Zdravljenje z metforminom pri podganah ustavi napredovanje ugotovljene nediabetične kronične ledvične bolezni Ⅲ

RAZPRAVA

Po desetletjih raziskav,CKDše naprej aglobalno zdravstveno vprašanjepri večini bolnikov je diagnoza postavljena, ko je KLB že ugotovljena (stopnje 2–3a ali celo 3b–4). Čeprav azdrav način življenja in pravilno vodenje sladkorne bolezniinvisok krvni tlaklahko prepreči nastanek ozupočasni napredovanje kronične ledvične bolezni, ni učinkovitega zdravljenja. V tej študiji je metformin pokazal močan učinekterapevtska učinkovitostz zaustavitvijo napredovanja ugotovljene KLB v anz adeninom povzročena kronična ledvična bolezenpodganji model. Dokazano je, da preventivno zdravljenje z metforminomohrani delovanje ledvicpri diabetičnih in nediabetičnih modelih glodalcev s kronično ledvično boleznijo.37,38 Poleg tega smo pred kratkim dokazali, da je pri podganjem modelu kronične ledvične bolezni, povzročene z adeninom, mineralne in kostne motnje preventivno zdravljenje z metforminom oslabilo razvoj hude kronične ledvične bolezni ter posledične vaskulature in kosti. komorbidnosti.14 Vendar pa je podatkov o njegovem potencialu kot terapevtskega zdravila malo.

NOVA ZELIŠČNA FORMULACIJA ZAUPOČASNITE NAPREDOVANJE KBL

Slika 8|Analiza prevelike zastopanosti seznama primarnih diferencialno izraženih beljakovin (DEP). Dolžina palice predstavlja pomembnost poti. Poleg tega svetlejša kot je barva, pomembnejša je pot

Nedavno so Borges et al.39 raziskovali terapevtski učinek metformina v modelu vmesne nefrektomije. Zdravljenje z metforminom (300 mg/kg, v pitni vodi) se je začelo 30 dni po začetku modela, ko so opazili višji sistolični krvni tlak in albuminurijo, čeprav ni bilo povečanih ravni kreatinina v serumu. Po 120 dneh zdravljenja z metforminom so opazili nižji krvni tlak, albuminurijo in manjšo intersticijsko ledvično fibrozo, medtem ko ni bilo ugodnega učinka metformina na ravni serumskega kreatinina.39 Čeprav ta študija potrjuje ugoden vpliv metformina na disfunkcionalno ledvico, je model je bil preblag in s prepočasnim napredovanjem, da bi neposredno sklepali o resničnem terapevtskem potencialu metformina. V našem modelu kronične ledvične bolezni, povzročene z adeninom, pri podganah je bila blaga do zmerna kronična ledvična bolezen potrjena na začetku zdravljenja s 2- do 3--kratnim povečanjem serumskega kreatinina po 4 tednih in 3- do 4-kratno povečanje vrednosti kreatinina v serumu po 5 tednih adeninske diete, kar ustreza kategoriji GFR od G2 do G3 oziroma kategoriji G3. Po 8 in 9 tednih adeninske diete so pri živalih, zdravljenih z vehiklom, opazili hudo ledvično okvaro (tj. 10--kratno povečanje serumskega kreatinina v primerjavi z izhodiščnimi vrednostmi), kar ustreza kategoriji GFR G4 do G5 (tj. , končna stopnja ledvične bolezni) in potrjevanje progresivnega funkcionalnega upada v tem modelu. Zdravljenje z metforminom, ki se je začelo z blagim (4 tedni) in celo zmernim (5 tednov) nastopom kronične ledvične bolezni, je pomembno (P <0,0001) zaščitilo podgane, izpostavljene adeninu, pred razvojem proti hudi kronični ledvični bolezni. V skladu z zmanjšanim delovanjem ledvic pri živalih, zdravljenih z vehiklom, so bile ravni kalcija in fosforja v serumu neuravnotežene, kar je povzročilo hiperfosfatemijo in hipokalcemijo, povezano s KLB. Skupaj z zaustavitvijo upada ledvične funkcije je metformin privedel do normalizacije mineralne homeostaze in s tem razširil svoje obetajoče terapevtske implikacije na sočasne bolezni, povezane s kronično ledvično boleznijo.14 Trenutna študija kaže, da lahko terapevtsko zdravljenje z metforminom ustavi napredovanje že uveljavljene kronične ledvične bolezni pri bolnikih, ki jih povzroča adenin. CKD podganji model. Prenos stopnje ledvične disfunkcije v naši študiji na podganah na človeško populacijo kronične ledvične bolezni kaže, da bi moral biti metformin sposoben ustaviti napredovanje kronične ledvične bolezni po njeni diagnozi v stopnjah 2 do 3, pri čemer se je treba izogniti ali vsaj odložiti drastičnim posegom, kot je dializa.

Slika 10|Učinek metformina na Yap1 in njegove cilje na rastni faktor vezivnega tkiva (Ctgf) in s cisteinom bogat angiogenski induktor 61 (Cyr61). Ekspresija Yap1 (a, b), ekspresija Ctgf (c, d) in ekspresija Cyr61 (e, f) pri podganah s kronično boleznijo ledvic, zdravljenih z metforminom ali vehiklom, ki so se začele 4 (a, c, e) ali 5 tednov (b, d) ,f) po indukciji kronične ledvične bolezni. Podatki so predstavljeni kot povprečje SEM.***P < 0.001 glede na vozilo. P < 0,05 v primerjavi s 4. in 5. tednom. #P < 0,05 v primerjavi s kontrolnimi živalmi z normalnim delovanjem ledvic.

Kar zadeva ledvično histologijo, je metformin lahko zaustavil progresivno širjenje intersticija, ne glede na to, ali se je dajanje začelo zgodaj (4 tedne) ali pozneje (5 tednov) po indukciji kronične ledvične bolezni. Poleg tega je vnetje na splošno priznano kot bistvena sestavina kronične ledvične bolezni.40 V naši študiji, v nasprotju z živalmi, zdravljenimi z vehiklom, nobena od živali, zdravljenih z metforminom, ni pokazala znatno povečanega intersticijskega vnetja (infiltracije levkocitov) na koncu študije v primerjavi z do začetka zdravljenja (bodisi 4. ali 5. teden), kar kaže, da je renoprotektivni učinek metformina vsaj delno sestavljen iz zmanjšanja infiltracije vnetnih celic v intersticiju.40,41 Treba je še ugotoviti, ali je to zaradi zaščite tubularnih epitelijskih celic pred poškodbami in s tem oslabitve sproščanja proinflamatornih dejavnikov ali z neposrednim učinkom na vnetne celice.

Osupljiva terapevtska učinkovitost metformina, opažena v tej študiji, nas je spodbudila k izvedbi nepristranske proteomske analize za nadaljnje raziskovanje signalnih kompleksov in poti. Čeprav ni presenetljivo, da lahko uvedba metformina v patološki scenarij vpliva na vidike presnove energije (npr. signaliziranje AMPK, presnovo piruvata), smo prav tako skušali raziskati, ali je ta terapevtska aktivnost uravnavala nadaljnje signalne komplekse in signalne poti. Izpostavljenost metforminu v modelu CKD je bila povezana s signalno potjo Hippo, visoko ohranjeno multiprotein kinazno kaskado, ki nadzoruje razvoj tkiva, velikost organov, celično proliferacijo in apoptozo.42 V središču tega omrežja sta tarča Hippo kinaze in efektor poti navzdol. Da-povezani protein (Yap) in njegov paralog Taz (WW domena, ki vsebuje regulator transkripcije 1 ali Wwtr1). V svoji fosforilirani obliki je citoplazmatski Yap sekvestriran v neaktivnem stanju. Ko je kaskada Hippo inaktivirana, Yap/Taz deluje kot transkripcijski koaktivator v jedru in poveča transkripcijo genov, kot sta Ctgf in Cyr61.43 Zdi se, da je renoprotektivni učinek metformina sestavljen iz aktiviranja signalne poti Hippo in tako zavira kopičenje jedra Yap/Taz in s tem zmanjšanje izražanja Ctgf in izražanja gena Cyr61 (slika 13). Ti rezultati so v skladu s prejšnjimi študijami, ki so preučevale preslušavanje med energetsko homeostazo, ki vključuje AMPK, in potjo Hippo. Wang in sod.44 so dejansko odkrili, da aktivni AMPK (met za min je na splošno znan kot aktivator AMPK) neposredno fosforilira Yap in tako zavira transkripcijsko aktivnost Yap. Poleg tega so Mo et al.45 opisali, da aktivnost Yap negativno uravnava celični energetski stres. Pokazali so, da je Yap inhibiran neposredno s fosforilacijo, ki jo posreduje AMPK, in posredno z aktivacijo velikih tumor supresorskih (Lats) kinaz.45 Poleg tega serin/treonin-protein kinaza (Pak1) fosforilira in inaktivira zgornji kinazni aktivator nevrofibromin 2 (Nf2). /Merlin), ki povzroči inaktivacijo Lats1/2 in posledično jedrsko trans lokacijo Yap/Taz.46 Zdravljenje z metforminom je zmanjšalo reguliranje Pak1, kot je omenjeno na seznamu DEP (dodatna tabela S2), kar preprečuje inhibicijo fosforilacije Yap, ki jo posreduje Lats. . Poleg tega je zdravljenje z metforminom povečalo Ste20-podobno kinazo 2 MST2 pri sesalcih (tj. gen serin/treonin kinaze 3 [Stk3] na seznamu DEP), ki povzroča več fosforilacije Yap, ki jo posreduje Lats. Učinek metformina na pot Hippo je bil nadalje potrjen z izražanjem mRNA Yap kot tudi na dveh pomembnih ciljnih genih signalizacije Hippo/Yap (Ctgf in Cyr61) že v 8. tednu. Na splošno so ta opažanja pokazala, da je pot Hippo zanimiva za razkritje načina terapevtskega delovanja metformina.

Leta 2019 je ameriška uprava za hrano in zdravila odobrila uporabo kanagliflozina za upočasnitev ledvične bolezni, povezane s sladkorno boleznijo. Pred kratkim, leta 2021, je ameriška uprava za hrano in zdravila odobrila zaviralec SGLT2, dapagliflozin, za zmanjšanje tveganja napredovanja bolezni pri bolnikih s kronično ledvično boleznijo ne glede na status sladkorne bolezni. modeli, Ali et al.47 so dokazali, da lahko preventivno zdravljenje s kanagliflozinom zmanjša razvoj hude kronične ledvične bolezni, povzročene z adeninom, s sočasno uporabo adeninske diete in zdravljenja s kanagliflozinom (10 mg/kg in 25 mg/kg, peroralna gavaža) 35 zaporednih dni. Preventivno zdravljenje z agliflozinom pri obeh odmerkih je izboljšalo delovanje ledvic, zavrlo vnetje in oksidativni stres ter izboljšalo histološki videz.47 Poleg tega so Yamato et al.48 poročali o preventivnem renoprotektivnem učinku dajanja nizkih odmerkov ipragliflozina (0,03 ali 0,1 mg/kg). pri miših s kronično ledvično boleznijo, povzročeno z adeninom: sočasno odmerjanje adenina in ipragliflozina je izboljšalo raven kreatinina v plazmi in morfološke spremembe v primerjavi s samim odmerjanjem adenina. Nasprotno pa so Ma et al.49 zaključili, da preventivno renoprotektivno delovanje zaviralca SGLT2, empagliflozina (10 mg/kg, 14 dni), ni veljalo pri miših z nediabetično nefrokalcinozo, povezano z oksalatom. Poleg tega so Zhang et al.50 ocenili učinek dapagliflozina (0,5 mg/kg, dvakrat/dan, 12 tednov) pri 5/6 nefrektomiranih podganah, pri katerih zaviranje SGLT2 ni vplivalo na napredovanje bolezni. Ta odstopanja v takšnih preventivnih študijah so nas spodbudila, da smo primerjali terapevtsko učinkovitost metformina s kanagliflozinom v nediabetičnem kontekstu uveljavljene KLB. Izkazalo se je, da zdravljenje s kanagliflozinom ne more zaustaviti progresivne izgube delovanja ledvic. Poleg tega histološko nobena od živali, zdravljenih s kanagliflozinom, v primerjavi z živalmi s kronično ledvično boleznijo, zdravljenimi z nosilcem, ni pokazala zmanjšanega odstotka intersticijskega območja, niti

Slika 12|Vpliv kanagliflozina na delovanje ledvic, histopatologijo in izražanje genov. Serumski kreatinin (a), očistek kreatinina (b), odstotek intersticijskega območja (c), ledvični rezi, obarvani s periodično kislino in Schiffom (d), izražanje Col1a1 (e), izražanje Tnfa (f), izražanje Tgfb (g), Yap1 ekspresija (h), faktor rasti vezivnega tkiva (Ctgf) ekspresija (i), s cisteinom bogat angiogeni induktor 61 (Cyr61) ekspresija (j) podgan s kronično boleznijo ledvic, zdravljenih s kanagliflozinom ali vehiklom, ki se začne 4 tedne po indukciji kronične ledvične bolezni . Podatki so predstavljeni kot povprečje SEM. Prečke ¼ 100 mm. *P <0,05 glede na vehikel; #P <0,05 v primerjavi s kontrolnimi živalmi z normalnim delovanjem ledvic. Za optimizacijo gledanja te slike si oglejte spletno različico tega članka na www.kidney-international.org.

Sedanje delo ima tudi nekatere omejitve. Uporaba modela kronične ledvične bolezni, povzročene z adeninom, bi lahko bila vprašljiva zaradi njene ustreznosti, ker gre za kristalno nefropatijo z izrazito vnetno spojino in hudo stopnjo napredovanja. Kljub temu je treba opozoriti, da je v tem modelu dosledno prisoten celoten spekter funkcionalnih in histopatoloških značilnosti kronične ledvične bolezni in povzročajo tudi komorbiditete, pomembne za kronično ledvično bolezen pri ljudeh – mineralne in kostne motnje.14,51 Poleg tega dejstvo, da lahko metformin oslabi kronično ledvično bolezen napredovanje v tem hudem modelu potrjuje njegov potencial kot terapevtskega renoprotektorja. Druga omejitev te študije je umrljivost v naših skupinah, zdravljenih z metforminom. Malo verjetno je, da so bile te smrti posledica srčno-žilnih dogodkov, ker smo predhodno dokazali, da je metformin s svojim renoprotektivnim delovanjem preprečil nastanek in napredovanje vaskularne kalcifikacije pri hudem 0.25% adeninu povzročenem modelu kronične ledvične bolezni – mineralov in kostne motnje .14 ​​Poleg tega je uporaba metformina pri bolnikih s srčnimi boleznimi povezana z boljšimi izidi in ne s povečanim tveganjem.10,52,53 Druga možnost je, da nismo mogli dokončno povezati umrljivosti s povišanimi ravnmi laktata, ker poginule živali niso dosledno kazale najvišje vrednosti seruma. koncentracije laktata. Vendar pa laktacidoze kot možnega vzroka smrti ni bilo mogoče popolnoma izključiti, ker vzorčenje krvi ni potekalo na dan smrti. Nesporno je, da je strah pred laktacidozo kot zapletom metformina pri bolnikih s kronično ledvično boleznijo negativno vplival na njegovo uporabo pri tej populaciji. Čeprav bi lahko bil retrospektivno nadzor nad odmerjanjem v naši študiji strožji, je jasno, da je nevarnost laktacidoze popolnoma obvladljiva in se ji je mogoče izogniti, ob ohranjanju terapevtskih koristi. To mnenje podpirajo tudi podatki o ljudeh.23,54

v kompleksnem omrežju molekularnih signalnih poti, na katerih temeljijo renoprotektivni učinki metformina, je izziv, omogoča identifikacijo potencialno novih terapevtskih ciljev. Tukaj predlagana vključitev poti Hippo bi lahko bila prvi korak k temu.

RAZKRITJE

Vsi avtorji so izjavili, da nimajo konkurenčnih interesov. IZJAVA O PODATKIH Podatki proteomike masne spektrometrije so bili deponirani pri konzorciju ProteomeXchange prek partnerskega repozitorija PRoteomics IDentification Database (PRIDE) z identifikatorjema nabora podatkov PXD022687 in 10.6019/PXD022687. ZAHVALA Metformin je prijazno zagotovil Merck KGaA. Zahvaljujemo se Geertu Damsu, Hilde Geryl, Ludwigu Lambertsu, Riti Marynissen in Simonne Dauwe za njihovo odlično tehnično pomoč. Zahvaljujemo se tudi dr. Youssefu Bennisu (Centre Hospitalier Universitaire Amiens Picardie) za določitev serumske koncentracije metformina. RC financira Univerza v Antwerpnu: doktorska štipendija (DocPro). RC financira BOF-DOCPRO-34737.

REFERENCE

1. Jha V, Garcia-Garcia G, Iseki K, et al. Kronična ledvična bolezen: globalna razsežnost in perspektive. Lanceta. 2013; 382: 260–272

2. Benghanem Gharbi M, Elseviers M, Zamd M, et al. Kronična ledvična bolezen, hipertenzija, sladkorna bolezen in debelost pri odrasli populaciji Maroka: kako se izogniti "preveč" in "premalo" diagnozi KLB. Kidney Int. 2016; 89: 1363–1371.

3. Nacionalna fundacija za ledvice. Smernice klinične prakse K/DOQI za kronično ledvično bolezen: vrednotenje, razvrstitev in stratifikacija. Am J Kidney Dis. 2002; 39 (2 suppl 1): S1–S266.

4. Luyckx VA, Tonelli M, Stanifer JW. Globalno breme bolezni ledvic in cilji trajnostnega razvoja. Bull Svetovni zdravstveni organ. 2018; 96: 414–422D.

5. Zoccali C, Kramer A, Jager KJ. Kronična ledvična bolezen in končna ledvična odpoved – pregled, pripravljen kot prispevek k poročilu "Stanje zdravja v Evropski uniji: na poti k bolj zdravi Evropi". NDT Plus. 2010; 3: 213–224.

6. Schernthaner G, Schernthaner GH. Pravo mesto za metformin danes. Diabetes Res Clin Pract. 2019;159:107946.

7. Bailey CJ. Metformin: zgodovinski pregled. Diabetologija. 2017;60:1566– 1576. 8. Rena G, Pearson ER, Sakamoto K. Molekularni mehanizem delovanja metformina: stari ali novi vpogledi? Diabetologija. 2013; 56: 1898–1906.

9. Marshall SM. 60 let uporabe metformina: pogled v preteklost in pogled v prihodnost. Diabetologija. 2017; 60: 1561–1565.

10. Rena G, Lang CC. Ponovna uporaba metformina za bolezni srca in ožilja. Naklada. 2018; 137: 422–424. 11. Lord JM, Flight IHK, Norman RJ. Metformin pri sindromu policističnih jajčnikov: sistematični pregled in metaanaliza. BMJ. 2003;327:951–953.

12. Zaidi S, Gandhi J, Joshi G, et al. Potencial metformina proti raku pri raku prostate. Rak prostate Prostatic Dis. 2019; 22: 351–361.

13. Dowling RJO, Zakikhani M, Fantus IG, et al. Metformin pri sesalcih zavira od rapamicina odvisen začetek prevajanja v celicah raka dojke. Cancer Res. 2007; 67: 10804–10812.