Zaščitni učinki pahimične kisline pri akutni poškodbi ledvic

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

GUI-PING JIANG, YUE-JUANLIAO, L-LI HUANG, XU-JIAZENG & XIAO-HUI LIAO

Povzetek

Akutna poškodba ledvic(AKI) je pogosta klinična bolezen. Ferroptoza, nova vrsta regulativne celične smrti, ima pomembno regulativno vlogo pri AKI (Akutna poškodba ledvic). Pahidermična kislina(PA), triterpenoid tipa lanostana iz Poria cocos, naj bi ščitil pred AKI(Akutna poškodba ledvic). Vendar pa zaščitni mehanizem PA(Pahimska kislina) v AKI(Akutna poškodba ledvic)še ni popolnoma razumljen. Namen te študije je bil raziskati učinek in molekularni mehanizem PA (Pahimska kislina) na feroptozo pri ledvični ishemiji-reperfuzijski poškodbi in vio. Skupaj 30 mišim je bilo intraperitonealno injiciranih 5, 10 in 20 mg/kg PA (Pahimska kislina) 3 dni. Za induciranje ledvične ishemije-reperfuzijske poškodbe in vzpostavitev modela smo 40 minut uporabljali dvostransko sponko ledvičnega peclja. Rezultati so pokazali, da zdravljenje s PA(Pahimska kislina) znižal serumski kreatinin in dušik sečnine v krvi ter izboljšal patološko poškodbo ledvic. Transmisijska elektronska mikroskopija ni pokazala značilnih sprememb v feroptozi v mitohondrijih ledvičnega tkiva pri visokih odmerkih PA (Pahimska kislina) skupina in le blag edem. Poleg tega zdravljenje s PA (Pahimska kislina) povečal izražanje glutationa in zmanjšal nivoje izražanja malondialdehida in ciklooksigenaze 2. Zdravljenje s PA(Pahimska kislina) je povečal nivo ekspresije beljakovin in mRNA proteinov, povezanih s feroptozo, glutation peroksidaze 4 (GPX4), člana 11 (SLC7All) družine nosilcev raztopine 7 (kationski aminokislinski transporter, sistem y plus) in hem oksigenaze 1 (HO{{6 }}) v ledvicah in povečala ravni izražanja članov signalne poti, pridobljenih iz jedrskega faktorja eritroidnega 2 kot 2 (NRF2). Rezultati te študije skupaj kažejo, da PA(Pahimska kislina) ima zaščitni učinek na povzročeno ishemijo-reperfuzijoakutna poškodba ledvicpri miših, kar je lahko povezano z zaviranjem feroptoze v ledvicah prek neposredne ali posredne aktivacije NRF2 in povečano ekspresijo proteinov, povezanih s feroptozo, GPX4, SLCTA11 in HO-1.

dr vita opc odobrila FDAzaledvica

KLIKNITE TUKAJ ZA DEL Ⅰ

Diskusija

Prejšnje študije so pokazale, da PA(Pahimska kislina) lajša ledvično poškodbo pri AKI(Akutna poškodba ledvic)in kronična ledvična bolezen zaradi protivnetnega in antioksidativnega stresa (21,22). Vendar, ali PA(Pahimska kislina) zavira feroptozo še ni bilo raziskano. Kolikor nam je znano, je bila ta študija prva, ki je raziskala učinek PA(Pahimska kislina) na feroptozo pri IRI-AKI(Akutna poškodba ledvic)V tej študiji je bilo za uspešno vzpostavitev IRI in induciranje AKI uporabljeno obojestransko 40-minutno vpenjanje ledvičnega peclja pri miših, ki mu je sledila 24-urna reperfuzija(Akutna poškodba ledvic). Rezultati so pokazali, da so bile ravni Scr in BUN znatno povišane v modelni skupini in da so bili ledvični tubuli znatno poškodovani, na podlagi barvanja H&E in ocene po Pallerju. Tako je IRI-AKI(Akutna poškodba ledvic)model je bil izdelan. Predvsem dajanje PA (Pahimska kislina) znatno znižal serumske ravni Scr in BUN, povečane z IRI, ter ublažil poškodbo ledvic na način, ki je odvisen od odmerka.

GPX4 ima pomembno vlogo pri feroptozi (30). Majhne molekule, kot so elastin, RSL-3 in RSL-5(13), prek različnih signalnih poti neposredno ali posredno zavirajo aktivnost GPX4, s čimer zmanjšajo celično antioksidativno zmogljivost, povzročajo preobremenitev z reaktivnimi kisikovimi vrstami in membrano. reakcije lipidne peroksidacije in na koncu poškodujejo celovitost celične membrane in povzročajo celično feroptozo (13). Pri miših z izločenim GPX4 pomanjkanje GPX4 povzroči spontano akutno odpoved ledvic in povečano stopnjo zgodnje umrljivosti, medtem ko je feroptoza epitelijskih celic ledvičnih tubulov glavni vzrok ledvične odpovedi pri miših z izločenim GPX4 (30). Tako povečanje aktivnosti GPX4 učinkovito zavira feroptozo. Sinteza GSH, kofaktorja, potrebnega za delovanje GPX4, neposredno poveča aktivnost GPX4. Na sintezo GSH vpliva cistin. Prenos cistina iz zunajceličnega v intracelularni prostor je v veliki meri odvisen od cistin/glutamatnega reverznega prenašalca (sistem xc-) na celični membrani. Ta transporter je heterodimer, sestavljen iz dveh podenot, SLC7Al1(xCT) in SLC3A2. V glavnem prenaša glutamat v zunajcelični prostor in posreduje pri vstopu cisteina v celico (28). Zaviranje aktivnosti sistema xc-vpliva na sintezo GSH z zaviranjem absorpcije cistina, kar vodi do neaktivnosti GPX4, zmanjšanja celične antioksidativne sposobnosti, kopičenja lipidno reaktivnih kisikovih vrst in na koncu do oksidativne poškodbe in feroptoze (31) . Yang in drugi (32) so potrdili, da je prostaglandin-endoperoksid sintaza 2 (PTGS2), ki kodira COX-2, primeren marker za peroksidacijo lipidov, ki se pojavi med feroptozo, ki jo regulira GPX4-. Tako je bilo predlagano, da je regulacija PTGS2 spodnji marker feroptoze. Izboljšanje sistema xc-, spodbujanje absorpcije cistina, povečanje proizvodnje GSH in povečanje aktivnosti GPX4 lahko zavre feroptozo in zmanjša poškodbo ledvic (32, 33). Rezultati te študije so pokazali, da se je sistemska xc-aktivnost zmanjšala, sinteza GSH zmanjšala, aktivnost GPX4 zmanjšala, izražanje MDA in Cox-2 se je povečalo in da se je pri IRI-AKI pojavila feroptoza(Akutna poškodba ledvic)miši. Poleg tega zdravljenje s PA(Pahimska kislina) znatno povečala ravni izražanja GSH, xCT in GPX4 ter zmanjšala ravni izražanja MDA in Cox-2, kar nakazuje, da je zdravljenje z zmernimi in visokimi odmerki PA(Pahimska kislina) poveča aktivnost sistema xc‑, spodbuja absorpcijo cistina, poveča proizvodnjo GSH, poveča aktivnost GPX4 in zavira feroptozo.

NRF2, s stresom induciran transkripcijski faktor, se je izkazal kot ključni regulator lipidne peroksidacije in feroptoze (23). Predvsem številni proteini in encimi (kot so GPX4, xCT ter katalitske in modifikacijske podenote glutamat-cistein ligaze) odgovorni za preprečevanje peroksidacije lipidov in s tem sprožitev feroptoze so ciljni geni NRF2 (23). NRF2 ima ključno vlogo pri uravnavanju presnove železa/hema (34). Po aktivaciji NRF2 NRF2 uravnava beljakovine, povezane s presnovo železa, ki sodelujejo pri feroptozi, kot je feritin (lahka veriga feritina in težki polipeptid 1 feritina), znotrajcelični proteini za shranjevanje železa (35), železova kelataza in HO‑1 (36). Adedoyin in drugi (37) so poročali, da se lahko HO‑1 v epitelijskih celicah proksimalnih ledvičnih tubulov upre feroptozi, ki jo povzroča Erastin pri AKI(Akutna poškodba ledvic), s čimer se zmanjša AKI(Akutna poškodba ledvicy). Poleg tega NRF2 uravnava proteaze, vključene v sintezo in presnovo GSH, kot so katalitične in regulacijske podenote glutamin-cistein ligaze, glutation sintaza in podenota transporterja cistin/glutamat xCT (38-40). GPX4 je ciljni regulatorni gen NRF2 (41). Li et al (42) je dokazal, da predhodno zdravljenje z Roxadustatom (FG-4592) zmanjša s folno kislino povzročeno poškodbo ledvic z anti-ferroptozo po poti Akt/GSK-3 /NRF2. Rezultati te študije so pokazali, da dajanje zmernih in visokih odmerkov PA(Pahimska kislina) je neposredno ali posredno spodbujal aktivacijo signalne poti NRF2, zvišal ravni ekspresije proteinov, ki jih regulira feroptoza, GPX4, xCT in HO‑1, zvišal ravni GSH v ledvičnem tkivu in znižal ravni lipidov, povezanih s feroptozo. peroksidacijski protein, COX‑2 in indikator oksidacije lipidov, MDA.

Rezultati te študije skupaj kažejo, da PA(Pahimska kislina) lahko izboljša delovanje ledvic in zmanjša poškodbo ledvic pri IRI‑AKI(Akutna poškodba ledvic)miši. Ta zaščitni učinek je lahko povezan z zaviranjem feroptoze v ledvicah z neposredno ali posredno aktivacijo NRF2 in uravnavanjem proteinov, povezanih s feroptozo, GPX4, xCT in HO‑1 (slika 6). Vendar ta študija ni brez omejitev. Učinek PA (Pahimska kislina) na feroptozo ni bila obsežno raziskana. Zato bi morale prospektivne študije uporabiti elastin, selektivni zaviralec sistema xc‑, za zaviranje aktivnosti xCT pri miših in nato preveriti, ali inhibicija xCT inducira feroptozo v mišjih ledvičnih celicah, kar vodi do AKI.(Akutna poškodba ledvic)in ali PA(Pahimska kislina) zavira feroptozo predvsem prek poti xCT‑GPX4. Nadaljnje mehanistične študije je treba izvesti in vitro. Poleg tega je treba PA uporabiti za zdravljenje epitelijskih celic ledvičnih tubulov, da se preveri učinek PA (Pahimska kislina) na feroptozo in vitro.

Slika 6. Shematski diagram predlaganih molekularnih mehanizmov za PA(Pahimska kislina), ki uravnava feroptozo pri IRI‑AKI(Akutna poškodba ledvic).PA(Pahimska kislina) lahko izboljša delovanje ledvic in zmanjša poškodbo ledvic pri IRI‑AKI(Akutna poškodba ledvic)miši z aktiviranjem signalne poti NRF2, GSH in proteinov, povezanih s feroptozo (GPX4, xCT in HO‑1), da zavirajo feroptozo v ledvicah. PA,pahidermična kislina; IRI, ishemično-reperfuzijska poškodba; AKI(Akutna poškodba ledvic); NRF2, eritroidni jedrski faktor, izpeljan 2 kot 2; GSH, glutation; GPX4, glutation peroksidaza 4; HO‑1, hem oksigenaza 1; xCT, transportni sistem glutamata; Glu, glutaminska kislina; Cys, cistein.

Reference

1. Hoste EAJ, Kellum JA, Selby NM, Zarbock A, Palevsky PM, Bagshaw SM, Goldstein SL, Cerda J in Chawla LS: Globalna epidemiologija in izidi akutne ledvične poškodbe. Nat Rev Nephrol 14: 607-625.2018.

2. Kaddourah A. Basu RK. Bagshaw SM in Goldstein SL: AWARE Investigators: Epidemiologija akutne ledvične poškodbe pri kritično bolnih otrocih in mladih odraslih. N Engl J Med 376: 11-20.2017.

3. Chertow GM, Burdick, Honor M, Bonventre JV in Bates DW: Akutna poškodba ledvic, umrljivost, dolžina bivanja in stroški pri hospitaliziranih bolnikih. J Am Soc Nephrol 16:3365-3370,2005.

4. Susantitaphong P, Cruz DN, Cerda J, Abulfaraj M, Alqahtani F Koulouridis I in Jaber BL; Svetovalna skupina za akutne poškodbe ledvic Ameriškega nefrološkega združenja: svetovna pojavnost AKI(Akutna poškodba ledvic): metaanaliza. Clin JAm Soc Nephrol 8: 1482-1493, 2013.

5. Ronco C, Bellomo R in Kellum JA: Akutna poškodba ledvic. Lancet 394: 1949-1964, 2019.

6. James MT, Bhatt M, Pannu Nand Tonelli M: Dolgoročni izidi akutne ledvične poškodbe in strategije za izboljšano oskrbo. Nat Rev Nephrol 16: 193-205, 2020.

7. Han SJ in Lee HT: Mehanizmi in terapevtski cilji ishemične akutne poškodbe ledvic. Kidney Res Clin Practice 38: 427-440, 2019.

8. Priante G, GianeselloL, Ceol M, Del Prete D in England F: Celična smrt v ledvicah. Int J Mol Sci 20:3598,2019.

9. Martin-Sanchez D, Poveda J, Fontecha-Barriuso M, Ruiz-Andres O, Sanchez-Nino MD, Ruiz-Ortega M, Ortiz A in Sanz AB: Ciljanje na regulirano nekrozo pri bolezni ledvic. Nefrologija 38: 125-135.2018.

10. Kers J. Leemans JC in Linkermann A: Pregled poti regulirane nekroze pri akutni poškodbi ledvic. Semin Nephrol 36:139-152,2016.

11. Pefanis A, Perino FL, Murphy JM in Cowan PJ: Regulirana nekroza pri ledvični ishemiji-reperfuzijski poškodbi. Kidney Int 96:291-301,2019.

12. Hu Z, Zhang H, Yang SK, Wu X, He D, Cao K in Zhang W: Nastajajoča vloga feroptoze pri akutni poškodbi ledvic. Oxid Med Cell Longev 2019:8010614,2019.

13. Dixon SJ, Lemberg KM, Lamprecht MR, Skouta R, Zaitsev EM, Gleason CE, Patel DN, Bauer AJ, Cantley AM, Yang WS et al: Ferroptoza: od železa odvisna oblika nenapoptotične celične smrti. Celica 149: 1060-1072,2012.

14. Li J, Cao F, Yin HL, Huang ZJ, Lin ZT, Mao N, Sun B in Wang G: Ferroptoza: preteklost, sedanjost in prihodnost. Celična smrt Dis 11:88, 2020.

15. Linkermann A, Skouta R, Himmerkus N, Mulay SR, Dewitz C, De Zen F, Prokai A, Zuchtriegel G, Krombach F, Welz PS, et al: Sinhronizirana smrt ledvičnih tubularnih celic vključuje feroptozo. Proc Natl Acad Sci USA 111: 16836-16841, 2014.

16. Ling H, Zhang Y, Ng KY in Chew EH: Pahimična kislina zmanjša invazijo celic raka dojke z zaviranjem izražanja matrične metaloproteinaze-9, odvisne od jedrskega faktorja kB. Breast Cancer Res Treat 126: 609-620.2011.

17. Li FF, Yuan Y, Liu Y, Wu QQ, Jiao R, Yang Z, Zhou MQ in Tang QZ: Pahimična kislina ščiti kardiomiocite H9c2 pred z lipopolisaharidom povzročenim vnetjem in apoptozo z zaviranjem zunajcelične signalno regulirane kinaze 1/2 in p38 poti. Mol Med Rep 12: 2807-2813, 2015.

18. Li JY, Wu HX in Yang G: Pahimična kislina izboljša preživetje in zmanjša akutno poškodbo pljuč pri septičnih podganah, povzročeno z ligacijo in punkcijo cekuma. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:1904-1910.2017

19. Li TH, Hou CC, Chang CL in Yang WC: Anti-hiperglikemične lastnosti surovega ekstrakta in triterpenov iz Poria cocos. Evid Based Complement Alternat Med 2011: 128402,2011.

20. Shah VK, Choi JJ, Han JY, Lee MK, Hong JT in Oh KW: Pahimska kislina izboljša s pentobarbitalom povzročeno spalno vedenje prek GABAA-ergičnih sistemov pri miših. Biomol Ther(Seoul)22:314-320. 2014.

21. Cai ZY, Sheng ZX in Yao H: Pahimska kislina blaži akutno ledvično poškodbo, povzročeno s sepso, z zaviranjem vnetja in aktiviranjem poti Nrf2/HO-1 pri podganah. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:{{5} },2017.

22. Chen DQ, Feng YL, Chen L, Liu JR, Wang M, Vaziri ND in Zhao YY: Porikojska kislina A poveča zaviranje AKI z melatoninom(Akutna poškodba ledvic)-to-CKD prehod z regulacijo osi Gas6/AxINFxB/Nrf2. Free Radic Biol Med 134: 484-497, 2019.

23. Dodson M, Castro-Portuguez R in Zhang DD: NRF2 igra ključno vlogo pri blaženju peroksidacije lipidov in feroptoze. Redox Biol 23:101107,2019.

24. Nacionalni raziskovalni svet (ZDA) Inštitut za raziskave laboratorijskih živali: Vodnik za nego in uporabo laboratorijskih živali. Washington (DC): National Academies Press (ZDA); 1996. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK232589/doi: 10.17226/5140.

25. Wei Qand Dong Z: Mišji model ishemične akutne poškodbe ledvic: Tehnične opombe in triki. Am J Physiol Renal Physiol 303:F1487-F1494,.2012.

26. Paller MS, Hoidal JR in Ferris TF: Prosti radikali kisika pri ishemični akutni odpovedi ledvic pri podganah. J Clin Invest 74: 1156-1164, 1984.