavana v naših prejšnjih poročilih (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (slika 2).

Zmanjšano izražanje eNOS ali pomanjkanje izražanja eNOS poveča ledvično aktivnost TF pri diabetičnih miših Akita Okarakterizirali smo izražanje TF pri diabetičnih miših Akita (Ins2Akita/+), modelu DM tipa I, z različnimi stopnjami izražanja eNOS (eNOS+/+, eNOS+/- in eNOS-/-) (Wang et al. 2011a). Ugotovili smo, da je bila resnost DKD povezana z zmanjšanim izražanjem eNOS. Izločanje albumina z urinom, glomeruloskleroza in zmanjšanje hitrosti glomerulne filtracije so se poslabšali v naslednjem vrstnem redu: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Zanimivo je, da sta se izražanje in aktivnost ledvičnega TF povečala pri eNOS+/-; Ins2Akita/+ in eNOS-/-; Ins2Akita/+ miši v primerjavi s tistimi v eNOS+/+; Ins2Akita/+ miši. Odlaganje glomerulnega fibrina je bilo prav tako izjemno pri eNOS+/-; Ins2 Akita/+ in eNOS-/-; Ins2 Akita/+ miši. Poleg tega je bila ledvična ekspresija Tf mRNA povezana z resnostjo bolezni, izločanjem albumina v urinu inledvično vnetjeizražanje citokinov.

Dieta z visoko vsebnostjo maščob in pomanjkanje eNOS sinergistično povečata TF pri diabetičnih miših

Številne študije so pokazale povezavo med debelostjo in trombozo (Samad in Ruf 2013). Na primer, povečana regulacija poti TLR4-NF-kB v pogojih presnovne bolezni poveča ravni TF (Lv et al. 2009; Owens et al. 2012; Rogero in Calder 2018). Poleg tega palmitat nasičene maščobne kisline inducira sproščanje histona H3 prek mehanizmov, odvisnih od poti ROS in JNK, ter zunajceličnih histonov, ki povečajo izražanje TF v monocitih (Shrestha et al. 2013). Z osredotočanjem na razmerje med koagulacijo, eNOS in dislipidemijo je naša prejšnja študija pokazala kombinirane učinke pomanjkanja eNOS in diete z visoko vsebnostjo maščob na izražanje TF (Li et al. 2010). V študiji so miši brez eNOS-null zdravili z nizkimi odmerki STZ, da so razvili sladkorno bolezen, in jim dajali hrano z visoko vsebnostjo maščob. Pomanjkanje izražanja eNOS je povečalo izločanje albumina z urinom in histološke poškodbe, ki jih je še poslabšala prehrana z visoko vsebnostjo maščob. Izražanje in aktivnost TF sta se povečali v mišjih ledvicah zaradi pomanjkanja izražanja eNOS in diete z visoko vsebnostjo maščob na sinergistični način. Zanimivo je, da je bilo povečanje ravni imunoreaktivnega TF dokazano s poskusi kolokalizacije z markerjem glomerularnih monocitov/makrofagov.

Nevtralizirajoča protitelesa proti TF ublažijo vnetje pri diabetičnih ledvicah pri eNOS-knockout miših

Povečanje od TF odvisne koagulacije je povezano s povečanim vnetjem (Witkowski et al. 2016). Zaviranje od TF odvisnega koagulacijskega sistema se je izboljšalovnetne bolezni, kot je sepsa, ki jo povzroči LPS (Pawlinski et al. 2010). Da bi razjasnili vzročno povezavo med vnetjem in TF pri DKD, smo preučili kratkoročni učinek nevtralizirajočih protiteles proti TF na vnetje diabetičnih ledvic pri miših s pomanjkanjem eNOS (Li et al. 2010). Rezultati so pokazali, da je dajanje protiteles proti TF izrazito zmanjšalo ravni ledvične ekspresije genov, povezanih z vnetjem in fibrozo, kot so Tnfa, Ccl2, Tgfb in Col4 mRNA v mišjih ledvicah štiri dni po nevtralizaciji TF.

Inhibitor koagulacije FXa ublaži poškodbo ledvic pri diabetičnih miših brez eNOS

Koagulacijski FXa, ki se nahaja dolvodno od TF/VIIa, prav tako prispeva k vnetju po PAR-odvisni poti. Njegova vloga pri DKD je bila dokazana na več živalskih modelih. Sumi et al. (2011) so dokazali, da je fondaparinuks, zaviralec FXa, zmanjšal raven beljakovin v urinu, glomerularno hipertrofijo in odlaganje fibrina pri db/db miših. Terapevtski učinek inhibicije FXa pri miših DKD brez eNOS je dokazala naša skupina (Oe et al. 2016). Edoksaban (50 mg/kg/dan), peroralni zaviralec FXa, so dajali eNOS-/-; Ins2Akita/+ miši tri mesece, rezultati pa so pokazali izboljšanje histoloških poškodb, kot je proliferacija mezangialnega matriksa. Stopnje izražanja vnetnih genov v ledvicah je zmanjšal edoksaban (tabela 1). FXa aktivira tako PAR1 kot PAR2. Da bi razjasnili mehanizem poškodbe ledvic, ki jo povzroča FXa, smo dokazali, da so protivnetni učinki zaviralcev FXa podobni tistim, ki jih najdemo pri miših PAR2-/- in miših PAR2-/- z zaviralci FXa . Te ugotovitve kažejo, da je FXa verjetno povzročil vnetje prek PAR2-odvisnega mehanizma pri DKD. Nasprotno pa edoksaban ni izboljšal glomerulne poškodbe pri eNOS+/+; Ins2Akita/+ miši, kar kaže, da je bil terapevtski učinek zaviranja FXa povezan z od eNOS odvisno hiperkoagulabilnostjo pri diabetičnih miših tipa I.

Drugi koagulacijski faktorji pri DKD

Ker trombin cilja na PAR1, ki napreduje vaskularno vnetje (Chen in Dorling 2009), trombin verjetno poslabša DKD. Vendar pa je bila dokazana zaščitna ali škodljiva vloga trombina v patogenezi DKD; nizek odmerek trombina (50 pM) je preprečil, medtem ko je visok odmerek trombina (20 nM) poslabšal z glukozo inducirano apoptozo v podocitih (Wang et al. 2011b). Učinke zaviralcev trombina, kot je dabigatran, na diabetične miši brez eNOS je treba pojasniti v prihodnosti.

Fibrinogen je vpleten v različna vnetna stanja. Zanimivo je, da je bilo delno zmanjšanje ali odsotnost fibrinogena koristno za modele ishemije-reperfuzije ledvic ali obstruktivno fibrozo ledvic (Sörensen et al. 2011; Craciun et al. 2014). Ker je odlaganje glomerularnega fibrina povečano pri diabetičnih miših brez eNOS (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), si pojasnitev njegove vloge v patogenezi DKD zasluži nadaljnje raziskave.

Izražanje PAR1 in PAR2 pri diabetičnih miših brez eNOS

Povečano izražanje PAR je povezano s poškodbo ledvic. Mi in drugi smo dokazali, da so bile ravni izražanja mRNA Par1 in/ali Par2 povečane na živalskih modelih z diabetično nefropatijo, poškodbo ledvic, povzročeno z adeninom, obstruktivno fibrozo ledvic in poškodbo ledvic, povzročeno s cisplatinom (Chung et al. 2013; Hayashi et al. 2016; Oe et al. 2016; Watanabe et al. 2019). Poleg tega so bile ravni glomerularnega proteina PAR2 povečane pri miših db/db, modelu sladkorne bolezni tipa II (Sumi et al. 2011). Dokazali smo povezavo med izražanjem PAR in pomanjkanjem eNOS pri diabetičnih miših (Oe et al. 2016). Raven ekspresije mRNA Par1 je bila bistveno višja pri eNOS−/−; Ins2Akita/+ miši kot pri eNOS−/−; Ins2Akita/+ in ne-DM miši. Podobno je bila ekspresija Par2 znatno višja v eNOS-/-; Ins2Akita/+ miših kot pri miših brez DM. Nasprotno pa se ravni mRNA Par4 med genotipi niso razlikovale. Pomanjkanje eNOS poslabša vnetje pri DKD (Wang et al. 2011a). Ker naj bi provnetni citokini povečali PAR (Nystedt et al. 1996), povišano vnetje, ki ga povzroči pomanjkanje eNOS, verjetno povzroči ledvično izražanje Pars pri DKD. Skupaj so rezultati naših študij pokazali, da so se stopnje izražanja PAR1 in PAR2, podobno kot v primeru TF, povečale pri diabetičnih ledvicah, ko je manjkal eNOS (slika 2).

Delecija PAR2 je izboljšala diabetično poškodbo ledvic pri miših z zmanjšanim eNOS

Mi in drugi smo obravnavali vlogo PAR2 pri DKD v prejšnjih študijah. Delecija par2 ni vplivala na poškodbo glomerulov pri diabetičnih miših Akita divjega tipa (Ins2Akita/+) z eNOS (Oe et al. 2016). Poleg tega so diabetične miši, ki jih povzroča STZ in nimajo PAR2, pokazale zmanjšano albuminurijo v primerjavi z mišmi divjega tipa s sladkorno boleznijo, vendar povečano mezangialno ekspanzijo (Waasdorp et al. 2017). Skupaj ti rezultati kažejo, da ni nobenih ali blagih terapevtskih učinkov zaviranja PAR2 na poškodbo ledvic pri zgodnjih in blagih modelih DKD. V nasprotju s tem smo dokazali učinke pomanjkanja PAR2 na DKD pri diabetičnih miših Akita z zmanjšanim izražanjem eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) (Oe et al. 2016). Pomanjkanje PAR2 je bistveno zmanjšalo ravni izločanja albumina z urinom, mezangialno ekspanzijo in debelino GBM. Ravni ekspresije provnetnih in s fibrozo povezanih genov, vključno s Tnfa, Tgfb in Col4, so bile prav tako zmanjšane v mišjih ledvicah. Te ugotovitve kažejo, da PAR2 ni patogen v zgodnji, ampak v razmeroma napredovali diabetični glomerularni poškodbi, ki jo povzroča pomanjkanje eNOS (tabela 1).

Podporna storitev Wecistanche-največjega izvoznika cistanche na Kitajskem:

E-pošta:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/telefon:+86 15292862950

Trgovina za več podrobnosti o specifikacijah:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop