Endokanabinoidni sustav i bubrezi: od bubrežne fiziologije do ozljeda i bolesti

Kontakt: emily.li@wecistanche.com

Janice T. Chua¹ et al

Sažetak

Uvod:Kao prevalencija odbubregbolest nastavlja rasti diljem svijeta, sve je više dokaza o tomebubregozljedaidisfunkcija, bilo da je akutna ili kronična, povezana je s velikim štetnim ishodima, uključujući smrtnost. U međuvremenu, učinkovite terapijske mogućnosti u liječenju akutnogbubregozljede (AKI) i kroničnebubregbolest(CKD) su bili rijetki. Mnogi od učinkovitih tretmana koji se rutinski koriste za različite patologije kod pacijenata bez bolesti bubrega nisu uspjeli pokazati učinkovitost kod onih s bubrežnom disfunkcijom. Stoga postoji hitna potreba za otkrićem novih putova koji se mogu usmjeriti za inovativne i učinkovite kliničke terapije u stanjima bubrežne bolesti.

Rasprava: Sada se gomilaju dokazi da endokanabinoidni (EC) sustav igra istaknutu ulogu u normalnoj homeostazi i funkciji bubrega. Osim toga, brojne nedavne studije opisale su mehanizme putem kojih promjene u EC sustavu mogu doprinijeti oštećenju i bolesti bubrega. To uključuje potencijalnu ulogu kanabinoidnih receptora u tubuloglomerularnom oštećenju i fibrozi, što su uobičajene značajke AKI, intersticijalnog nefritisa, glomerulopatije i drugih stanja koja dovode do AKI i CKD.

Zaključak: Ovi nalazi sugeriraju da bi manipuliranje EC sustavom moglo biti učinkovita terapijska strategija za liječenjebubregbolestiozljeda. Međutim, potrebna su daljnja mehanička istraživanja kako bi se u potpunosti razjasnila uloga ovog sustava u različitim uvjetima koji utječu nabubrega. Nadalje, dok je većina trenutne literature usmjerena na ulogu EC sustava kao cjeline u bubrežnoj patofiziologiji, buduće će studije također trebati razjasniti doprinos svake komponente ovog sustava, uključujući EC medijatore, u patogenezibubregbolesti njihovu potencijalnu ulogu kao dijela terapijske strategije.

Ključne riječi: akutnibubregOzljeda; kroničnibubregbolest; endokanabinoid; fibroza;upala; nefropatija

Spriječite kroničnu bolest bubrega

Uvod

Bubrezi igraju središnju ulogu u normalnoj tjelesnoj homeostazi kroz različite funkcije, uključujući uklanjanje nusproizvoda metabolizma, čišćenje toksina, regulaciju statusa tjelesnog volumena, elektrolita i sustavne hemodinamike te proizvodnju hormona kao što su eritropoetin i aktivni vitamin D. Stoga nije iznenađujuće da je oštećenje bubrega povezano sa značajnim morbiditetom i mortalitetom. Potonje je točno bilo da je pad bubrežne funkcije dio akutnih procesa kao što je akutna ozljeda bubrega (AKI) zbog tubularne nekroze ili kroničniji proces kao što je kronična bubrežna bolest (CKD) uzrokovana hipertenzijom (HTN) ili dijabetesom. Nadalje, mehanizmi odgovorni za oštećenje bubrega su složeni i mogu biti različiti. Dok se ti mehanizmi redovito kategoriziraju na temelju vrste ozljede (akutne ili kronične) i anatomskog dijela nefrona koji je zahvaćen (uključujući glomerule, tubule, mezangij, vaskulaturu), postoji neznatno preklapanje između ovih kategorija. Na primjer, postoje dokazi koji upućuju na to da AKI može rezultirati KBB-om. Osim toga, postoji često preklapanje između različitih anatomskih mjesta ozljede s obzirom na to da oštećenje jednog dijela nefrona tijekom određenog vremenskog razdoblja može rezultirati ozljedom drugih mjesta. Na primjer, dok se dijabetička bubrežna bolest često manifestira oštećenjem glomerula i proteinurijom, tijekom duljeg vremenskog razdoblja također rezultira tubulointersticijskim oštećenjem i fibrozom što dovodi do progresivne kronične bubrežne bolesti i završnog stadija bolesti bubrega. Stoga, razumijevanje temeljnih putova čije promjene mogu rezultirati različitim oblicima oštećenja i ozljeda bubrega može igrati važnu ulogu u osmišljavanju učinkovitih terapija za prevenciju i liječenje bolesti bubrega. U tom smislu, gomilaju se dokazi koji pokazuju da endokanabinoidni (EC) sustav igra glavnu ulogu u normalnoj bubrežnoj fiziologiji. Osim toga, postoje podaci koji pokazuju da promjene ovog puta mogu dovesti do patogeneze i akutne i kronične bubrežne bolesti. Stoga procjena sustava može biti obećavajuće područje otkrića, koje može rezultirati stvaranjem potencijalno novih terapija usmjerenih na liječenje različitih oblika bolesti bubrega.

Sustav EC sastoji se od endogenih liganda izvedenih iz masnih kiselina, njihovih receptora i enzima potrebnih za njihovu biosintezu i razgradnju.1 Najbolje karakterizirani EC su N-arahidonoil etanolamid, također poznat kao anandamid (AEA) i {{4} }arahidonoil sn-glicerol (2-AG).2 Ove molekule izvedene iz lipida stvaraju se na zahtjev metabolizmom membranskih fosfolipida kao odgovor na različite podražaje, uključujući povišeni intracelularni kalcij ili aktivaciju metabotropnih receptora.3 Nakon proizvodnje, oni se vežu na lokalne kanabinoidne receptore na autokrini ili parakrini način, iako se mjerljive koncentracije ovih liganada također mogu naći u krvi, cerebrospinalnoj tekućini i limfi.4 Iako su potencijalna endokrina djelovanja ovih vEC-a i dalje područje aktivnog istraživanja, dobro je utvrđeno da djeluju lokalno vežući se na dva opširno proučavana kanabinoidna receptora, podtip kanabinoida-1 (CB1) i podtip-2 (CB2).5 AEA i 2-AG mogu se naknadno stanice preuzimaju mehanizmom preuzimanja s visokim afinitetom6,7 i brzo se razgrađuju djelovanjem enzima, hidrolaze amida masnih kiselina (FAAH) i monoacilglicerol lipaze (MGL).1

Dok je uloga EC sustava u početku bila u središtu opsežnih istraživanja središnjeg živčanog sustava, tijekom posljednja dva desetljeća značajan broj studija potvrdio je njegovu prisutnost i važnost u perifernim organima, uključujući bubrege. U tom smislu, značajne koncentracije EC-a, strojeva potrebnih za njihovu biosintezu i razgradnju, kao i CB receptora otkrivene su u bubrežnom tkivu.8,9 Učinci proizvedeni djelovanjem ovog sustava u normalnim i patološkim stanjima bubrega, međutim, nisu u potpunosti razjašnjeni s obzirom na mnoge složenosti uključene u proizvodnju i razgradnju EC liganada.8-11 Osim toga, različita distribucija i djelovanja receptora CB1 i CB2 u različitim strukturama i podtipovima stanica u bubregu mogu u konačnici rezultirati različitim ishodima signaliziranja čiji će ukupni učinak biti teško predvidjeti. Sukladno tome, prepoznavanje fizioloških i patofizioloških uloga sustava u polju nefrologije ostaje aktivno područje istraživanja.

EC sustav i normalna bubrežna fiziologija

Pokazalo se da CB1 i CB2 pripadaju klasi od sedam G-protein spregnutih receptora transmembranske domene koji su funkcionalno ovisni o aktivaciji heterotrimernih Gi/G0 proteina.11 Iako aktivacija obaju receptora rezultira inhibicija enzima adenilil ciklaze i povećana aktivnost protein kinaze aktivirane mitogenom (MAPK), također se pokazalo da aktivacija CB1 stimulira sintazu dušikovog oksida i izravno kontrolira aktivaciju ionskih kanala. Potonji uključuju ispravljačke prema unutra i vanjske kalijeve kanale A-tipa, vanjske kalijeve kanale D-tipa i kalcijeve kanale N-tipa i P/Q-tipa.^10,12,13Unatoč zajedničkoj podjedinici G-proteina koju dijele CB1 i CB2 receptori, njihova aktivacija može proizvesti suprotne biološke učinke u normalnim i bolesnim stanjima, dijelom zbog obilja i lokalizacije ovih kanabinoidnih receptora i njihovih EC liganada.

Iako se u početku mislilo da je CB1 receptor lokaliziran u središnjem i perifernom živčanom sustavu,^12,14pokazalo se da je prisutan u perifernim organima kao što su bubrezi.15,16 Na primjer, prisutnost funkcionalnih CB1 receptora dokazana je u proksimalnim uvijenim tubulima, distalnim tubulima i interkaliranim stanicama sabirnog kanala u ljudskom bubregu13 ( Sl. 1). Nadalje, ekspresija CB1 receptora također je pronađena u drugim dijelovima nefrona kod glodavaca, kao što su aferentne i eferentne arteriole,17 debeli uzlazni krakovi (TAL) Henleove petlje,18 i glomeruli,^19–23kao i u raznim podtipovima bubrežnih stanica kao što su glomerularni podociti,24,25 tubularne epitelne stanice,13,15,20,21,24,26–29i kultivirane mezangijske stanice.^30,31Slično, ekspresija CB2 receptora, iako se ranije smatralo da je pretežno u imunološkim stanicama,32 također je dokazana u bubrežnom tkivu.33 Na primjer, ekspresija CB2 receptora je lokalizirana na podocite,²⁵stanice proksimalnih tubula,^26,33,34i mezangijske stanice31 u uzorcima kore bubrega ljudi i štakora.

Uz različitu ekspresiju CB receptora u različitim tkivima i stanicama, složena regulacija biosinteze i razgradnje visokih bazalnih razina EC u bubrezima kroz nizvodne enzime doprinosi različitim signalnim učincima ovih liganada.^{20,31,35–39}Dok je bubrežni korteks pokazao slične razine AEA i 2-AG, pokazalo se da je AEA obogaćen u srži bubrega u usporedbi s korteksom, dok su razine 2-AG u srži slične onima u oba EC u korteksu.39 Štoviše, AEA je prisutna u kultiviranim bubrežnim endotelnim i mezangijskim stanicama u niskim razinama i može se sintetizirati iz arahidonske kiseline i etanolamina i katabolizirati AEA amidazom u ovim podtipovima bubrežnih stanica.³¹Pokazalo se da je ekspresija FAAH-a povećana u bubrežnom korteksu (npr. u glomerulusu, tubularnom sustavu i sabirnim kanalićima) u usporedbi s niskom ekspresijom u meduli.³⁹

Uzimajući u obzir raznoliku lokalizaciju EC-a i njihovih receptora, kao i složenost uključenu u njihovu sintezu i katabolizam, ovaj sustav može imati različite uloge u bubrezimafunkcija. U normalnim uvjetima, EC sustav je sposoban regulirati bubrežnu homeostazu kao što je prikazano njegovom kontrolom nad bubrežnom hemodinamikom, tubularnom reapsorpcijom natrija i izlučivanjem proteina mokraćom. Ti su učinci uvelike uzrokovani aktivacijom receptora CB1.17,18,31,39-41 U sljedećim odjeljcima opisujemo neke učinke aktivacije EC sustava na fiziološku funkciju bubrega (slika 1).

Bubrežna hemodinamika

U normalnim fiziološkim uvjetima, EC sustav igra ključnu ulogu u regulaciji bubrežne hemodinamike. Na primjer, pokazano je da intravenska primjena AEA smanjuje brzinu glomerularne fi-filtracije i povećava bubrežni protok krvi u glodavaca, neovisno o promjenama krvnog tlaka.17 In vitro studije su pokazale da AEA može vazodilatirati jukstamedularne aferentne ili eferentne arteriole17,31 kroz Proces ovisan o CB1-, normalno inhibiran sintazom dušikovog oksida,31 za regulaciju brzine glomerularne filtracije (GFR). Djelovanje AEA signalnog sustava vjerojatno se provodi kroz mezangijske stanice, koje su sposobne proizvesti i metabolizirati AEA,31 kao i kroz hiperpolarizaciju glatkih mišićnih stanica putem aktivacije kalijevih kanala.42 Treba napomenuti da postoje i mehanizmi koji nisu ovisni o CB1 receptoru pomoću kojih EC mogu posredovati u vazodilatacijskom učinku i stoga regulirati bubrežnu hemodinamiku.43 Buduće studije trebaju dodatno razjasniti ulogu potonjih mehanizama u normalnoj fiziološkoj homeostazi bubrega.

Cjevasti transport natrija

Pokazalo se da AEA ima regulatorni učinak na tubularni transport natrija. U medularnom TAL-u Henleove petlje, pokazalo se da AEA (kroz interakciju s CB1 receptorom) stimulira proizvodnju dušikovog oksida, što dovodi do inhibicije transporta natrija kroz apikalni transporter Na plus /H plus i Na plus /K plus /2Cl-co -transporter. To je također bilo povezano sa smanjenom potrošnjom kisika u TAL dijelu nefrona.¹⁸Ovo sugerira da aktivacija CB receptora preko AEA može regulirati bubrežni protok krvi, kao i tubularno rukovanje otopljenim tvarima, što u konačnici može utjecati na bubrežni klirens soli i vode.

Izlučivanje i modulacija proteina mokraćom

Kako bi ispitali ulogu glomerularnih CB1 receptora u moduliranju izlučivanja proteina mokraćom, Hsu et al. koristili su CB1 transgene miševe i štakore tretirane selektivnim CB1 agonistom.⁴⁰ Aktivacija CB1 receptora u bubrezima, a posebno u podocitima i mezangijalnim stanicama glomerula, povećala je izlučivanje proteina mokraćom.⁴⁰Također je utvrđeno da povećana aktivacija i prekomjerna ekspresija CB1 povećavaju razine ekspresije faktora rasta vaskularnog endotela (VEGF) i posljedično smanjuju razinu gena nefrina i proteina, što ukazuje na potencijalni put za disregulaciju podocita i proteinuriju.⁴⁰

EC sustav i bubrežna bolest

Uloga EC sustava u bubrežnoj patologiji i disfunkciji novo je područje istraživanja koje se primarno proučavalo u kontekstu CB receptora. Promjene ekspresije i aktivnosti CB receptora otkrivene su u raznim bubrežnim bolestima kao što su dijabetička nefropatija, CKD i različite vrste oštećenja bubrega (slika 2). Zajedno, ove studije bubrežne patofiziologije sugeriraju da ciljanje na EC sustav može imati dijagnostičku i terapijsku vrijednost (Tablice 1 i 2).

Dijabetička nefropatija

Dobro je poznato da dijabetes ima velike bubrežne komplikacije, uključujući progresivnu bubrežnu bolest i patologiju, stanje poznato kao dijabetička nefropatija. Dijabetičku nefropatiju karakterizira glomerularna hipertrofija i hiperfiltracija, što može rezultirati albuminurijom, bubrežnom fibrozom, padom GFR i završnim stadijem bubrežne bolesti.^44,45Nekoliko je studija ispitivalo ulogu EC sustava u ozljedama podocita, mezangijalnih i tubularnih stanica povezanih s dijabetesom, kao i funkciju aktivacije CB receptora na štetne ishode dijabetičke nefropatije (slika 2).

Procjena mišjih modela dijabetičke bolesti bubrega i bubrežnog tkiva kod ljudi s uznapredovalom dijabetičkom nefropatijom pokazala je povišene razine ekspresije CB1 receptora u bubrezima, a posebno u glomerularnim podocitima i mezangijalnim stanicama.^19,30Nadalje, in vitro studije su pokazale pojačanu regulaciju CB1 receptora s izloženošću povećanim koncentracijama glukoze i albumina u mezangijskim stanicama30 odnosno stanicama proksimalnih tubula.¹⁵ Nadalje, otkriveno je da je CB1 receptor prekomjerno izražen u glomerularnim podocitima u pokusnih miševa s dijabetičkom nefropatijom.^19,24Potencijalne posljedice potonjih promjena prikazane su u drugoj studiji koja je otkrila da hiperlipidemija, izazvana dijabetičkom nefropatijom, može biti povezana s apoptozom induciranom palmitinskom kiselinom u proksimalnim tubularnim stanicama. Ova djelovanja su posredovana pojačanom ekspresijom CB1 receptora.²⁹

S obzirom na dokaze koji ukazuju na štetnu ulogu CB1 receptora u dijabetičkoj nefropatiji, nekoliko je studija istraživalo korisnost CB1 antagonista/inverznih agonista kao potencijalne terapijske opcije za dijabetičku bolest bubrega.^{15,20,24,46,47}

U mišjem modelu dijabetičke nefropatije induciranom streptozotocinom (STZ), albuminurija je smanjena kao rezultat blokade CB1 receptora putem selektivnog antagonista CB1 receptora.19 Slični nalazi zabilježeni su i u genetskim mišjim modelima dijabetičke nefropatije.^23,24Utvrđeno je da je do značajnog smanjenja proteinurije došlo kroz očuvanje glomerularnih podocita i obnavljanje ekspresije podocitnih proteina nefrina, podocina i zonula occludens-1.19,24 Osim toga, također je utvrđeno da je antagonizam CB1 povezan sa smanjenom glomerularnom i proksimalnom tubularnom apoptozom, što u konačnici dovodi do poboljšanja bubrežne funkcije.^19,21,29

Kod Zucker dijabetičkih debelih (ZDF) štakora, koji razviju dijabetes tipa 2 zbog pretilosti uzrokovane disfunkcionalnim leptinskim receptorom, kronična primjena inverznog agonista CB1 receptora obnovila je GFR, smanjila proteinuriju i poboljšala markere zdravlja podocita kroz modulaciju renina -angiotenzinski sustav i inhibicija apoptoze.²⁴

Dok je dijabetička bolest bubrega povezana s povećanom ekspresijom CB1 receptora u raznim dijelovima nefrona, također postoje dokazi da je ekspresija CB2 receptora značajno smanjena. Na primjer, STZ-inducirana dijabetička nefropatija kod miševa povezana je s niskom regulacijom ekspresije CB2 receptora glomerularnih podocita.48 Slično, postoji smanjena ekspresija CB2 receptora u stanicama proksimalnih tubula nakon izlaganja povišenim koncentracijama albumina i glukoze.34 Nadalje, CB2 pokazalo se da aktivacija receptora ublažava albuminuriju, obnavlja ekspresiju proteina podocita, smanjuje infiltraciju monocita i smanjuje ekspresiju bubrežnih profibrotičkih markera25,33 u štakora s nefropatijom povezanom s pretilošću. Agonizam CB2 u pretiloj dijabetičkoj nefropatiji BTBR ob/ob soj miševa također je smanjio albuminuriju, poboljšao disfunkcionalnu ekspresiju nefrina u podocitima i smanjio širenje mezangijskog matriksa, nakupljanje fibronektina i sklerotsko oštećenje.⁴⁹

Ove studije pokazuju da je antagonizam CB1 receptora i aktivacija CB2 receptora korištenjem selektivnih farmakoloških liganada povezan s obnavljanjem bubrežne strukture i funkcije, posebno albuminurije i ekspresije upalnih markera, u genetskim i eksperimentalnim modelima dijabetičke nefropatije.

Bolest bubrega povezana s pretilošću

pretilost je povezana i djeluje kao čimbenik rizika za razvoj dijabetičke nefropatije,50 pri čemu pretile osobe imaju veći rizik od progresije do završnog stadija bubrežne bolesti.⁵¹Studija Jenkina i suradnika33 otkrila je ulogu aktivacije CB2 receptora u smanjenju progresije bubrežne disfunkcije povezane s pretilošću smanjenjem proteinurije, klirensa kreatinina i bubrežnih fibroznih markera. Nasuprot tome, ZDF štakori tretirani CB1 inverznim agonistom pokazali su poboljšanu strukturu i funkciju bubrega.²⁴Iznenađujuće, ti su štakori također pokazali značajno povećanje tjelesne težine u usporedbi sa stabilnošću težine kontrolnih miševa, za što se smatralo da je posljedica razvoja ekstremne hiperglikemije u kontrolnih životinja koje su primale vehikulum.24 U zasebnoj studiji prikazan je CB1 antagonizam za smanjenje albuminske urije, smanjenje mezangijske ekspanzije i poboljšanje ekspresije profibrotičnih i proupalnih bubrežnih proteina u mršavih i pretilih dijabetičkih miševa.²³Ovi nalazi sugeriraju da se posljedice CB1modulacije kod dijabetesa mogu razlikovati ovisno o eksperimentalnom modelu, prisutnosti pretilosti i prisutnosti hiperglikemije.

U drugim studijama koje su koristile štakore s pretilošću izazvanom prehranom, ekspresija CB1 receptora u bubrezima je znatno pojačana, a liječenje antagonistom CB1 receptora smanjilo je težinu, sistolički krvni tlak, leptin u plazmi, albuminuriju i razine kreatinina u plazmi. To je povezano s ublažavanjem glomerulopatije.16 Nadalje, studije na pretilim Zucker štakorima pokazale su da CB1 inverzni agonist, rimonabant, ublažava proteinuriju u životinjskom modelu nefropatije izazvane pretilošću.²¹Liječenje rimonabantom djelomično je obnovilo klirens kreatinina, smanjilo glomerulosklerozu i tubularno-intersticijsku fibrozu, te smanjilo oštećenje tubula i bubrežnu hipertrofiju.²¹Također treba napomenuti da su ti nalazi možda posredovani učincima rimonabanta i da nisu povezani sa sustavom EC. Dok je pretilost u fa/fa Zucker štakora uzrokovana mutacijom leptinskog receptora, rimonabant djeluje tako da povećava unos leptina u bubrezima, za što se pokazalo da smanjuje metaboličku aktivnost proksimalnih tubula.⁵²Stoga je do poboljšanja bubrežne funkcije u ovim stopama moglo doći zbog mehanizama povezanih s ulogom leptina u metabolizmu stanica proksimalnih tubula,^52–54za razliku od izravnog djelovanja na sustav EZ-a.

Koristeći novi soj miša koji nema CB1 receptore u stanicama proksimalnih tubula bubrega, Udi et al.⁵⁵otkrili su da delecija CB1 receptora nije zaštitila miševe od štetnih metaboličkih učinaka povezanih s pretilošću, ali je značajno smanjila nakupljanje lipida u bubrezima izazvano pretilošću. Nadalje, otkriveno je da je stimulacija CB1 receptora u stanicama proksimalnih tubula bubrega povezana sa smanjenom aktivacijom jetrene kinaze B1 i smanjenom aktivnošću AMP-aktivirane protein kinaze, kao i smanjenom beta-oksidacijom masnih kiselina.⁵⁵Ovi nalazi ukazuju na potencijalnu vezu između receptora CB1 proksimalnih tubularnih epitelnih stanica bubrega i patoloških učinaka bubrežne lipotoksičnosti i nefropatije izazvanih pretilošću.

Ukratko, otkrića povezana s receptorom CB1 naglašavaju njegov djelomični potencijal u djelovanju kao terapeutske mete za bubrežnu bolest izazvanu pretilošću. Potrebne su daljnje studije kako bi se utvrdila učinkovitost moduliranja CB1 u bubrezima za poboljšanje bubrežne disfunkcije neovisno o njegovim učincima na težinu.

Renalna intersticijska bolest i fibroza

Pokazalo se da je receptor CB1 pojačan u drugim bubrežnim poremećajima obilježenim intersticijskom upalom i fibrozom, uključujući akutni intersticijski nefritis.²⁰Koristeći unilateralnu ureteralnu opstrukciju (UUO) kao eksperimentalni model bubrežne fibroze u miševa, Lecruet sur.²⁰pokazalo je da je ekspresija CB1 receptora bila regulirana prema gore u UUO životinja u usporedbi s kontrolama. Ovo je također povezano s izraženim povećanjem stvarnog sadržaja 2-AG. Liječenje UUO miševa rimonabantom smanjilo je sintezu-1proteina kemoatraktanta monocita i smanjilo infiltraciju makrofaga.²⁰Također je pokazano da je aktivacija CB1 receptora dovela do poboljšanih razina VEGF, što je potom smanjilo ekspresiju nefrina i razine proteina.⁴⁰

Akutna ozljeda bubrega

Sve je više dokaza koji ukazuju na važnu ulogu CB1 i CB2 receptora i njihove modulacije u patogenezi različitih oblika AKI. S obzirom na ishemijski AKI, utvrđeno je da selektivni agonisti CB1 i CB2 receptora imaju učinak ovisan o dozi u sprječavanju oštećenja tubula nakon renalne ishemije/reperfuzijske ozljede u bubrezima miševa.⁵⁶Međutim, u zasebnoj studiji, primjena kanabidiola, nepsihoaktivnog sastojka kanabisa sa slabo definiranim farmakološkim svojstvima, dovela je do smanjenja oštećenja bubrežnih tubula kod štakora nakon obostrane bubrežne ishemije/reperfuzije.⁵⁷Kanabidiol je značajno ublažio povišenje serumskog kreatinina i bubrežnih razina malondialdehida i dušikovog oksida povezanih s ovim stanjem.⁵⁷ U novijoj studiji, dokazano je da agonist CB2 receptora izveden iz triazola pirimidina ima zaštitnu ulogu u inflamatornoj ozljedi bubrega nakon bilateralne ishemije/reperfuzije bubrega.⁵⁸

Niz studija pokazao je štetnu ulogu CB1 i zaštitne učinke aktivacije CB2 na nefrotoksični model AKI kod ozljede bubrega izazvane cisplatinom.35,59-61 Inhibicija CB1 receptora35 ili aktivacija CB2 receptora59,60 ograničeni oksidativni stres i upala i smanjeno oštećenje tubula u bubrezima životinja s AKI izazvanim cisplatinom. Uz to, ß-Caryophyllene, prirodni agonist CB2 receptora, ovisno o dozi štiti od štetnih učinaka nefrotoksičnosti izazvane cisplatinom.⁶¹

Još jedan veliki čimbenik AKI, koji je povezan sa značajnim morbiditetom i mortalitetom, je ozljeda bubrega povezana sa sepsom (SA-AKI).62,63 U studiji koja je koristila mišji model sepse ligacije i punkcije cekuma (CLP), nokaut CB2 receptora miševi su pokazali povećanu smrtnost, ozljedu pluća, bakterijemiju, regrutiranje neutrofila i smanjenu aktivnost p38 MAPK na mjestu infekcije.⁶⁴Liječenje selektivnim agonistom CB2 receptora smanjilo je učinke uzrokovane CLP-om, poput upale, oštećenja pluća i regrutiranja neutrofila, te u konačnici poboljšalo preživljavanje.⁶⁴Ovi su nalazi u skladu s dokazima koji pokazuju da je nakon lokalizacije CB2 na leukocite, njihova aktivacija pokazala da ublažava aktivaciju endotelnih stanica induciranu faktorom nekroze tumora leukocita a, adheziju i migraciju leukocita, kao i proupalne modulatore.^65–68Stoga modulacija CB2 receptora može predstavljati novi terapeutski cilj u liječenju SA-AKI.^5,69,70

Mehanizam(i) pomoću kojih kanabinoidni receptori moduliraju ili obnavljaju preživljavanje tubularnih stanica nakon akutnog oštećenja u ovom trenutku nisu dobro definirani. Međutim, molekularne razlike u mRNA kanabinoidnog receptora i razinama proteina 20,35,71 kao i razlike u fiziološkom ishodu aktivacije receptora vjerojatno su povezane s tipom AKI te s obiljem i lokalizacijom receptora.

EC ligandi u bubrežnom zdravlju i bolesti. Iako su se mnoge studije koje su procjenjivale ulogu EC sustava u bubrežnoj homeostazi i patofiziologiji usredotočile na CB receptore i njihovu modulaciju, važno je imati na umu da ukupni učinci aktivacije i inhibicije EC sustava ovise o različitim čimbenicima, od kojih je samo dio vezan uz aktivnost CB receptora. Na primjer, glavni endogeni aktivatori CB receptora, AEA i 2-AG, prisutni su u značajnim koncentracijama u bubrezima8,9; međutim, fiziološki odgovori izazvani ovim ligandima u normalnim ili patološkim uvjetima nisu u potpunosti razjašnjeni. Nadalje, malo je detaljnih studija o tome kako povišene ili smanjene razine ovih liganada mogu utjecati na bubrežnu funkciju i patologiju. Na primjer, dobro je poznato da AEA igra ulogu u modulaciji bubrežne hemodinamike.17,31 Utvrđeno je da je infuzija ovog liganda povezana s vazorelaksacijom jukstamedularnih aferentnih arteriola in vitro,31 povećanim bubrežnim praćenjem krvi u glodavaca,17 i promjena tubularnog transporta natrija.18 Dok ovi učinci mogu biti djelomično posredovani aktivacijom CB1 i CB2 receptora, važno je naglasiti da ovi nalazi ukazuju na ukupni učinak ovog liganda i teško je točno identificirati koji su receptori aktivirani u svakom segmentu nefrona. Nadalje, postoje učinci neovisni o CB receptorima koji se ne uzimaju u obzir kada se uloga ovih liganada procjenjuje samo u kontekstu CB receptora.

Nedavne studije počele su se baviti ovom važnom točkom pokušavajući definirati utjecaj ovih liganada na stanja bubrežne bolesti. Biernacki i sur.72 opisali su promjene u EC sustavu u primarnoj i sekundarnoj HTN, napominjući da su ta stanja rezultirala bubrežnim oksidativnim stresom kroz povećane reaktivne kisikove vrste (ROS) i smanjene razine antioksidativnih enzima. Unatoč pojačanoj aktivnosti FAAH i MGL u štakora s primarnom i sekundarnom hipertenzijom, razine AEA i 2-AG u bubrezima bile su značajno povećane.72 Povećanje endogenih razina AEA farmakološkim inhibiranjem njegovog razgradnog enzima, FAAH, s Utvrđeno je da je selektivni FAAH inhibitor, URB597, rezultirao inhibicijom stvaranja ROS-a u obje vrste hipertenzivnih štakora. Ti su učinci posredovani poboljšanjem antioksidativne obrane u primarnim spontano hipertenzivnim bubrezima štakora (SHR) putem Nrf2 puta, kao i smanjenim proupalnim odgovorima u sekundarno hipertenzivnih (DOCA-sol) štakora.72 Nadalje, URB597 je povećao ROS- ovisne produkte fosfolipidne peroksidacije i razine EC u oba tipa hipertenzivnih bubrega, što je rezultiralo pojačanom ekspresijom CB receptora u SHR štakora i pojačanom ekspresijom CB2 i TRPV1 receptora u DOCA-saltratima.72 Kronično liječenje Wistar normotenzivnih kontrolnih štakora s URB597 slično je pojačalo oksidacija fosfolipida u bubrezima, usporediva s primjenom DOCA-solnih štakora.72 Dakle, dok se čini da EC sustav igra zaštitnu ulogu u HTN-u, primjena inhibitora aFAAH nije značajno promijenila proupalna ili oksidativna stanja uzrokovana primarnim HTN-om , i stvorio je samo neravnoteže između EC-a, oksidansa i proupalnih čimbenika u sekundarnom HTN-u, pot potencijalno dovodi do razvoja disfunkcije bubrega.

S obzirom na druga bubrežna stanja, kao što je AKI, studije su pokazale različite odgovore na ozljedu bubrega u razinama ekspresije EC. Moradi i sur.73 pokazali su da je bubrežna ishemija/reperfuzijska ozljeda povezana sa značajnim povećanjem bubrežnog 2- sadržaja AG koristeći bilateralni mišji model ishemije/reperfuzije AKI. Utvrđeno je da je povećanje koncentracije 2-AG u bubrezima nakon primjene inhibitora MGL rezultiralo poboljšanim rezultatom BUN, kreatinina i oštećenja tubula u serumu; međutim, ekspresija gena mRNA bubrežne upale i biljega oksidativnog stresa nije promijenjena. Nasuprot tome, u nefrotoksičnom modelu AKI izazvanog cisplatinom, cisplatin je povećao AEA, ali ne i 2-AAG razine u bubrežnom tkivu.35

Do danas nisu u potpunosti opisani mehanizmi i uvjeti pod kojima se CB receptori aktiviraju pomoću EC-a u bubregu—i potom signalne kaskade koje proizlaze iz ove aktivacije. Studije su pokazale proturječne rezultate koji opisuju ulogu aktivacije AEA i CB1 receptora u posredovanju ozljede glomerularnih podocita. Jourdan i sur.74 pokazali su da je kronična izloženost podocita uzgojenih u ljudima visokoj razini glukoze rezultirala značajnom regulacijom u ekspresiji gena CB1 receptora, što je također povezano s povećanjem staničnih AEA i 2-AG. Ovo je povezano sa znakovima upale i ozljede podocita, što se očituje kao smanjenje podocina i nefrina i povećana ekspresija gena desmina.74 Nasuprot tome, Li i sur.75 izvijestili su o zaštitnim funkcijama AEA nakon ozljede podocita izazvane L-homocisteinom (Hcys). AEA je blokirao Hcysinduciranu aktivaciju inflamasoma NLRP3 u kultiviranim podocitima i poboljšao disfunkciju podocita, u konačnici spriječivši oštećenje glomerula.75 Stoga, dok je prethodna studija pokazala da je povećanje ekspresije gena receptora CB1 popraćeno pojačanom regulacijom AEA i 2-AG povezana s oštećenjem podocita, posljednja studija sugerira da AEA ima zaštitne i protuupalne učinke na podocite. Potrebne su buduće studije kako bi se istražila uloga EC liganada u aktivaciji CB receptora pod različitim uvjetima zdravlja i bolesti bubrega.

Zaključak

Utvrđeno je da EC sustav regulira niz funkcija u bubrežnom zdravlju i bolesnim stanjima. Različite komponente EC sustava, naime CB1 i CB2 receptori i njihovi glavni fiziološki aktivatori (AEA i 2-AG), lokalizirani su na niz podtipova bubrežnih stanica kod različitih vrsta. Posljedično, aktivacija ili inhibicija CB1 i CB2 može značajno utjecati na funkciju bubrega s korisnim ili štetnim učincima. Promijenjena ekspresija CB receptora dokazana je u nizu bubrežnih bolesti, uključujući nefropatiju, CKD i AKI. Ova su otkrića dovela do istraživanja manipulacije CB receptorima pomoću farmakoloških sredstava, koja su djelomično ukazala na CB receptore kao potencijalne terapijske mete za bubrežnu disfunkciju. Važan rezultat ovih studija bila je demonstracija da CB1 i CB2 receptori djeluju putem zasebnih putova i moduliraju različite nizvodne ciljeve u bubregu, unatoč uglavnom homogenoj distribuciji u bubrežnom sustavu.

U novije vrijeme proučavan je EC sustav zbog njegove povezanosti s različitim stanjima bubrežne bolesti. Zajedno, ove studije sugeriraju da se aktivnost treba ispitati odvojeno od njihovih interakcija s CB receptorima, jer su proturječni rezultati viđeni u biološkim odgovorima izazvanim EC-ima i aktivaciji njihovih receptora.

Ukratko, značajan fokus stavljen je na procjenu uloge CB receptora u bubrežnoj funkciji, homeostazi i patofiziologiji. Dok su ti napori značajno pridonijeli našem razumijevanju uloge EC sustava u bubrezima, ostaju važna područja mogućnosti za buduća istraživanja, posebno uloga EC liganda kao medijatora aktivnosti EC sustava. Trenutačno njihova uloga u fiziologiji i patofiziologiji bubrega tek treba biti u potpunosti razjašnjena. Nadalje, trebat će dodatno procijeniti kliničke implikacije i važnost promjene EC sustava.76 Stoga, dok trenutačni podaci sugeriraju da moduliranje funkcije i aktivnosti EC sustava može pružiti održivu terapijsku intervenciju za bubrežnu disfunkciju, buduće studije su ključne za daljnje razjašnjenje mehanizmi putem kojih EC i CB receptori sudjeluju u bubrežnoj fiziologiji i bolesti, kao i klinički kontekst u kojem njihova stimulacija ili supresija može dovesti do korisnih ili štetnih učinaka u bubrezima.

Priznanja

Sadržaj ovog članka isključiva je odgovornost autora i ni na koji se način ne smije smatrati službenom politikom ili tumačenjem američkog Ministarstva za pitanja veterana ili američke vlade. HM je podržan nagradom za razvoj karijere Ureda za istraživanje i razvoj Ministarstva branitelja, 1 IK CX 001043-01A2.

Izjava o otkrivanju autora

Ne postoje konkurentski financijski interesi.

Reference

1. Howlett AC. Kanabinoidni receptori. Prostaglandini Ostali lipidni mediji. 2002;68-69:619-631.

2. DiPatrizio NV, Piomelli D. Štedljivi lipidi: endokanabinoidi i neuralna kontrola očuvanja energije. Trends Neurosci. 2012;35:403-411.

3. Pacher P, Batkai S, Kunos G. Endokanabinoidni sustav kao nova meta farmakoterapije. Pharmacol Rev. 2006;58:389-462.

4. Hillard CJ. Cirkulirajući endokanabinoidi: odakle dolaze i kamo idu? Neuropsihofarmakologija. 2018;43:155-172.

5. Munro S, Thomas KL, Abu-Shaar M. Molekularna karakterizacija perifernog receptora za kanabinoide. Priroda. 1993;365:61-65.

6. Fowler CJ. Farmakologija kanabinoidnog sustava - pitanje učinkovitosti i selektivnosti. Mol Neurobiol. 2007;36:15–25.

7. Beltramo M, Stella N, Calignano A, et al. Funkcionalna uloga transporta anandamida visokog afiniteta, kako je otkriveno selektivnom inhibicijom. Znanost. 1997.; 277:1094-1097.

8. Kondo S, Kondo H, Nakane S, et al. 2-Arahidonoilglicerol, endogeni agonist kanabinoidnog receptora: identifikacija kao jedne od glavnih vrsta monoacilglicerola u različitim tkivima štakora i dokazi za njegovo stvaranje putem mehanizama ovisnih i neovisnih o CA2 plus. FEBS Lett. 1998;429:152-156.

9. Ritter JK, Li G, Xia M, et al. Anandamid i njegovi metaboliti: koje su njihove uloge u bubrezima? Front Biosci (Schol Ed). 2016; 8: 264-277.

10. Hryciw DH, McAinch AJ. Kanabinoidni receptori u bubrezima. Curr Opin Nephrol Hypertens. 2016;25:459-464.

11. Howlett AC, Blume LC, Dalton GD. CB(1) kanabinoidni receptori i njima pridruženi proteini. Curr Med Chem. 2010;17:1382-1393.

12. Pertwee RG. Farmakologija kanabinoidnih receptora i njihovih liganada: pregled. Int J Obes (Lond). 2006;30 Suppl 1:S13-S18.

13. Larrinaga G, Varona A, Perez I, et al. Ekspresija kanabinoidnih receptora u ljudskom bubregu. Histol Histopathol. 2010;25:1133-1138.

14. Osei-Hyiaman D, DePetrillo M, Pacher P, et al. Aktivacija endokanabinoida na jetrenim CB1 receptorima stimulira sintezu masnih kiselina i doprinosi pretilosti izazvanoj prehranom. J Clin Invest. 2005;115:1298-1305.

15. Jenkin KA, McAinch AJ, Zhang Y, et al. Povišena ekspresija kanabinoidnog receptora 1 i receptora 55 vezanog za G protein u stanicama proksimalnih tubula i cijelog bubrega izloženog dijabetičkim stanjima. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2015;42:256-262.

16. Jenkin KA, O'Keefe L, Simcocks AC, et al. Kronična primjena AM251 poboljšava albuminuriju i strukturu bubrežnih tubula u pretilih štakora. J Endocrinol. 2015;225:113-124.

17. Koura Y, Ichihara A, Tada Y, et al. Anandamid smanjuje brzinu glomerularne filtracije kroz dominantnu vazodilataciju eferentnih arteriola u bubrezima štakora. J Am Soc Nephrol. 2004;15:1488-1494.

18. Silva GB, Atchison DK, Juncos LI, et al. Anandamid inhibira potrošnju kisika povezanu s transportom u Henleovoj petlji aktiviranjem CB1 receptora. Am J Physiol Renal Physiol. 2013;304:F376-F381.

19. Barutta F, Corbelli A, Mastrocola R, et al. Blokada kanabinoidnog receptora 1 poboljšava albuminuriju u eksperimentalnoj dijabetičkoj nefropatiji. Dijabetes. 2010;59:1046-1054.

20. Lecru L, Desterke C, Grassin-Delyle S, et al. Kanabinoidni receptor 1 glavni je posrednik bubrežne fibroze. Kidney Int. 2015;88:72–84.

21. Janiak P, Poirier B, Bidouard JP, et al. Blokada kanabinoidnih CB1 receptora poboljšava funkciju bubrega, metabolički profil i povećava preživljenje pretilih Zucker štakora. Kidney Int. 2007;72:1345-1357.

22. Lin CL, Hsu YC, Lee PH, et al. Poremećaj kanabinoidnog receptora 1 PPARgamma2 povećava indukciju hiperglikemije mezangijske upale i fibroze u bubrežnim glomerulima. J Mol Med (Berl). 2014;92:779-792.

23. Nam DH, Lee MH, Kim JE, et al. Blokada kanabinoidnog receptora 1 poboljšava otpornost na inzulin, metabolizam lipida i dijabetičku nefropatiju u db/db miševa. Endokrinologija. 2012;153:1387-1396.

24. Jourdan T, Szanda G, Rosenberg AZ, et al. Pretjerano aktivan kanabinoidni receptor 1 u podocitima pokreće dijabetičku nefropatiju tipa 2. Proc Natl Acad Sci US A. 2014;111:E5420–E5428.

25. Barutta F, Piscitelli F, Pinch S, et al. Zaštitna uloga kanabinoidnog receptora tipa 2 u mišjem modelu dijabetičke nefropatije. Dijabetes. 2011.; 60: 2386-2396.

26. Jenkin KA, McAinch AJ, Grinfeld E, et al. Uloga kanabinoidnih receptora u humanoj proksimalnoj tubularnoj hipertrofiji. Cell Physiol Biochem. 2010;26:879-886.

27. Tam J, Cinar R, Liu J, et al. Inverzni agonizam perifernog kanabinoidnog-1 receptora smanjuje pretilost poništavanjem otpornosti na leptin. Cell Metab. 2012.; 16:167-179.

28. Sampaio LS, Taveira Da Silva R, Lima D, et al. Endokanabinoidni sustav u bubrežnim stanicama: regulacija transporta Na(plus) putem CB1 receptora kroz različite stanične signalne putove. Br J Pharmacol. 2015;172:4615-4625.

29. Lim JC, Lim SK, Han HJ, et al. Kanabinoidni receptor 1 posreduje u apoptozi izazvanoj palmitinskom kiselinom putem stresa endoplazmatskog retikuluma u proksimalnim tubularnim stanicama ljudskih bubrega. J Cell Physiol. 2010;225:654-663.

30. Lim JC, Lim SK, Park MJ, et al. Kanabinoidni receptor 1 posreduje visokom glukozom induciranu apoptozu putem stresa endoplazmatskog retikuluma u primarno uzgojenim mezangijalnim stanicama štakora. Am J Physiol Renal Physiol. 2011;301:F179-F188.

31. Deutsch DG, Goligorsky MS, Schmid PC, et al. Proizvodnja i fiziološka djelovanja anandamida u vaskulaturi bubrega štakora. J Clin Invest. 1997;100:1538-1546.

32. Lee SF, Newton C, Widen R, et al. Diferencijalna ekspresija mRNA kanabinoidnog CB(2) receptora u subpopulacijama imunoloških stanica miša i nakon stimulacije B stanica. Eur J Pharmacol. 2001;423:235-241.

33. Jenkin KA, O'Keefe L, Simcocks AC, et al. Bubrežni učinci kronične farmakološke manipulacije CB2 receptorima u štakora s pretilošću izazvanom prehranom. Br J Pharmacol. 2016;173:1128-1142.

34. Jenkin KA, McAinch AJ, Briffa JF, et al. Ekspresiju kanabinoidnog receptora 2 u stanicama proksimalnih tubula čovjeka regulira albumin neovisno o ERK1/2 signalizaciji. Cell Physiol Biochem. 2013;32:1309-1319.

35. Mukhopadhyay P, Pan H, Rajesh M, et al. CB1 kanabinoidni receptori potiču oksidativni/nitrozativni stres, upalu i staničnu smrt u modelu mišje nefropatije. Br J Pharmacol. 2010;160:657-668.

36. Koga D, Santa T, Fukushima T, et al. Tekućinska kromatografija-atmosferski tlak kemijska ionizacija maseno spektrometrijsko određivanje anandamida i njegovih analoga u mozgu i perifernim tkivima štakora. J Chro- motor B Biomed Sci Appl. 1997;690:7-13.

37. Matias I, Petrosino S, Racioppi A, et al. Disregulacija perifernih endokanabinoidnih razina kod hiperglikemije i pretilosti: učinak prehrane s visokim udjelom masti. Mol Cell Endocrinol. 2008; 286 (1–2 Suppl 1): S66–S78.

38. Long JZ, LaCava M, Jin X, et al. Anatomski i temporalni portret fizioloških supstrata za hidrolazu amida masne kiseline. J Lipid Res. 2011.; 52: 337-344.