Učinkovito zdravljenje ledvične fibroze: domena tioredoksina, ki vsebuje 5 (TXNDC5)

za več informacij:ali.ma@wecistanche.com

Ⅱ del:Protein endoplazmatskega retikuluma TXNDC5 spodbuja ledvično fibrozo z uveljavljanjem TGF-signalizacije v ledvičnih fibroblastih

Yen-Ting Chen, Pei-Yu Jhao in drugi.

KLIKNITE TUKAJ ZA DEL Ⅰ

Ledvična fibroza, pogosta patološka manifestacija skoraj vseh vrstkronična ledvična bolezen(CKD), pogosto povzroči difuzno brazgotinjenje ledvic in nagnjenost k končni fazi ledvične odpovedi. Trenutno ni učinkovite terapije protiledvična fibroza. Pred kratkim je naš laboratorij identificiral protein, ki prebiva v ER,domena tioredoksina, ki vsebuje 5(TXNDC5), kot kritičnega mediatorja srčnegafibroza. Transkriptomske analize vzorcev ledvične biopsije bolnikov s kronično ledvično boleznijo so pokazale označen TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)povečana regulacija fibrotičnih ledvic, kar kaže na potencialno vlogo TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5) vledvičnafibroza. Z uporabo več fluorescenčnih reporterskih mišjih linij smo pokazali, da TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)je bil posebej povečan v fibroblastih, ki izločajo kolagen, v fibrotičnih mišjih ledvicah. Poleg tega smo pokazali, da TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)je bil potreben za TGF- 1-inducirane fibrogene odzive v človeških ledvičnih fibroblastih (HKF), medtem ko je TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)čezmerna ekspresija je zadostovala za spodbujanje aktivacije HKF, proliferacije in proizvodnje kolagena. Mehansko smo pokazali, da TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5), transkripcijsko nadzorovan s stresno potjo ER, odvisno od ATF6-, je posredoval svoje profibrogene učinke z uveljavljanjem signalne aktivnosti TGF s posttranslacijsko stabilizacijo in regulacijo tipa I TGF-receptorja v ledvičnih fibroblastih. Z uporabo s tamoksifenom inducirane, za fibroblaste specifične izločene mišje linije Txndc5 smo dokazali, da je delecija Txndc5 v ledvičnih fibroblastih ublažila napredovanje uveljavljenihledvicafibroza, kar kaže na terapevtski potencial TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)ciljanje naledvičnafibrozain CKD.

Kliknite na Cistanche herba za bolezni ledvic

V tej študiji dokazujemo, da TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)ER-rezidenčna proteinska disulfidna izomeraza, obogatena z ledvičnimi fibroblasti, kritično prispeva k patogeneziledvična fibroza. TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)je bila povečana tako v ledvicah bolnikov s kronično ledvično boleznijo kot pri mišjih modelihledvična fibrozapovzročeno z zdravljenjem z UUO, uIRI ali FA. Mehanske preiskave so pokazale, da je TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)spodbuja ledvično fibrogenezo s krepitvijo profibrotičnega TGF-signaliziranja s povečanjem zvijanja beljakovin in stabilnosti TGFBR1, kar vodi do aktivacije in proliferacije ledvičnih fibroblastov, ki proizvajajo čezmerne proteine ​​ECM. Poleg tega TGF- 1 inducira TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)izražanje prek povečane stopnje stresa pri ER in od ATF6-odvisne transkripcijske kontrole v ledvičnih fibroblastih. Skladno s profibrogenimi učinki TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)opažen v fibroblastih ledvic, globalna delecija Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)ščiti predledvičnafibrozapovzročene z UUO, uIRI ali FA. Ciljno brisanje Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)v ledvičnih fibroblastih, ki izločajo kolagen, ne pa tudi v TEC, endotelijskih celicah in podocitih, bi lahko ublažili nastanek in zmanjšali napredovanjeledvičnafibrozakot odgovor na poškodbo. Ti rezultati skupaj razkrivajo novo vzročno vlogo TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)v razvojuledvičnafibrozaz regulacijo signalizacije TGFBR1 in TGF- 1. Ti podatki tudi kažejo, da ciljanje na TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)je potencialno močan terapevtski pristop za zdravljenje ali preprečevanjeledvičnafibrozain CKD. Shema na sliki 11D prikazuje regulacijo in fibrogeno funkcijo TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)v ledvičnih fibroblastih.

Signalizacija TGF- 1 igra bistveno vlogo pri razvojuledvičnafibroza(32-34). Po poškodbah ledvic se TGF- 1 sprosti iz poškodovanih TEC in sproži aktivacijo signalizacije TGF- 1 v okoliških ledvičnih fibroblastih (4). TGF- 1 se veže na TGFBR2, ki rekrutira, fosforilira in aktivira TGF-BR1. Fosforilirani TGFBR1 nato aktivira od SMAD3-odvisno kanonično TGF- 1 signalizacijo, pa tudi Ras in TAK1, sestavini od SMAD neodvisne, nekanonične TGF- 1 signalizacije (35). Farmakološko zaviranje signaliziranja TGF z uporabo nevtralizirajočih protiteles (36-38) ali zaviralcev (39, 40) je pokazalo zaščitne učinke protiledvičnafibrozav predkliničnih modelih. Zlasti je bilo ugotovljeno, da pentoksifilin, nespecifični zaviralec fosfodiesteraze, za katerega je bilo klinično dokazano, da upočasni upadanje hitrosti glomerularne filtracije in izboljša proteinurijo (16, 41),ledvičnafibrozaz blokiranjem fibrogenih učinkov, posredovanih s Smad3/4-(14). Čeprav se zdi, da je zaviranje poti TGF{3}} privlačna strategija za zdravljenjeledvičnafibrozavečina, če ne vsa, farmakološka sredstva, ki neposredno ciljajo na receptorje TGF- 1 ali TGF, v kliničnih preskušanjih niso uspela (42). Ker ima TGF-signalizacija bistveno fiziološko vlogo pri razvoju, diferenciaciji celic, tkivni homeostazi in imunskem odzivu (43), lahko neposredna inhibicija TGF-signalizacije povzroči oslabljene fiziološke funkcije in neželene reakcije, vključno s toksičnostjo za jetra (44) in srce (45, 46). Tukaj predstavljeni rezultati razkrivajo novo pozitivno povratno zanko signalne osi TGF- 1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1 v ledvičnih fibroblastih, kjer TGF- 1 inducira regulacijo TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)preko ER stresa in transkripcijskega nadzora,6-ki ga posreduje ATF. Povečan TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)dodatno poveča zvijanje in stabilnost TGFBR1, kar vodi do okrepljenega signaliziranja TGF- 1 in kasnejšega fibrogenega odziva. Ciljanje na TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)bi torej lahko zaviral fibrogeno signalizacijo TGF- 1 s prekinitvijo te pozitivne povratne zanke in s tem oslabitvijo ledvične fibrogeneze. Zaradi narave TXNDC5, ki je omejena na fibroblaste, je tudi ugodna tarča zdravila, da se prepreči tveganje motenj fizioloških funkcij, odvisnih od TGF- -, v celicah, ki niso fibroblasti.

Izkoriščanje globalnega Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)črto miške, smo dokazali izgubo TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)lahko preprečijo ledvično fibrogenezo kot odgovor na poškodbe ledvic. Vendar pa je bolj klinično pomembno ugotoviti, ali cilja na TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)bi lahko odvrnili ali celo razrešili obstoječeledvicafibroza. Za odgovor na to vprašanje je Txndc5, ki ga povzroči tamoksifen, specifičen za fibroblast (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)Uporabljena je bila pogojna izločitvena mišja linija (Txnd5ko) in pokazala je, da indukcija Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)delecija v fibroblastih ledvic 10 dni po UUO, časovna točka, koledvičnafibrozaje bil vzpostavljen (slika 11B), znatno olajšal napredovanje in širjenjeledvičnafibrozakot pri kontrolnih miših. Ti podatki močno kažejo na potencial ciljanja na TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)kot nov terapevtski pristop za zaustavitev napredovanjaledvičnafibrozapri bolnikih s kronično ledvično boleznijo. Opozoriti je treba, da serumske ravni dušika sečnine v krvi (BUN) in kreatinina niso bile izmerjene v modelih miši, uporabljenih v trenutni študiji, zaradi dejstva, da ravni BUN/kreatinina niso spremenjene v modelih UUO in ulRI in so nekoliko spremenljive v folni kislini. model nefropatije (47-49). Za določitev vpliva Txndc5 so potrebne nadaljnje študije (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)izbris na delovanje ledvic z uporabo mišjih modelov kronične ledvične bolezni, ki jih povzroča pristop za zdravljenje ali preprečevanjeledvičnafibrozain CKD. Shema na sliki 11D prikazuje regulacijo in fibrogeno funkcijo TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)v ledvičnih fibroblastih.

Signalizacija TGF- 1 igra bistveno vlogo pri razvojuledvična fibroza(32-34). Po poškodbah ledvic se TGF- 1 sprosti iz poškodovanih TEC in sproži aktivacijo signalizacije TGF- 1 v okoliških ledvičnih fibroblastih (4). TGF- 1 se veže na TGFBR2, ki rekrutira, fosforilira in aktivira TGF-BR1. Fosforilirani TGFBR1 nato aktivira od SMAD3-odvisno kanonično TGF- 1 signalizacijo, pa tudi Ras in TAK1, sestavini od SMAD neodvisne, nekanonične TGF- 1 signalizacije (35). Farmakološko zaviranje signaliziranja TGF z uporabo nevtralizirajočih protiteles (36-38) ali zaviralcev (39, 40) je pokazalo zaščitne učinke protiledvičnafibrozav predkliničnih modelih. Zlasti je bilo ugotovljeno, da pentoksifilin, nespecifični zaviralec fosfodiesteraze, za katerega je bilo klinično dokazano, da upočasni upadanje hitrosti glomerularne filtracije in izboljša proteinurijo (16, 41),ledvičnafibrozaz blokiranjem fibrogenih učinkov, posredovanih s Smad3/4-(14). Čeprav se zdi, da je zaviranje poti TGF{3}} privlačna strategija za zdravljenjeledvičnafibrozavečina, če ne vsa, farmakološka sredstva, ki neposredno ciljajo na receptorje TGF- 1 ali TGF, v kliničnih preskušanjih niso uspela (42). Ker ima TGF-signalizacija bistveno fiziološko vlogo pri razvoju, diferenciaciji celic, tkivni homeostazi in imunskem odzivu (43), lahko neposredna inhibicija TGF-signalizacije povzroči oslabljene fiziološke funkcije in neželene reakcije, vključno s toksičnostjo za jetra (44) in srce (45, 46). Tukaj predstavljeni rezultati razkrivajo novo pozitivno povratno zanko signalne osi TGF- 1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1 v ledvičnih fibroblastih, kjer TGF- 1 inducira regulacijo TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)preko ER stresa in transkripcijskega nadzora,6-ki ga posreduje ATF. Povečan TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)dodatno poveča zvijanje in stabilnost TGFBR1, kar vodi do okrepljenega signaliziranja TGF- 1 in kasnejšega fibrogenega odziva. Ciljanje na TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)bi torej lahko zaviral fibrogeno signalizacijo TGF- 1 s prekinitvijo te pozitivne povratne zanke in s tem oslabitvijo ledvične fibrogeneze. Fibroblastno omejena narava TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)prav tako je ugodna tarča zdravil, da se izognemo tveganju motenj fizioloških funkcij, odvisnih od TGF- -, v nefibroblastnih celicah.

Izkoriščanje globalnega Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)črto miške, smo dokazali izgubo TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)lahko preprečijo ledvično fibrogenezo kot odgovor na poškodbe ledvic. Vendar pa je bolj klinično pomembno ugotoviti, ali cilja na TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)lahko odvrnejo ali celo razrešijo obstoječo ledvicofibroza. Za odgovor na to vprašanje je Txndc5, ki ga povzroči tamoksifen, specifičen za fibroblast (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)uporabili so pogojno izločeno mišjo linijo (Txnd5ko) in pokazali, da indukcija delecije Txndc5 v ledvičnih fibroblastih 10 dni po UUO, časovni točki, koledvičnafibrozaje bil vzpostavljen (slika 11B), znatno olajšal napredovanje in širjenjeledvičnafibrozakot pri kontrolnih miših. Ti podatki močno kažejo na potencial ciljanja na TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)kot nov terapevtski pristop za zaustavitev napredovanjaledvičnafibrozapri bolnikih s kronično ledvično boleznijo. Opozoriti je treba, da serumske ravni dušika sečnine v krvi (BUN) in kreatinina niso bile izmerjene v modelih miši, uporabljenih v trenutni študiji, zaradi dejstva, da ravni BUN/kreatinina niso spremenjene v modelih UUO in ulRI in so nekoliko spremenljive v folni kislini. model nefropatije (47-49). Za določitev vpliva Txndc5 so potrebne nadaljnje študije (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)delecija na delovanje ledvic z uporabo mišjih modelov CKD, povzročenih z nefrektomijo 5/6 in/ali zdravljenjem s ciklosporinom/cisplatinom, modeli z očitnimi spremembami ravni BUN in kreatinina (48).

Obseg zmanjšanja fibrotične površine, opažen pri miših Tendeseko, je bil sorazmerno nižji od tistega, opaženega pri miših Txndc 57. To je lahko posledica nepopolnega izbrisa Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)v ledvičnih fibroblastih, povezanih z učinkovitostjo rekombinacije, posredovane s Cre. Čeprav rezidenčni ledvični fibroblasti veljajo za glavni vir miofibroblastov, ki tvorijo brazgotine, pri fibrogenih boleznih ledvic (50), prehodu epitelija v mezenhim (EMT, ref. 51, 52) in prehodu endotelija v mezenhim (EndoMT, ref. 53 ) dokazano prispevajo k razvojuledvičnafibroza. Ker TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)izražen tudi v frakciji TEC in endotelijskih celic, nismo mogli izključiti možnosti, da bi TXNDC5 lahko prispeval tudi k fibrogenezi ledvic s spodbujanjem EMT ali EndoMT v teh celicah. Za neposredno preverjanje te hipoteze so potrebne nadaljnje študije. S tamoksifenom inducibilna, za fibroblaste specifična pogojno izločena mišja linija, uporabljena v tej študiji, pa omogoča brisanje aktivnih miofibroblastov, ki proizvajajo kolagen Txndc5in, ne glede na njihov izvor (tj. iz TEC ali endotelijskih celic). Ideja, da je fibroblastno specifična delecija Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)učinkovito olajšal razvoj in napredovanje po poškodbiledvičnafibrozapri miših torej ostane nespremenjen, ali TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)igra kakršno koli vlogo pri fibrogenezi ledvic, posredovani z EMT ali EndoMT.

Čeprav TGF-signalizacija na splošno velja za osrednjega posrednikaledvičnafibroza, je signalizacija TGF sama po sebi lahko bistvena za vzdrževanje homeostaze in zdravja ledvičnega tkiva. Pogojna delecija Tbgbr2 v ledvičnih tubularnih celicah na primer povzroči povečano signalizacijo NF-kB in vnetje ledvic (54). Izbris Tbgbr2 v zbiralnih kanalih poslabšaledvičnafibrozakot odgovor na UUO, po možnosti s krepitvijo parakrine signalizacije TGF med epitelnimi in intersticijskimi celicami (55). V študiji Neelisetty et al. Miši Tgfbr2 in Tenascin C-Cre/ERT*Tgfbr2M niso pokazale zaščite predledvična fibrozapovzročena z UUO ali aristolohično kislino (56), kar kaže na to, da razveljavitev signalizacije TGF v ledvičnih fibroblastih morda ne bo zadostovala za zmanjšanje popoškodbe.ledvičnafibroza. Tukaj smo pokazali, da Txndc5, specifičen za fibroblast (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)izbris (z uporabo Colla2-Cre/ERT2*Txndc5) (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)povzroči zmanjšano TGFBR1, signalno aktivnost TGF infibrozav ledvicah. Opažanje, da izbris Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5), vendar ne Tgfbr2, v ledvičnih fibroblastih/intersticijskih celicah zmanjšaledvičnafibrozapredlaga izbris Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)ima lahko dodatne antifibrotične učinke, ki so neodvisni od signalizacije TGF. Dejansko smo prej pokazali, da v srčnih fibroblastih TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5), kot PDI, spodbuja tudi fibrogenezo z olajšanjem zvijanja in proizvodnje proteinov ECM (17). Možno je tudi, da Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)delecija bi lahko povzročila dodatno inhibicijo fibrogenih signalnih poti, neodvisnih od TGF-receptorjev, kot so signalizacija PDGF, CCN2, Hedgehog in HIF-1 (57), s čimer se okrepijo njegovi antifibrotični učinki v ledvicah. Za neposredno preverjanje teh hipotez bodo potrebni nadaljnji poskusi.

Na koncu je ta študija razkrila bistveno in prej neprepoznano vlogo proteina ER TXNDC5, obogatenega z ledvičnimi fibroblasti (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)v patogeneziledvičnafibroza. Eksperimentalni dokazi kažejo, da TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)spodbujaledvičnafibrozas povečanjem TGF-signalne aktivnosti s povečanjem zvijanja in stabilnosti TGFBR1 v ledvičnih fibroblastih, kar vodi do čezmerne transdiferenciacije miofibroblastov, proliferacije in proizvodnje ECM. Ciljno brisanje Txndc5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)v ledvičnih fibroblastih ščiti pred razvojem in napredovanjem popoškodbeledvičnafibroza. Ti rezultati kažejo, da ciljanje na TXNDC5 (domena tioredoksina, ki vsebuje 5)bi lahko bil nov in učinkovit pristop k zdravljenju ali preprečevanjuledvična fibrozain CKD.

Referenca

1. Liu Y.ledvičnafibroza: nova spoznanja o patogenezi in terapevtiki. KidneyInt. 2006;69(2):213-217.

2. Cho MH.ledvičnafibroza.KoreanJPediatr. 2010;53(7):735-740.

3.Meng XM, et al.TGF-B:glavni regulatorfibroza.Nat Rev Nephrol.2016;12(6):325-338. 4.Liu BC, etal. Renaltubule injury: a gonilna sila proti kronični ledvični bolezni. Kidney Int 2018; 93 (3): 568-579.

5. Macconi D, et al. Ključni fibrogeni mediatorji: stari igralci. Sistem renin-angiotenzin. Kidney Int Suppl (2011).2014;4(1):58-64.

6. Yang L, et al. Posreduje zaustavitev epitelnih celic v G2/Mledvicafibrozapo poškodbi.NatMed. 2010;16(5):535-543.

7. Kendall RT, Feghali-Bostwick CA. Fibroblasti vfibroza: nove vloge in posredniki.Front Pharmacol.2014;5:123.

8. Strutz F, Zeisben M. Ledvični fibroblasti in miofibroblasti pri kronični ledvični bolezni.JAmSoc Nephrol.2006;17(11):2992-2998.

9. Thannidkal VJ. Staranje, antagonistična pleiotropija in fibrotična bolezen. Int JBiochem Cell Bol. 2010;42(9):1398-1400.

10. LeBleu VS, et al. Izvor in funkcija miofibroblastov vledvicafibroza. Nat Med. 2013;19(8):1047-1053.