Molekularna meta vaskularne kalcifikacije kod kronične bubrežne bolesti

Za više informacija. kontakttina.xiang@wecistanche.com

Vaskularna kalcifikacija (VC) uzrocikardio-vaskularnimorbiditet i mortalitet u bolesnika skronična bolest bubrega(CKD), osobito oni sa završnom fazom bubrežne bolesti (ESKD) na dijalizi održavanja. Iako su predloženi mnogi mehanizmi, njihovi detaljni učinci ostaju nedovoljno razjašnjeni. U ovom izdanju JCI-ja, Li et al. ispitivali su molekularni mehanizam zaštitne uloge SIRT6 InVC u bolesnika s CKD. Korištenje in vitro i životinjskih modelaCKD, autori su pokazali da SIRT6 sprječava VC potiskivanjem osteogene transdiferencijacije vaskularnih glatkih mišićnih stanica (VSMC). Mehanički gledano, SIRTS je vezao i deacetilirao transkripcijski faktor 2 (Runx2) povezan s runtom, ključni transkripcijski faktor za osteogenu diferencijaciju, promičući njegov nuklearni izvoz za razgradnju proteasoma. Ove studije pružaju put u patogenezi VK i opravdavaju istraživanje SIRT6 kao potencijalne mete u CKD.

Kliknite ovdje da biste saznali više o prednostima biljke cistanche

Evolucija vaskularne kalcifikacije

Vaskularna kalcifikacija (VC) uključuje taloženje minerala kalcijevog fosfata zajedno s lokalnom ekspresijom i taloženjem proteina koji reguliraju mineralizaciju povezanih s kostima na dva različita mjesta krvne žile: intimi i mediji (1). Za razliku od aterosklerotskog intimna kalcifikacija, medijalna kalcifikacija VSMC-a, koja se obično viđa u bolesnika s uznapredovalom kroničnom bubrežnom bolešću (CKD), javlja se u odsutnosti lipida ili upalnih stanica. Povećanje izvanstaničnog kalcija i fosfora iz bilo kojeg razloga pogoduje VC-u. In vitro pokusi i životinjski modeli pokazuju da anorganski fosfor ulazi u VSMC-ove putem fosfatnih kotransportera PiT-1 i PiT-2 ovisnih o natriju (Slika 1), povećavajući taloženje minerala na način ovisan o vremenu i koncentraciji (2).

Slika 1. Mehanizam osteogene transdiferencijacije VSMC u patogenezi VK. VSMC preuzimaju fosfor putem fosfatnih kotransportera PiT-1 i PiT-2 ovisnih o natriju kao odgovor na povećanje izvanstaničnog fosfora bilo kojeg uzroka, najčešće u bolesnika s KBB-om. Ovaj unos dovodi do smanjene regulacije ekspresije SIRT6, pojačane regulacije koštanih morfogenih gena i povećanja ekspresije transkripcijskog faktora Runx2, glavnog regulatora formiranja kostiju. U nedostatku SIRT6, Runx2 signalizira sazrijevanje osteoblasta i mineralizaciju matriksa. Nasuprot tome, prekomjerna ekspresija SIRT6 označava Runx2 protein za ubikvitinaciju i razgradnju. sprječavanje kalcifikacije VSMC. Studija koju su proveli Li i sur. (16) pokazala je da pojačana regulacija SIRT6 u okruženju povećanog izvanstaničnog fosfora dovodi do vezanja SIRT6 i deacetilacije Runx2 proteina u VSMC-ima, promičući njegov nuklearni izvoz za razgradnju proteasoma i tako sprječavajući njegov nizvodni signal za osteogenu transdiferencijaciju.

Okolina s visokim sadržajem fosfata uobičajena je u uvjetima kronične bubrežne bolesti, a pacijenti imaju neto pozitivnu ravnotežu fosfora. Kaorad bubregaopada, održavanje normalne razine fosfata u serumu ovisi o dva fosfaturna hormona: faktoru rasta fibroblasta 23 (FGF23), koji izlučuju koštani osteociti, i paratireoidnim hormonima (PTH), koji se oslobađaju iz paratireoidne žlijezde. PTH se veže na receptor PTH tipa 1 na bazolateralnoj membrani proksimalnih tubularnih stanica, potičući vraćanje prijenosnika natrijevog fosfata 2a(NPT2a) s četkastog ruba. Slično, FGF23 i njegov kofaktor klotho vežu se za kompleks klotho-FGFR1c na bazolateralnoj membrani proksimalnih tubularnih stanica, što smanjuje ekspresiju oba kotransportera natrijevog fosfata NPT2a i NPT2c. Središnja uloga FGF23-klotho kompleksa u regulaciji fosfata prikazana je razvojem vaskularnih i ektopičnih kalcifikacija i kratkim životnim vijekom kod miševa s manjkom klotho ili dvostrukim nokautom i klothoa i FGF23 u miševa na visokofosfatnoj dijeta (3, 4). Adaptivni mehanizmi regulacije fosfata gube se s progresijom CKD-a, a posebno u završnom stadiju bubrežne bolesti (ESKD), što dovodi do povećanog izvanstaničnog fosfora i porasta unosa fosfora u VSMC.

VC je aktivno inhibiran u VSMC (5, 6), ali s nereguliranim mineralnim metabolizmom u CKD, kalcifikacija počinje u mediju tunike, što u konačnici dovodi do koncentričnog zadebljanja stijenke krvnih žila (7). VSMC izvedeni iz lezija kalcifikacije pokazuju osteoblastična svojstva, s VSMC ekspresijom markera osteogeneze. Među pojačano reguliranim koštanim morfogenim genima koji se eksprimiraju u VSMC tretiranim s visokim sadržajem fosfora su osteokalcin, koštani morfogenetski proteini (BMP) i Runx2, prethodno zvani Osf2 ili Cbfa-1(2, 8). BMP proteini ekstrahirani iz kosti sposobni su induciranja stvaranja hrskavice i kosti kada se ubrizgava supkutano, intramuskularno ili periostalno u odrasle štakore ili druge vrste (9,10). Nedavno se pokazalo da aktivacija BMP2 putem prekomjerne ekspresije alkB homologa 1 povećava progresiju i ozbiljnost VC povećanjem ekspresije Runx2 (11). Glavni regulator izgradnje kostiju je transkripcijski faktor Runx2, a haploinsuficijencija Runx2 uzrokuje nasljednu bolest kostiju kleidokranijalnu displaziju (12,13). Štoviše, ciljani poremećaj Runx2 rezultira potpunim nedostatkom formiranja kostiju zbog zastoja sazrijevanja osteoblasta (14). Aktivnost proteina Runx2 regulirana je raznim posttranslacijskim modifikacijama kao što su fosforilacija, metilacija, acetilacija ili ubikvitinacija (15). Ova uredba sugerira da potiskivanje bilo koje od Runx2 post-translacijskih modifikacija može pomoći u prevenciji VC-a.

Ubikvitinacija proteina Runx2

U ovom izdanju JCI-ja, Liet al. (16) je na elegantan način razotkrio mehanizam potiskivanja Runx2 signalizacije. Autori su pokazali da je SIRT6 igrao ključnu ulogu u posttranslacijskoj modifikaciji Runx2 potiskujući osteogenu transdiferencijaciju VSMC-a i nakon toga inhibirao VC u CKD. Ekspresija SIRT6 bila je smanjena u mononuklearnim stanicama periferne krvi i kalcificiranim arterijama u pacijenata s CKD i životinjskim modelima CKD (oba CKD izazvana adeninom i 5/6 nefrektomirani mišji modeli CKD). Poništenje VC-a prikazano je u SIRT6-transgenim (SIRT6-Tg) miševima koji prekomjerno izražavaju SIRT6. Nasuprot tome, utišavanje SIRT6 in vitro s malom interferirajućom RNA (siRNA) ili specifičnim inhibitorom SIRT6 OSS-128167 rezultiralo je VC-om. Slično, model miša sa specifičnim nokdaunom SIRT6 posredovanim adeno-povezanim virusom (AAV-posredovanim) pokazao je teži VC od miševa u kontrolnoj skupini. Konačno, uloga interakcije SIRT6-Runx2 u VC-u potvrđena je u nizu in vivo i in vitro eksperimenata. Konkretno, autori su pokazali da je ekspresija Runx2 proteina smanjena u SIRT6-Tg miševa koji imaju prekomjernu ekspresiju SIRT6 i da je pojačana ekspresija Runx2 putem plazmida poništila zaštitni učinak SIRT6 in vitro. Autori su pokazali da se smanjena ekspresija proteina Runx2 događa putem posttranslacijske regulacije (smanjena acetilacija Runx2 označila je protein za ubikvitinaciju i razgradnju), a ne na razini transkripcije. Nadalje, fizička interakcija SIRT6 s Runx2 dokazana je testovima koimunoprecipitacije.

Crvena bobica dnevno drži VC podalje?

Sirtuini su enzimi ovisni o NAD*, a među obitelji sirtuina 1 do 7, SIRT6 je uključen u zaštitu od različitih stanja kao što su starenje, bolesti povezane sa starenjem i metaboličke bolesti (17-19).Flavonoidia posebno antocijanidini moduliraju aktivnost SIRT6 (20). Cijanidin (prisutan u visokoj mjeri u crvenim bobicama) najsnažniji je spoj koji znatno povećava aktivnost deacetilacije SIRT6. Studija koju su proveli Liet al. (16) pokazala je da SIRT6 pojačava ubikvitinaciju i degradaciju RUNX2, inhibirajući VC (Slika 1). Međutim, studija također odražava složenost osteogene transdiferencijacije VSMC-a i mnoštvo signalnih putova uključenih u ovaj proces. Mnogi terapeutski pokušaji da se suprotstavi procesu VC-a bili su usmjereni na signale uzvodnog puta ciljajući na disregulaciju metabolizma fosfora i minerala kao pokretača vaskularne toksičnosti. Niti jedan nije nedvosmisleno pokazao obećavajuće rezultate u poništavanju VK ili smanjenju kardiovaskularnih događaja u bolesnika s ESKD (21-24). Trenutno je u tijeku veliko kliničko ispitivanje (PHOSPHATE) za testiranje utjecaja intenzivnog naspram liberalnog ciljnog fosfata na kompozitne kardiovaskularne ishode kod ESKD-a na dijalizi (NCTO3573089). SNF472, heksanatrijeva sol fitata, razvija se kao oblik fitata za intravensku primjenu kako bi se spriječilo nakupljanje fosfata i kalcija u kristale hidroksiapatita u VSMC-ove i pokazalo se da smanjuje napredovanje kalcija u koronarnoj arteriji i kalcifikaciju aortnog zalistka u bolesnika s ESKD-om koji primaju hemodijaliza (25). Netko bi mogao tvrditi da su intervencije u ESKD-u prekasne za poništavanje VC-a i da je intervencije u ranijim stadijima KBB-a teško provesti budući da ti pacijenti imaju mineralnu homeostazu koja izgleda normalno. Intervencije na nizvodnim signalima VC procesa imaju inherentne komplikacije. Postoje mnogi osteogeni signalni putovi koji u konačnici rezultiraju aktivacijom Runx2. Odabir odgovarajućeg puta, vrijeme intervencije i izbjegavanje neciljanih učinaka izazovni su zadaci. Bi li suzbijanje Runx2 rezultiralo osteoporozom? Bi li pojačana regulacija SIRT6 za poboljšanje sveprisutnosti i degradacije Runx2 poslužila bolje od izravne inhibicije ekspresije Runx2 u preokretanju VC? Bi li jedenje crvene bobice dnevno spriječilo VC? Unatoč brojnim pitanjima, studija Lija i sur. (16) daje put u patogenezi VK koji zahtijeva daljnje ispitivanje. Studija je dobro provedena s dojmljivim otkrićem i postavlja temelje za SIRT6 kao potencijalnu metu za drogiranje.