2. del: Proteinurična kronična ledvična bolezen je povezana s spremenjeno življenjsko dobo rdečih krvnih celic, deformabilnost in presnovo

Za del 1 klikniteTUKAJ.

Kontakt: emily.li@wecistanche.com

Poškodbe ledvic, ki jih povzroči doxorubicin, spreminjajo življenjsko dobo, morfologijo in biofizične lastnosti

20 dni po indukciji zdravila DIN, kar sovpada z razvojem zmanjšanegadelovanje ledvic(slika 1b), fluorescenčna slika 5(6)-CFDA, SE,24, ki se hitro jemlje v RBC, je bila i.v. injiciran za pregled stopnje RBC očistek v navedenih časovnih točkah in vivo. Reprezentativni histogrami, prikazani na sliki 4a, kažejo na odstranitev označenih RBC iz obtoka in zamenjavo z neoblaščenimi RBC. Povečana izguba RBC je bila očitna že 3 dni po dajanju barve, očistek RBC pa je bil bistveno hitrejši v 129S1/SvImJ miši z DIN do dne 37. 41. dan so z17 % več RBC odstranili iz obtoka pri teh miših v primerjavi z zdravimi mišmi (slika 4b).

Cistancheizboljšatidelovanje ledvicinKoristiLedvice

Slike, posnete iz krvnega razmaza, so pokazale morfoloske spremembe RBC, posnete iz miši 129S1/SvImJ z DIN (slika 4c) in Nphs2Dipod mišmi (Dodatna slika S4A). Pri zdravih miših RBC-ji prikazujejo obliko biconcave diska. V 129S1/SvImJ miši z DIN smo opazili povečano število stomatocitov (rdeče zvezde), solzne celice (črni trikotnik), šistociti (črne točke) in mikrocitične celice (črna puščica) (slika 4c). Nphs2Dipod miši so pokazale povečan delež šistocitov (črne točke, Dopolnilna slika S4A, spodnja slika, leva stran), celice pa so bile polikromatske (Dodatna slika S4A, spodnja slika, desno).

Za nadaljnjo preiskavo funkcionalnih sprememb RBC so bile meritve deformabilnosti na 30. dan izvedene z uporabo ektacitometrije.³²RBC deformabilnost je bila znatno zmanjšana pri miših 129S1/SvImJ z DIN kot tudi pri miših Nphs2Dipod, kar kaže znižani indeks največje raztegljivosti (EImax) (slika 4d in dodatna slika S4B). 50% (SS1/2) EImaxa (slika 4e) in, Tako je odnos SS1/2 EImax (slika 4f) znatno povečan u mišem 129S1/SvImJ s DIN- om, kar kaže na čtije RBCs. SS1/2 EImaxa je bila podobna u Nphs2Dipod mišem (Dodatna slika S4C). Razmerje SS1/2 EImax se je v primerjavi z zdravimi mišmi C57BL/6 povečalo pri miših Nphs2Dipod; vendar razlika ni dosegla statističnega pomena (P 1/4 0,06) (dodatna slika S4D).

Ker izpostavljenost RBC hipertonim zunajcelijnim razmeram in vitro posnema osmotično okolje v ledvični meduli, se lahko na dan 30.³³Omin predstavlja osmolalitnost pri minimalni deformabilnosti RBC, onkraj katere bi RBC-ji lyse z nadaljnjim zmanjšanjem osmolarnosti. Vrednosti omina so bile višje pri miših 129S1/SvImJ z DIN in premaknjene na desno (slika 5a in d). Podobno nagnjenost k višjemu Ominu so opazili pri miših Nphs2Dipod (dodatna slika S4E). Vrednosti zdravila Ohyper, ki odražajo hidracijo celic, so bile pri miših 129S1/SvImJ z DIN (slika 5b) bistveno višje, vendar so bile podobne pri miših Nphs2Dipod in njihovih ustreznih kontrolnih miših (Dodatna slika S4F). Največja deformabilnost (EImax) pri izotonici je točka, na kateri so celice dokončale največjo eliptičnost. EImax pri izotonici je bil pri miših 129S1/SvImJ znatno zmanjšan z DIN (slika 5c), vendar ni pokazal razlik pri miših Nphs2Dipod v primerjavi z zdravimi mišmi C57BL/6 (Dodatna slika S4G). Na splošno ti rezultati kažejo na zmanjšano integriteto in elastičnost membrane, vendar tudi obliko spremembe v 129S1/ SvImJ in Nphs2Dipod miši, kot tudi višja osmotska krhkost RBC iz 129S1/SvImJ miši z DIN.

RBC se presnovno reprogramijo med proteinurično boleznijo ledvic pri miših

Da bi bolje razumeli molekularne prilagoditve, povezane s spremembami RBC izobilja in morfologije kot funkcije poškodbe ledvic, so RBC iz 129S1/SvImJ miši z DIN in Nphs2Dipod mišmi analizirali presnovo na osnovi mase spektrometrije (slika 6a in dopolnilna slika S5A). S tem pristopom so določili relativne ravni 256 presnovkov za miši 129S1/SvImJ in Nphs2Dipod miši. Za sistematično analizo teh podatkov so bile izvedene multivariateanalize, vključno z delnimi najmanj kvadrati diskriminantne analize in hierarhično analizo gruče. Zanimivo je, da je delno najmanj kvadratov diskriminantna analiza RBC metabolomov iz obeh modelov razkrila podobne vzorce gruče.

Čeprav so se vzorci v času vzorčne indukcije združili z zdravimi vzorci iz vseh časovnih točk, so se vzorci nefrotičnih miši združili neodvisno od zdravih kontrolnih vzorcev skupaj s komponento 1 (slika 6b in dodatna slika S5B). V skladu z vzorci gručevanja, ki so vidni v 2 modelih, je hierarhična analiza podatkov o metabolomiji za vsak model izpostavila podobne trende za metabolite, ki sodelujejo pri upravljanju oksidativnega stresa, pa tudi jedrski tidi, aminokisline, akrilkarnitini in maščobne kisline (slika 6c in dopolnilne številke S5C, S6 in S7). Na primer, ravni allantoina, purinov katabolit in označevalec oksidativnega stresa v RBC,³⁴in zmanjšan glutation, ki se je skozi čas bistveno nabral v obeh modelih nefrotične miške, kar kaže na stalno nastajanje reaktivnih vrst kisika in aktivacijo antioksidantnega glutaionskega sistema (slika 6d in dopolnilna slika S5D). Prav tako so se vrednosti koencima A (CoA) prekor pantotenata nabrale skozi čas (slika 6e in dodatna slika S5E).

Podobni vzorci so bili očitni v stopnjah proste maščobne kisline heksadekenoinska kislina (C16:1), oktadekenoinska kislina (C18:1) in docosapentaenoinska kislina (C22:5), čeprav je imel vsak model edinstvene časovne vzorce (slika 6f in dodatna slika S5F).

Na vrhu maščobnih kislin, Akrilkarnitini, vključno s hidroksioktanoil-karnitinom (AC C8-OH), hidroksidekanoil-karnitin (AC C10-OH), i dodekanoil-karnitin (AC C12:1), reagirali so i na indukcijo proteinurične nefropatije u oba modela (slika 6g i Dodatna slika S5G).

Te ugotovitve kažejo, da je treba pri indukciji proteinuričnihbolezni ledvicpri 2 podobnih modelih miši lahko povečana raven oksidativnega stresa povzroči poškodbe akrilnih verig na membranskih lipidih. Ker so RBC-ji brez zmogljivosti za sintezo novih lipidov, uporabljajo sistem, ki je odvisen od odstranitve poškodovanih akrilnih verig, ki jih posredovano fosfolipaso in nadomesti z nepoškodovalnih maščobnih kislin. Ta sistem je odvisen od aktiviranja akrilne verige s konjugacijo s coA, ki vzpostavlja ravnotežje z acilcarnitinom za zamenjavo membrane36 (slika 6h in dodatna slika S5H).

Proteinurični CKD bolniki z anemija prikaz povečan rBC smrt

Za potrditev, da se RBC, ki izpostavljajo PS, pojavi tudi v humani CKD, kot je opisano prej,37 smo analizirali vzorce krvi od 25 bolnikov, ki jih zdravi naša ambulanta. Da bi se ujemali z modeli miške, ki predstavljajo nefrotični sindrom z ohranjenim GFR v prvih 10 dneh, A nato napredni CKD s reduciranim GFR od 20. dan pa dalje (slika 1 i Dodatna slika S2), analizirali smo 10 bolnikov s primarnim nefrotičnim sindromom, ki predstavlja proteine CKD s konzerviranim GFR (>60 ml/min na 1,73 m2) i 15 bolnikov s CKD-om s proteinurijama nefrotskih dometa i GFR<60 ml/min="" per="" 1.73="">². Značilnosti bolnika so prikazane v preglednici 1. Anemija, povezana z ledvično boleznijo, kot je opredeljena s koncentracijo hemoglobina<13.5 g/dl="" in="" men="" and=""><12 g/dl="" in="" women,="" was="" observed="" in="" 4="" of="" the="" 10="" primary="" nephrotic="" patients="" (red="" triangles="" in="" figure="" 7),="" whereas="" 14="" of="" 15="" ckd="" patients="" with="" nephrotic-range="" proteinuria="" and="" reduced="" gfr="" were="" anemic="" (figure="" 7a).="" in="" the="" latter="" group,="" plasma="" epo="" concentrations="" and="" reticulocyte="" production="" index="" were="" not="" increased="" (figure="" 7b="" and="" c),="" consistent="" with="" reduced="" erythropoiesis.="" in="" fluorescence-activated="" cell="" sorting="" analysis,="" primary="" nephrotic="" patients="" and="" patients="" with="" advanced="" ckd="" had="" a="" higher="" rate="" of="" ps-exposing="" cells="" (mean,="" 1.0%="" 0.3%="" and="" 1.4%="" 0.7%,="" respectively)="" compared="" with="" healthy="" subjects="" (mean,="" 0.6%="" 0.1%;="" figure="" 7d).="" rbc="" cell="" death="" in="" patients="" with="" primary="" nephrotic="" syndrome="" and="" advanced="" ckd="" was="" triggered="" by="" higher="" levels="" of="" reactive="" oxygen="" species="" (figure="" 7e)="" and="" increased="" ceramide="" levels="" (figure="" 7f).="" augmented="" intracellular="" calcium="" concentration="" was="" found="" in="" patients="" with="" advanced="" ckd="" (figure="">

Humani RBC pri bolnikih s primarnim nefrotičnim sindromom in napredovalim CKD so pokazali morfološke spremembe, kot so opazili pri modelih miške (slika 4c in 7j–l ter Dopolnilna slika S4A). Čeprav je bila RBC morfologija normalna pri kontrolah, so imeli anemični bolniki s primarnim nefrotičnim sindromom in napredovalimi bolniki s CKD povečano število celic solz (črni trikotniki) in ehinociti (črni križi) (slika 7k in l). Poleg tega so se ciljne celice pojavile pri primarnih nefrotičnih bolnikih z anemijo in pri bolnikih z napredovalo CKD (rdeči križi; slika 7k in l). Vse skupine bolnikov, vključno s primarnimi nefrotičnimi bolniki brez anemije, so imele povečan delež sferocit (modre puščice; Slika 7j–l). Za analizo deformabilnosti človeških RBC so izvedli ektacitometrijo. V primerjavi z zdravimi kontrolami je bila največja deformabilnost (EImax) zmanjšana pri bolnikih z napredovalim CKD (slika 7h); EImax je bil pri bolnikih s primarnim nefrotičnim sindromom nižji, ne da bi dosegel statistični pomen (slika 7h). Parametri SS1/2, Omin, Ohyper in EImax pri izotonici niso bili bistveno različni zdravi nadzori, primarni nefrotični bolniki in bolniki z napredovalim CKD (dodatna slika S8A–D).

Koristi cistancheledvic in pomoč pri CKD.

RAZPRAVO

V sedanji študiji so bili razkriti novi patofiziološki mehanizmi, ki vodijo do anemije, povezane z ledvicami, pri 2 modelihbolezni ledvics hudo okvarjenim delovanjemdelovanje ledvic. Naša študija kaže, da je v teh modelih anemija posledica zmanjšane življenjske dobe RBC, ki se sproži z izpostavljenostjo PS in pospešenim phagocytic očistek. Zanimivo, anemija pri teh miših se je razvila kljub stimulirani eritropoezi, kar kaže, da bi bila zmanjšana življenjska doba RBC, s povečano smrtjo RBC celic, lahko alternativna razlaga za te ugotovitve. V nasprotju z bolniki z CKD z anemijo (slika 77) je za oba modela miši značilna povečana koncentracija EPO v plazmi. To je mogoče zaslediti z ohranjanjem sposobnosti izločanja EPO v teh modelih, ki verjetno prizanesejo celicam, ki izločajo EPO, ki se nahajajo v intersticiju ledvice. Povečano izločanje EPO v teh modelih pa ne izniči zaključka, da je smrt celic RBC glavni akter pri patogenezi anemije, povezane z ledvično boleznijo. Nasprotno, stimulacija eritropoeje s povečanim izločanje EPO se lahko šteje kot kompenzacijski mehanizem za povečanje RBC smrti, ki jo povzročiodpoved ledvicv teh modelih. Po teh linijah so v drugem proteinuričnem modelu miške z anemijo nedavno opazili povečano ekstrameduliarno eritropoezo s povečanim volumnom vranice.³⁸

Pri bolnikih z proteinursko CKD in sočasno anemijo smo opazili tudi povečan odstotek RBC, ki izpostavljajo PS, skupaj z višjo ravnjo reaktivnih vrst kisika in ceramida. To kaže, da je pospešena smrt RBC lahko vključena v patogenezo ledvične bolezni povezane anemije pri človeku CKD. Koncentracije EPO v plazmi in indeks proizvodnje retikulocitov pri bolnikih z anemično CKD niso bile povečane, kar kaže na zmanjšano eritropoejo, ki naj bi v skladu s smrtjo RBC poslabšala anemijo, povezano z ledvicami. Razlogi za izgubo EPO izločanja ledvic pri človeku CKD ostajajo nejasni. Izjemno, čeprav vsi bolniki z normalno GFR niso imeli anemije, so bili vsi bolniki z zmanjšanim GFR anemični, kar kaže na učinek dolgotrajne in napredne CKD. Zlasti je mogoče relativni primanjkljaj EPO v CKD premagati z uporabo novega razreda zaviralcev prolyl hidroksilaze,³⁹ki kaže na perturbiranje senzorja kisika kot možnega vzroka za hiposekrecijo EPO.

Cistancheizboljšatidelovanje ledvicin pomoč pri CKD.

Naši podatki dokazujejo zniževanje RBC deformabilnosti pri obeh miših modelih proteinurične nefropatije, ki je lahko neposredno povezana z zvišano citoplazmo Ca2þ ravni.⁴⁰Skupaj bi lahko ti mehanizmi delovali usklajeno, da bi olajšali indukcijo smrti celic RBC in odstranitev seneste in poškodovanih RBC iz krvnega obtoka.¹⁵Poleg tega smo opazili presnovno reprogramiranje v teh celicah, kar kaže na oksidativni stres in preusmerjanje membranskih lipidov. Čeprav coA in acyl-CoA v teh vzorcih nista bila neposredno izmerjena, se v RBC aktivno pretvorita v akrilkarnitine s karnitin palmitoil transferasom.³⁶Kopičenje ravni slednjega sestavljenega razreda kaže na aktivacijo teh mehanizmov v nefropatiji, saj se ti presnovki ne prenašajo takoj po membranah RBC.⁴¹V dodatno podporo smo opazili kopičenje v obeh modelih predhodkov COA, vključno s pantotenati, ki se⁴²in metabolizirane⁴³RBC, vzporedno s povečanjem prostih maščobnih kislin in zniževanje prostega karnitina. Zanimivo je, da smo že ugotovili, da se te spremembe pojavljajo v povezavi s suprafiziološkimi stopnjami znotrajcelijnega Ca2þ.¹⁶Čeprav so bili ti rezultati ustvarjeni ex vivo, tu poročamo o podobnih odzivih in vivo. Poleg tega so akrilkarnitini sposobni neposredno moduliranje membranskih lastnosti⁴⁴in korelator z RBC deformabilnostjo^,45, kot tudi osmotsko in oksidativno hemolizo.⁴⁶Neupravičen prosti karnitin, spodbuja deformabilnost membrane s posredovanjem interakcij med membranskih beljakovin.⁴⁷Naša opažanja znatno zmanjšane ravni karnitin v RBC od miši z nefropatijo, verjetno zaradi večje porabe za proizvodnjo akrilkarnitinov, lahko prispevajo k okvarjenim reološkim parametrom, ki smo jih opazili vzporedno.

Naše ugotovitve kažejo, da so skupni mehanizmi, ki vodijo do smrti RBC pri miših s pomanjkanjem DIN in podocina, ki so lahko povezani tako z proteinurijo nefrotskega razpona kot, kar je še pomembneje, razvojem hudihodpoved ledvicv modelih miške, opaženih od 20. Pri ljudeh je napredni CKD z zmanjšanim GFR močan napovedovatelj anemije,⁴⁸in stimulacija RBC smrti je lahko povezana z uremično milieu. Treba je priznati, da bi lahko pri napredni CKD v igro prišli številni dejavniki in derangementi in spodbujali anemijo, povezano z ledvično boleznijo. Prispevek težke proteinurija k stimulaciji RBC smrti ostaja nejaven, vendar pa, čeprav ni dokazano, lahko vključuje dejavnike, ki se izgubijo v urinu, kot so transferrin ali drugi, ki urejajo presnovo RBC.⁴⁹Trenutno zdravljenje z ledvično boleznijo povezano anemijo se osredotoča na povečanje eritropoeza z železom ali EPO nadomestitev,⁵⁰z uporabo peroralnih stabilizatorjev beljakovin, ki ne povzročijo hipoksije,⁵¹peroralno ali i.v. dajanje železa.⁵²Vendar pa ta zdravljenja ne obravnavajo povečane RBC smrti. V prejšnji presečni študiji pri bolnikih s hemodializo in peritonealno dializo smo ugotovili, da so bolnike z višjim odstotkom RBC, ki so izpostavljeni PS, zdravili z višjimi odmerki EPO.¹⁴Zato amelioration RBC celice smrt obljublja, da bo možen terapevtski pristop pri zdravljenju ledvične bolezni povezane anemije. V tem smislu je za zaviralski učinek različnih farmakoloških učinkov na smrt celic RBC53 potrebno nadaljnje študije na ljudeh in živalih.

Za zaključek spremenjena celična presnova prispeva k disfunkciji RBC, povečani RBC smrti in s tem anemija v mišje modele proteinuric CKD, kljub povečani ravni EPO v serumu. Ugotovitve te študije lahko delno pojasnijo mehanizme anemije, povezane s CKD pri ljudeh.

Cistanche Koristidelovanje ledvic in pomoč pri CKD.

RAZKRITJE

Čeprav ni povezana z vsebino člankov, sta ADA in TN ustanovitelja družbe Omix Technologies, Inc. Vsi drugi avtorji niso razglasili nobenih nasprotnih interesov.

IZJAVA O PODATKIH

Podatki bodo na voljo na razumno zahtevo.

POTRDILA

Avtorji priznavajo strokovno tehnično pomoč Andree Janesse. Te študije so bile podprte z donacijo nemške raziskovalne fundacije RB (BI 2149/2-1) in FA (AR 1092/2-2). LS je podprla štipendija Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung (IZKF) medicinske fakultete univerze Tübingen. SMQ so podprli viri kanadskih krvnih služb. Kot pogoj za financiranje kanadske vlade mora to poročilo vsebovati izjavo "Stališča, izražena v tem poročilu, ne predstavljajo nujno stališča zvezne vlade Kanade."

PRISPEVKI AVTORJA

RB in FA sta zasnoval študijo. Zbiranje podatkov so izvedli RB, TN, MG, TD, DE, MW, LS, MX, JMB, MZK, KO, LK, IG-M in BF.

Statistične analize so izvedli RB, TN, MG, TD, LS, JMB, LK, IG-M in ADh; in številke so ustvarili RB, TN, MZK, IG-M, LQ- M, BF in ADh. RB, TN, ADA, MG, BNB, LS, AS, TB, MS, ALB, FG, SMQ,

in FA razlagala podatke. Rokopis so napisali, pregledali in uredili RB, TN, ADA, MG, BNB, TB, ALB, FG, SMQ in FA.

DOPOLNILNO GRADIVO

Dodatna datoteka (PDF)

Dodatni materiali in metode.

Slika S1. Eksperimentalna zasnova študij v 129S1/SvImJ in Nphs2Dipod miši.

Slika S2. Brisanje podocina izraz in znaki nefrotični sindrom pri Nphs2Dipod miši.

Slika S3. Zmanjšana stopnja preživetja rdečih krvnih celic pri eksperimentalnem nefrotičnem sindromu pri miših Nphs2Dipod.

Slika S4. Spremenjena morfologija in zmanjšana deformabilnost rdečih krvnih celic pri miših Nphs2Dipod.

Slika S5. Metabolomika kaže kopičenje oksidativnega stresa in aktivacijo membranskega preureditve lipida znotraj rdečih krvnih celic pri miših Nphs2Dipod.

Slika S6. Metabolomika kaže spremenjeno presnovo v rdečih krvnih celicah, pridobljenih iz miši 129S1/SvImJ.

Slika S7. Metabolomika kaže na spremenjeno presnovo v rdečih krvnih celicah, ki jih prejemajo miši Nphs2Dipod.

Slika S8. Stisnjeni stres pri polovici največje deformabilnosti rdečih krvnih celic (RBC) in RBC osmotske občutljivosti se pri primarnem nefrotičnem sindromu in napredovalih bolnikih s kronično ledvično boleznijo (CKD) ne razlikujeta bistveno.

SKLICEVANJA

1. Finkelstein FO, Story K, Firanek C, et al. Z zdravjem povezana kakovost življenja in raven hemoglobina pri bolnikih s kronično ledvično boleznijo. Clin J Am Soc Nephrol. 2009;4:33–38.

2. Efstratiadis G, Konstantinou D, Chytas I, et al. Sindrom kardio-ledvične anemije. Hippokratia. 2008;12:11–16.

3. Staples AO, Wong CS, Smith JM, et al. Anemija in tveganje hospitalizacije pri pediatrični kronični ledvični bolezni. Clin J Am Soc Nephrol. 2009;4: 48–56.

4. Kurella Tamura M, Vittinghoff E, Yang J, et al. anemija in tveganje za kognitivni upad kronične ledvične bolezni. BMC Nephrol. 2016;17:13.

5. Toft G, Heide-Jørgensen U, van Haalen H, et al. Anemija in klinični izidi pri bolnikih z nedializo odvisnimi ali dializo odvisnimi od hude kronične ledvične bolezni: danska študija, ki temelji na populaciji. J Nephrol. 2020;33:147–156.

6. Geddes CC. Patofiziologija ledvične anemija. Presaditev klica nefrol. 2018;34:921–922.

7. Artunc F, Risler T. Koncentracije eritropoetina v serumu in odzivi na anemijo pri bolnikih s kronično ledvično boleznijo ali brez nje. Presaditev klica nefrol. 2007;22:2900–2908.

8. Erslev AJ, Besarab A. Eritropoetin v patogenezi in zdravljenju anemije kronične ledvične odpovedi. Ledvica Int. 1997;51:622–630.

9. Wish JB, Aronoff GR, Bacon BR, et al. Pozitivno ravnovesje železa pri kronični bolezni ledvic: koliko je preveč in kako povedati? Am J Nephrol. 2018;47:72–83.

Howard RL, Buddington B, Alfrey AC. Sečni albumin, transferrin in izločanje železa pri sladkornih bolnikih. Ledvica Int. 1991;40:923–926.

In itd.