Četrti del DsbA-L sodeluje z VDAC1 pri mitohondrijsko posredovani apoptozi tubularnih celic in prispeva k napredovanju akutne ledvične bolezni

Diskusija

Nedavne študije so pokazale, da je DsbA-L zaviral visoke ravni glukoze (HG), ki jih povzroča apoptoza ledvičnih tubularnih celic in poškodba mitohondrijev pri diabetični nefropatiji (DN) (18, 37). V trenutni študiji smo dokazali, da je bila ekspresija DsbA-L inducirana po zdravljenju z I/R v celicah BUMPT in ledvicah miši in bolnikov (slika 1). Ti rezultati so potrdili rezultate prejšnjega članka, ki je poročal o izražanju DsbA-L v mitohondrijih v ledvičnih celicah (slika 5).22 Funkcionalno smo ugotovili, da apoptoza ledvičnih celic, ki jo posreduje DsbA-L, in poškodbe mitohondrijev spodbujata napredovanje AKI, če jo povzročijo ishemija, VAN in CLP (sliki 2, S1 in S3). Vendar je bilo to delovanje nasprotno od DsbA-L pri apoptozi ledvičnih celic, ki jo povzroča HG. Ta razlika je lahko povezana z dejavniki, ki povzročajo škodo, in vrsto bolezni. Mehansko smo ugotovili, da je DsbA-L medsebojno deloval z VDAC1 v mitohondrijih ledvičnih celic in nato povzročil apoptozo. Te ugotovitve so dodatno potrdili bolniki z AKI, ki jih povzroča ishemija ali akutni intersticijski nefritis (AIN) (slika S8). Skupaj so ti podatki pokazali, da bi lahko DsbA-L veljal za nov intervencijski cilj za AKI.

Kliknite tukaj, če želite izvedeti o prednostih Cistanche

Prejšnja dela so poročala, da ima DsbA-L ključni zaščitni učinek na ledvice pri DN.37 V nasprotju s tem je naša sedanja študija pokazala, da je DsbA-L posredoval pri napredovanju ledvične fibroze pri UUO.22 Vendar pa vloga DsbA-L AKI ostaja večinoma neznano. V trenutni študiji smo ugotovili, da je DsbA-L posredoval pri napredovanju AKI. Te ugotovitve je podprlo več vrst dokazov. Prvič, PT-DsbA-L-KO je opazno oslabil ishemično AKI (slika 2). Drugič, knockdown DsbA-L je zmanjšal I/R-inducirano apoptozo v celicah BUMPT; v nasprotju s tem je bil ta učinek okrepljen s prekomerno ekspresijo DsbA-L (slika 3). Tretjič, PT-DsbA-L-KO je izboljšal AKI, ki ga povzroča VAN in CLP (sliki S1 in S3). Skupaj so ti podatki zagotovili trdne dokaze za potrditev, da ima izražanje DsbA-L v proksimalnih ledvičnih tubulih ključno vlogo pri AKI.

Cistanche tubulosa

VDAC1, večnamenski protein, ima ključno vlogo pri homeostazi Ca2 plus, oksidativnem stresu in mitohondrijsko posredovani apoptozi.19,38- 40 Vse več raziskav poroča, da VDAC1 posreduje pri napredovanju raka, nevrodegeneraciji, in miokardna I/R poškodba.41- 43 Vendar je zelo malo znanega o vlogi VDAC1 pri bolezni ledvic. Nedavni članek je pokazal, da je globalna delecija VDAC1 blokirala morfološko okrevanje v proksimalnih tubulih, izboljšanje delovanja ledvic in okrepljeno ledvično fibrozo po ishemični poškodbi. 44 Vendar ostaja vloga VDAC1 v ledvičnih tubulih med ishemično poškodbo nejasna. V tej študiji smo dokazali, da je ishemična poškodba povzročila izražanje VDAC1 in vitro in povečala napredovanje AKI. Več vrst dokazov podpira vlogo VDAC1 pri miših AKI:1 PT-VDAC1-KO, ki kažejo opazno oslabitev AKI, ki jo povzroči I/R (slika 9) 2; inhibicija VDAC1 je zavrla apoptozo, ki jo povzroča I/R, v celicah BUMPT (slika 6) 3; CLP in AKI, povzročena z VAN, sta bila oslabljena s PT-VDAC1-KO (sliki S2 in S3). Poleg tega je globalni izpad VDAC1 preprečil popravilo mitohondrijske poškodbe, ki jo je povzročil I/R.44 Naša študija je pokazala, da je inhibicija VDAC1 izrazito oslabila apoptozo v ledvičnih celicah in mitohondrijsko poškodbo, ki jo povzroči ishemična poškodba ter modeli poškodbe CLP in VAN , kar je razvidno iz nižje stopnje apoptoze, zmanjšanih ravni mitohondrijske poškodbe, zmanjšanih ravni razcepljene kaspaze-3, manjšega obsega kopičenja Bax v mitohondrijih in nižjih ravni sproščanja Cyt-c v citosol (slika S1, S2 in S4). Vendar mehanizem regulacije VDAC1 za apoptozo ledvičnih celic, ki jo povzroča I/R, v trenutni študiji ostaja nejasen, kar nas je spodbudilo k nadaljnjemu raziskovanju v prihodnjih študijah. Skupaj ti podatki podpirajo dejstvo, da je izražanje VDAC1 v ledvičnih proksimalnih tubulih vključeno v napredovanje AKI.

Cistanche dodatek

Vloga DsbA-L pri AKI je odvisna predvsem od VDAC1. Najprej so miši PT-DsbA-L KO pokazale izrazito oslabitev ekspresije VDAC1 pri AKI, ki jo povzroči VAN in CLP (sliki S1 in S3). V nasprotju s tem siRNA VDAC1 ali PT-VDAC1-KO nista vplivala na izražanje VDAC1 (slike 6, S2 in S4). Drugič, prekomerna ekspresija DsbA-L je povečala napredovanje AKI, ki ga povzroči I/R, ki ga spremlja povečana raven apoptoze ledvičnih celic; ta učinek je bil opazno zmanjšan pri miših PTDsbA-L KO (slika S2). Tretjič, PT-DsbA-L KO oslabljena ishemična poškodba; to je bilo obrnjeno s prekomerno ekspresijo VDAC1 (slika 10). Četrtič, DsbA-L siRNA je izrazito oslabila apoptozo celic HK-2, ki jo povzroča I/R, ta učinek je bil obrnjen s prekomerno ekspresijo plazmida VDAC1 (slika S6a-h). Petič, siRNA VDAC1 je opazno izboljšala apoptozo celic HK-2, kar ni bilo okrepljeno s prekomerno ekspresijo plazmida DsbA-L (slika S7a-h). Ti podatki so močno podprli dejstvo, da DsbA-L posreduje pri napredovanju AKI z uravnavanjem VDAC1. Ali DsbA-L neposredno uravnava izražanje VDAC1, je treba nadalje raziskati. V tej študiji naši rezultati co-IP kažejo, da je DsbA-L medsebojno deloval z VDAC1 v mitohondrijih tako kontrolnih kot I/R skupin iz celic BUMPT in ledvic miši in bolnikov (slika 1 a in b). Ko-lokalizacija DsbA-L in VDAC1 je dodatno potrdila rezultate, ki izhajajo iz co-IP (slika 5). Ti poskusi niso mogli v celoti preveriti neposredne interakcije med DsbA-L in VDAC1. Napoved bioinformatike v kombinaciji z našimi poskusi IP je pokazala, da je DsbA-L medsebojno deloval z aminokislinama 9-13 in 22-27 proteina VDAC1 (slika 5 c-g). Tako naši podatki kažejo, da je DsbA-L neposredno sodeloval z VDAC1, da bi induciral apoptozo ledvičnih celic in nato spodbudil napredovanje AKI. Poleg tega je prejšnja študija poročala, da so imeli mitohondriji ključno vlogo pri patogenezi in okrevanju med AKI.45- 48 Podatki so torej tudi nakazovali, da bi lahko interakcijo DsbA-L z VDAC1 obravnavali kot potencialno terapevtsko tarčo za ublažitev patološkega mitohondrijske učinke, ki jih povzroča AKI.

Herba Cistanche

Če povzamemo, smo pokazali, da so miši DsbA-L KO, specifične za proksimalne tubule, pokazale oslabitev I/R, CLP- in VAN-inducirane AKI. Zanimivo je, da smo tudi ugotovili, da ima VDAC1 podobno funkcijo kot DsbA-L. Mehansko je DsbA-L sodeloval z VDAC1 in nato povzročil apoptozo v ledvičnih celicah. Podatki, pridobljeni iz ishemičnih tkiv in tkiv AIN, so pokazali, da je lahko os DsbA-L/VDAC1 vpletena v AKI pri ljudeh. Naša trenutna študija dokazuje, da lahko ta signalna pot predstavlja terapevtsko tarčo za AKI.

Izvleček Cistanche

Reference

36 Briones R, Weichbrodt C, Paltrinieri L, et al. Napetostna odvisnost konformacijske dinamike in podprevodnih stanj VDAC-1. Biophys J. 2016; 111 (6): 1223–1234.

37 Gao P, Yang M, Chen X, Xiong S, Liu J, Sun L. Pomanjkanje DsbA-L poslabša mitohondrijsko disfunkcijo tubularnih celic pri diabetični bolezni ledvic. Clin Sci (Lond). 2020; 134 (7): 677–694.

38 Shoshan-Barmatz V, Krelin Y, Chen Q. VDAC1 kot igralec pri mitohondrijsko posredovani apoptozi in tarča za modulacijo apoptoze. Curr Med Chem. 2017; 24 (40): 4435–4446.

39 Ham SJ, Lee D, Yoo H, Jun K, Shin H, Chung J. Odločitev med mitofagijo in apoptozo s Parkinom prek vseprisotnosti VDAC1. Proc Natl Acad Sci USA. 2020; 117 (8): 4281–4291.

40 Shoshan-Barmatz V, Krelin Y, Shteinfer-Kuzmine A. Funkcija VDAC1 v Ca(2 plus) homeostazi ter življenju in smrti celic v zdravju in bolezni. celični kalcij. 2018; 69: 81–100.

41 Magri A, Reina S, De Pinto V. VDAC1 kot farmakološka tarča pri raku in nevrodegeneraciji: osredotočite se na njegovo vlogo pri apoptozi. Front Chem. 2018; 6: 108.

42 Zhou H, Zhang Y, Hu S, et al. Melatonin ščiti srčno mikrovaskulaturo pred ishemijo/reperfuzijsko poškodbo z zaviranjem mitohondrijske fisije-VDAC1-HK2-mPTP-mitofagijske osi. J Pineal Res. 2017;63(1).

43 Lin D, Cui B, Ren J, Ma J. Regulacija VDAC1 prispeva k kardioprotektivnim učinkom fenciklidinijevega klorida med miokardno ishemijo/reperfuzijo. Exp Cell Res. 2018; 367 (2): 257–263.

44 Nowak G, Megyesi J, Craigen WJ. Delecija VDAC1 ovira okrevanje mitohondrijskih in ledvičnih funkcij po akutni poškodbi ledvic. Biomolekule. 2020; 10 (4): 585–607.

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

46 Sun J, Zhang J, Tian J, et al. Mitohondriji pri AKI, povzročeni s sepso. J Am Soc Nephrol. 2019; 30 (7): 1151–1161.

47 Tang C, Cai J, Yin XM, Weinberg JM, Venkatachalam MA, Dong Z. Kontrola kakovosti mitohondrijev pri poškodbah in popravljanju ledvic. Nat Rev Nephrol. 2021; 17 (5): 299–318.

48 Jiang M, Bai M, Lei J, et al. Mitohondrijska disfunkcija in prehod AKI na 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 in Dongshan Zhang a,b *

Oddelek za nujno medicino, Ljudska republika Kitajska

b Inštitut za nujno medicino in težke bolezni, Druga bolnišnica Xiangya, Central South University, Changsha, Hunan 410011, Ljudska republika Kitajska

c Oddelek za oftalmologijo, Ljudska republika Kitajska

d Oddelek za urinsko kirurgijo, Ljudska republika Kitajska

e Oddelek za prsno kirurgijo, Ljudska republika Kitajska

f Oddelek za splošno kirurgijo, druga bolnišnica Xiangya, Ljudska republika Kitajska

g Oddelek za javno zdravje, Central South University, Changsha, Hunan, Ljudska republika Kitajska

h Oddelek za endokrinologijo, Ljudska bolnišnica Shenzhen, Druga klinična medicinska fakulteta Univerze Jinan, Prva pridružena bolnišnica Južne univerze za znanost in tehnologijo, Shenzhen, Ljudska republika Kitajska

1 Xiaozhou Li in Jian Pan sta enako prispevala k tej študiji