Važna uloga metformina u upravljanju transplantacijom bubrega
Mar 26, 2022
Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
DIO Ⅲ: Prekondicioniranje i postkondicioniranje metforminom za smanjenje reperfuzijske ozljede izazvane ishemijom u izoliranom modelu normotermične strojne perfuzije bubrega ex vivo štakora i svinje
Tobias M.Huink, Leonie H.Venemal, Rene A.Posma, Nynke J.de Vries, Andrie C.Westerkampl,& et al.
Metforminmože djelovati renoprotektivno prijetransplantacija bubregansmanjenjem ishemijsko-reperfuzijske ozljede (IRl). Ova studija ispitala je limetforminpredkondicioniranje i postkondicioniranje tijekom ex vivo normotermne strojne perfuzije (NMP) štakorskih i svinjskih bubrega utječe na IRl. U ispitivanju na štakorima, fiziološka otopina ili 300 mg/kgmetforminprimijenjen je oralno dva puta dan prije nefrektomije. Nakon 15 minuta tople ishemije, bubrezi su sačuvani u statičnom hladnom skladištenju 24 sata. Nakon toga je provedeno 90 minuta NMP uz dodatak fiziološke otopine ilimetformin(30 ili 300 mg/L). U ispitivanju na svinjama, nakon 30 minuta tople ishemije, bubrezi su sačuvani 3 sata s oksigeniranom hipotermičnom strojnom perfuzijom. Nakon toga, povećanje dozemetformindodani su tijekom 4 sata NMP.Metforminpredkondicioniranje bubrega štakora dovelo je do smanjenih biomarkera perfuzije ozljede i smanjene proteinurije. Postkondicioniranje bubrega štakora rezultiralo je, ovisno o dozi, manjom nekrozom tubularnih stanica i vakuolizacijom. Povećana je ekspresija proteina toplinskog šoka 70metformin-liječeni svinjski bubrezi. U svim studijama klirens kreatinina nije bio promijenjen. U zaključku. obametforminpredkondicioniranje i postkondicioniranje može se obaviti sigurno i poboljšati kvalitetu štakorskih i svinjskih bubrega. Budući da su učinci manji, nepoznato je koja bi strategija mogla rezultirati poboljšanom kvalitetom organa nakon transplantacije.
KLIKNITE OVDJE ZA DIO Ⅰ i Ⅱ
RASPRAVA
Cilj ove studije bio je procijeniti potencijalne koristi odmetforminpredkondicioniranje i postkondicioniranje na IRI u dva različita ex vivo NMP modela korištenjem bubrega štakora i svinje. Otkrili smo da, u smislu funkcije bubrega,metforminpredkondicioniranje je bilo povezano sa značajno nižom proteinurijom, što predstavlja povoljan učinak na cjelovitost glomerula.22 Što se tiče stanične ozljede, uočene su značajno niže vrijednosti LDH u predkondicioniranim bubrezima štakora, dok postkondicioniranje nije bilo povezano s razlikama u ovom biomarkeru. Zanimljivo, postkondicioniranje s 300 mg/Lmetforminrezultiralo je manjom nekrozom tubularnih stanica i vakuolizacijom. Nadalje,metforminpredkondicioniranje i postkondicioniranje rezultiralo je pojačanom ekspresijom gena gena koji kodiraju endotelnu aktivaciju i upalu kod štakora i značajnim povećanjem regulacije HSP-70 umetforminperfuzirani svinjski bubrezi. Indikativni su rezultati ove studijemetforminima doista blagotvorne učinke na cjelovitost bubrega, iako su ti učinci minimalni i nisu konačni. Stoga nismo pronašli jasan odgovor hoće li iu kojem modalitetumetforminmože se koristiti kao renoprotektivna strategija za smanjenje IRI.
Kako bismo povećali robusnost naših nalaza i smanjili potencijalne međuvrstske učinke, u našoj studiji korištena su dva metodološki različita ex vivo eksperimentalna NMP modela. Budući da su se modeli razlikovali na mnogo načina, ne vjerujemo da se rezultati mogu izravno uspoređivati, već ih treba tumačiti kao dvije odvojene, iako komplementarne studije. Međutim, otkrili smo korisne učinkemetforminu studiji na štakorima, dok u pokusima na svinjama nisu pronađene očite razlike. To se može objasniti razlikama u eksperimentalnom dizajnu.Metforminje davan štakorima kao sredstvo za predkondicioniranje, dok jemetforminsamo je dodan u svinjske bubrege tijekom HMP i NMP kao sredstvo za postkondicioniranje. Budući da su svinjski bubrezi dobiveni iz klaonice, nismo bili u mogućnosti izvršiti nikakve radnje predkondicioniranja. Drugi,metformindavan je na početku NMP-a u studiji na štakorima, dok su svinjski bubrezi tijekom vremena bili izloženi sve većim dozama. Treće, obje studije koristile su organe različitih spolova. Stoga su se mogli pojaviti potencijalni spolni učinci, budući da su prethodne studije pokazale razlike u učincima moždane smrti na IRI i mikrocirkulaciju između spolova.2324 Štoviše, čak i razlike ovisne o spolu u učincima protiv rakametforminprijavljeni su.25 Bilo da je to slučaj i sametforminkoji se koristi u uvjetima transplantacije vrijedi razjasniti.
Zanimljivo, administracijametforminu koncentracijama koje su povezane s toksičnošću kod ljudi nije bila povezana sa staničnom ozljedom u oba naša ex vivo modela. Ovo je važan nalaz jermetforminmogu se akumulirati u bolesnika s bubrežnom insuficijencijom i koji nakon toga mogu razviti tešku laktacidozu.19.26 Naša studija pokazuje da primjenametforminu visokim dozama ne uzrokuje ozljedu stanica i, stoga, može se sigurno koristiti u ex vivo postavkama strojne perfuzije.
CISTANCHEMOŽE LIJEČITI BUBREŽNE BOLESTI
Ranije je objavljeno da je predkondicioniranje sametforminmože smanjiti IRI.27-29 Zaštitni učinci odmetforminuočeni su tijekom cerebralne ishemije i kasnije
U reperfuziji mišjeg infarkta miokarda u modelima štakora, primjenametforminprije ishemije ili tijekom reperfuzije bila je povezana sa smanjenom veličinom infarkta.28,31 Međutim, ti se rezultati nisu mogli reproducirati na svinjskom modelu.32Metformintakođer je klinički proučavan kao sredstvo za predkondicioniranje za smanjenje IRl. Međutim, niti korisni učinci na ozljedu miokarda niti drugi učinci smanjenja IRI-ametforminu ovim randomiziranim kliničkim ispitivanjima pronađena su pretkondicioniranja.33,34 Postkondicioniranje metforminom također je klinički procijenjeno, u kojemu nema učinakametforminliječenje započeto nakon infarkta miokarda uočeno je na bubrežnoj funkciji35 ili lijevoj klijetki.36 U prethodnim eksperimentima koje je provela naša skupina,metforminpredkondicioniranje jetre štakora donora uspjelo je poboljšati hepatobilijarnu funkciju tijekom NMP-a i ortotopske transplantacije jetre nakon toga.
Točan mehanizam djelovanja odmetforminnije poznato, ali čini se da blaga inhibicija kompleksa 1 unutar mitohondrijskog transportnog lanca elektrona igra ključnu ulogu.12-14 Štoviše,metforminsmatra se da utječe na endotelnu funkciju kroz nekoliko različitih putova, uključujući regulaciju proizvodnje dušikovog oksida, inhibiciju apoptoze i promjenu stanja stanične energije s naknadnom aktivacijom putova kinaze.38-40 U skladu s prethodnim eksperimentima,39,41 postkondicioniranje s 300 mg/Lmetforminsmanjuje ekspresiju ET-1. Endotelin 1 ima proupalne učinke, stimulira proizvodnju ROS-a i modificira glomerularnu barijeru.42 Štoviše, povišeni ET-1 povezan je s vaskularnim i bubrežnim oštećenjem.42,43 Povećana ekspresija eNOS-a pronađena je u bubrezima štakora prokrvljenim niskim doza odmetformin, što je povezano sa smanjenim IRI i oksidativnim stresom.38,44,45 Međutim, nisu primijećene razlike u KLF-2, markeru laminarnog stresa smicanja tekućine, ili u samom vaskularnom otporu. Ekspresija VCAM-1 korelira s teškim strukturalnim oštećenjem bubrežnog parenhima,46 a ranije je objavljeno da je manje zastupljena umetformin-liječenih bubrega.47 Štoviše, ekspresiju VCAM-1, također uključenu u adheziju leukocita, može inducirati ROS u endotelnim stanicama tijekom upale.48 Doista, pronašli smo smanjenu ekspresiju VCAM-1 u bubrezima prokrvljenim 30 mg/Lmetformin. Ukratko, nalazi u ekspresiji gena sugeriraju da je na endotelnu aktivaciju umjereno utjecalo izlaganjemetformin.
U našoj studiji uglavnom smo uočili zaštitni učinak predkondicioniranja smetformin, implicirajući tometformintreba primijeniti prije ishemijskog inzulta. Stoga treba razmotriti donorsku intervenciju u okruženju transplantacije. Predloženo je smanjenje oštećenja organa promjenom upravljanja darivateljima, a drugi ga rijetko provode.49.50 Međutim, logistička i etička pitanja koja se tiču istraživanja intervencije darivatelja ometaju izvođenje randomiziranih kontroliranih ispitivanja.49 Nadalje, predložena intervencija ne bi trebala negativno utjecati na druge ili -gans koji bi trebali biti presađeni. Stoga bi za sada jedina vjerojatna prijevodna uporaba bila ex vivo postkondicioniranje smetformin. Modaliteti strojne perfuzije sve se više koriste i nude idealnu platformu za farmakološke intervencije, npr.metformin. Kao post-kondicioniranje sametforminpokazalo neke skromne korisne učinke u našoj studiji, moglo bi se testirati kao renoprotektivno sredstvo u budućim istraživanjima. Međutim, naši rezultati ne zagovaraju nužno korištenjemetforminkao farmakološka intervencija prijetransplantacija bubrega, te predlažemo da se može smatrati testiranim u kombinaciji s drugim mogućim tretmanima.
Ograničenje koje smanjuje klinički translacijski aspekt naše studije je nedostatak punogtransplantacija bubreganakon NMP-a, što bi trebao biti smjer daljnjih istraživanja u ovom području te se stoga naša studija može smatrati korakom prema eksperimentu transplantacije.
Još jedno ograničenje naše studije bilo je to što nismo mjerili urinarne markere akutne ozljede, poput molekule 1 oštećenja bubrega. Međutim, mjerili smo pokazatelje oštećenja bubrega, poput LDH i ASAT, koji su pokazali samo manje korisne učinkemetforminliječenje. Buduća istraživanja trebala bi shvatiti ove markere pri ispitivanju učinakametforminna IRI bubrega.
Zaključno, iako skromno,metforminpredkondicioniranje prije NMP-a bilo je povezano sa smanjenim IRI-om, vjerojatno zaštitom bubrežnog integriteta, dok je postkondicioniranje smetforminbio je povezan sa smanjenom nekrozom tubularnih stanica i vakuolizacijom, kao i poboljšanom ekspresijom gena endotela. Važno je da nisu uočeni nikakvi sigurnosni signali ili potencijalno nepovratna oštećenja kada su bili izloženi in vivo toksičnimmetforminkoncentracije, što ukazuje da se čini sigurnim koristiti te koncentracijemetformintijekom strojne perfuzije. Naša studija pokazuje da obojemetforminpredkondicioniranje i postkondicioniranje poboljšalo kvalitetu štakorskih i svinjskih bubrega. Međutim, ti su učinci bili minorni i ostaje nejasno jesu limetforminmože se koristiti kao renoprotektivna strategija tijekom strojne perfuzije prije transplantacije bubrega.
LIJEČENJE BUBREŽNE BOLESTI:CISTANCHE PROIZVODI
Napomena: Tradicionalna kineska ljekovita biljka cistanche (poznata i kao "zmajeva biljka" i "pustinjski ginseng"), raste samo u sušnim i toplim pustinjama. Kao jedna od devet besmrtnih biljaka,Cistanche(cistanche tubulosa/cistanche deserticola/desertliving cistanche/cistanche salsa) sadrži bogate učinkovite sastojke kao što su ehinakozid, akteozid, ukupni feniletanoidni glikozidi, flavonoidi, polisaharidi itd. ovi učinkoviti sastojci činecistanchedragocjena hranjiva biljka i prehrambeni materijal za ljudski imunitet, unutarnje organe, moždane stanice i neurone itd. Suvremene farmakološke studije potvrdile su sljedeće učinke cistanche (dobrobiti cistanche): poboljšava imunitet; poboljšati seksualnu funkciju i rad bubrega; protiv umora; protiv starenja; poboljšati pamćenje; anti-Parkinsonova bolest; protiv Alzheimerove bolesti; antioksidacija; lakoća-zatvor; protuupalno; promicati rast kostiju, izbjeljivanje kože; zaštititi jetru; itd.
frakcija praha mikroniziranih pročišćenih flavonoida
REFERENCA
1. Abecassis, M. et al.Transplantacija bubregakao primarna terapija za krajnji stadij bubrežne bolesti: konferencija ANational Kidney Foundation/Kidney Disease 0outcomes Quality Initiative (NKF/KD0QITM).Clin. J.Am. Soc Nephrol.3, 471-480 (2008).
2. Girlanda, R. Preminulo darivanje organa za transplantaciju: izazovi i prilike. Svijet J. Transplant. 6, 451 (2016).
3. Moers, C., Leuvenink, HGD & Ploeg, RJ Donacija organa bez rada srca: pregled i buduće perspektive. Transpl. Int.20, 567-575 (2007).
4. Ponticelli, C. Ishemija-reperfuzijska ozljeda: glavni protagonist utransplantacija bubrega.Nefrol. Biraj. Presaditi. 29, 1134-1140 (2014).
5. Siedlecki, A., Irish, W. & Brennan, D. C. Odgođena funkcija presatka utransplantacija bubrega. Am. J. Transplant. 11, 2279-2296 (2011).
6. Malek,M.&Nematbakhsh,M.Renalna ishemija/reperfuzijska ozljeda; od patofiziologije do liječenja.J. Ren. inj. Prev.4, 20-27 (2015).
7. Carden, DL & Granger, DNPathophysiology of ischaemia-reperfuzion injury. J. Pathol. 190, 255-266 (2000).
8. Zhao, H, Alam, A., So0, AP, George, AJT & Ma, D. Ishemija-reperfuzijska ozljeda smanjuje dugoročno preživljavanje bubrežnog presatka: mehanizam i dalje. EBioMedicine 28. 31-42 (2018).
9. Sedigh, A. et al. Modificiranje stijenki krvnih žila u svinjskim bubrezima tijekom strojne perfuzije. J. Surg. Res. 191, 455-462 (2014).
10. Maassen, H. et al. Hipometabolizam izazvan sumporovodikom u svinjskim bubrezima ljudske veličine. PLoS One 14, 1-12 (2019).
11. Venema.LH.et al. Učinci kisika tijekom dugotrajne hipotermijske strojne perfuzije u svinjskom modelu donacije bubrega nakon cirkulacijske smrti. Transplantacija 103, 2057-2064 (2019).
12. Rena, G., Hardie, DG & Pearson, ER Mehanizmi djelovanjametformin. Diabetologia 60, 1577-1585 (2017).
13. Owen, MR, Doran, E. & Halestrap, APKompleks 1 mitohondrijskog respiratornog sustava. Lanac.614, 607-614 (2000).
14. El-Mir, M.-Y.et al. Dimetilbiguanid inhibira staničnu respiraciju posrednim učinkom usmjerenim na kompleks dišnog lanca I dimetilbiauanid inhibira staničnu respiraciju putem neizravnog učinka usmjerenog na kompleks dišnog lanca I*.J. Biol. Chem.275, 223-228 (2000).
15. De Broe. ME, Kaibaf, F. & Lalau, J.-D. Renoprotektivni učincimetformin. Nephron 138, 261-274 (2017).
16. Mohsin, AA et al. Inhibicija mitohondrijskog kompleksa Imetforminograničava reperfuzijsku ozljedu. J. Pharmacol. Exp. Ther. 369, 282-290 (2019).
17. Rouru, J., Huupponen, R., Santti, E. & Koulu, M. Učinak subkroničnogmetformintretman selekcije makronutrijenata u anetski pretilih Zucker štakora. Pharmaco/Toxicol. 72, 300-303 (1993).
18. van den Eijnden, MM i sur. Učinak moždane smrti i donacije bubrega koji ne kuca srce na bubrežnu funkciju i ozljedu: procjena u izoliranom prokrvljenom bubregu štakora. Exp. Cin. Presaditi. 1, 85-95 (2003).
19. Graham, GG i sur. Klinička farmakokinetikametforminCin.Pharmacokinet 50, 81-98 (2011).
20. Rebolledo, RA i sur. Spora indukcija moždane smrti dovodi do smanjene bubrežne funkcije i povećane jetrene apoptoze u štakora.J. prev. Med.14, 1-12 (2016).
21. Dittrich, S. et al. Utjecaj hladnog skladištenja na bubrežnu ishemiju i perfuzijsku ozljedu nakon eksplantacije donora koji ne kuca srce. Nephron Exp. Nefrol. 96, 97-102 (2004).
22. Menon, MC, Chuang, PY&He, CJ Barijera glomerularne filtracije: komponente i preslušavanje. Int. J. Nephrol. 2012, 1-9 (2012).
23. Ferreira, SGet al. Diferencijalni učinci moždane smrti na mikrocirkulaciju štakora i intestinalnu upalu: ženke naspram mužjaka. Upala 41, 1488-1497 (2018). 24. Simao, RRet al. Spolne razlike u histološkim karakteristikama solidnih organa nakon moždane smrti. Acta Cir. Grudnjaci.31, 278-285 (2016).
25. Park, JWet al. Razlika u učinku ovisna o spolumetformino smrtnosti bolesnika s dijabetičarima kolorektalnog karcinoma specifičnoj za rak debelog crijeva. World J. Gastroenterol. 23, 5196-5205 (2017).
26. Lalau, JD, Arnouts, P., Sharif, A. i DeBroe, MEMetformini drugi antidijabetici u pacijenata sa zatajenjem bubrega. Kidney Int.87, 308-322 (2015).
27. Ye, Y., Perez-Polo, JR, Aguilar, D. & Birnbaum, Y. Potencijalni učinci lijekova protiv dijabetesa na ishemijsko-reperfuzijsku ozljedu miokarda. Osnovna rez. Cardiol. 106, 925-952 (2011).
28. Messaoudi, SE, Rongen, GA, De Boer, RA & Riksen, NP Kardioprotektivni učincimetformin. Curr. Opin. Lipidol. 22,445-453(2011).
29. Karimipour, M.Zarghani, SSMilani, MM & Soraya, H. Predtretman smetforminu usporedbi s post-tretmanom smanjuje ozljede izazvane reperfuzijom cerebralne ishemije kod štakora. Bik. Emerg. Trauma6, 115-121 (2018).
30. Seo-Mayer, PW i sur. Preaktivacija AMPK od stranemetforminmože ublažiti oštećenje epitelnih stanica uzrokovano bubrežnom ishemijom.Am. J. Physiol.Physiol.301, F1346-F1357 (2011).
31. Yin, M. et al.Metforminpoboljšava srčanu funkciju u nedijabetičkom modelu štakora sa zatajenjem srca nakon MI. Am.J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 301, H459-H468 (2011). 32. Techiryan, G., Weil, BR, Palka, BA & Canty, JME Učinak intrakoronarnog met-formina na veličinu infarkta miokarda kod svinja. Circ. Rez.123,986-995 (2018).
33. EI Messaoudi, S. et al. Utjecajmetformino endotelnoj ishemiji-reperfuzijskoj ozljedi kod ljudi in vivo: prospektivna randomizirana otvorena, slijepa studija krajnje točke. PLoS 0ne9, e96062 (2014).
34. El Messaoudi, S. et al.Učinak odmetforminpredliječenje ozljede miokarda tijekom operacije koronarne premosnice u bolesnika bez dijabetesa (MetCAB): dvostruko slijepo, randomizirano kontrolirano ispitivanje.Lancet Diabetes Endocrinol.3.615-623 (2015).
35. Posma, RA i sur. Učinakmetforminbubrežna funkcija nakon primarne perkutane koronarne intervencije u bolesnika bez dijabetesa s infarktom miokarda s ST-elevacijom: podaci iz ispitivanja GIPS-III. Cardiovasc. Drugs Ther, 29. 451-459 (2015).
36. Lexis, CPH et al. Učinak odmetformino funkciji lijeve klijetke nakon akutnog mio-L srčanog infarkta u pacijenata bez dijabetesa: GIPS-Il randomizirano kliničko ispitivanje. JAMA 311, 1526-1535 (2014).
37. Westerkamp, ACet al.Metforminpredkondicioniranje poboljšava hepatobilijarnu funkciju i smanjuje ozljede u štakorskom modelu normotermne strojne perfuzije i ortotopske transplantacije. Transplantacija. https://oi.org/https:/oi.org/10.1097/tp.0000000000003216.
38. Triggle, CR & Ding, H.Metforminnije samo antihiperglikemijski lijek, već ima i zaštitne učinke na vaskularni endotel. Acta Physiol.219, 138-151 (2017).
39. Chen, H., Li, J., Yang, 0., Kong, J. & Lin, G. Učinakmetformino funkciji endotelnih stanica otpornih na inzulin. Oncol.Lett 9, 1149-1153(2015).
40. Nafisa, A. et al, Endotelna funkcija i disfunkcija: utjecajmetformin. Pharmacol. Ther. 192, 150-162 (2018).
41. Diamantis-Kandarakis, E., Spina, G., Kouli, C. i Migdalis, I. Povećane razine endotelina-1 u žena s policističnimmetforminterapija.J. Cin.Endocrinol. Metab.86, 4666-4673 (2001).
42. Miguel, CD, Speed, JS, Kasztan, M., Gohar, EY & Pollock, M. Endotelin-1 i bubreg; nove perspektive i novija saznanja. Curr, Opin. Nefrol, hipertenzija. 25, 35-41 (2017).
43. Coelho, SC et al. Tromjesečna prekomjerna ekspresija endotelnog humanog endotelina-1 uzrokuje povišenje krvnog tlaka te vaskularnu i bubrežnu ozljedu. Hipertenzija 71, 208-216 (2018).
44. Ozturk, H., Cetinkaya, A., Duzcu, SE, Tekce, BK & Ozturk, H. Carvacrol smanjuje histopatološka i funkcionalna oštećenja izazvana bilateralnom bubrežnom ishemijom/reperfuzijom u štakora. Biomed. Pharmacother. 98, 656-661 (2018).
45. Goligorsky, MS, Brodsky, SV & Noiri, E. Dušikov oksid u akutnom zatajenju bubrega: NOS protiv NOS. Kidney Int.61, 855-861 (2002).
46. Hauser, IA., Riess, R., Hausknecht, B., Thüringer, H. & Sterzel, RB Ekspresija molekula stanične adhezije u primarnoj bubrežnoj bolesti i odbacivanju bubrežnog alografta. Nephrol, Dial. Presaditi. 12, 1122-1131 (1997).
47. De Jager,J.et al.Učinci kratkotrajnog liječenja sametformino markerima endotelne funkcije i upalne aktivnosti kod dijabetes melitusa tipa 2: randomizirano, placebom kontrolirano ispitivanje. J. Intern. Med.257, 100-109 (2005).
48. Cook-Mils, JMMarchese, M, E, & Abdala-Valencia, H. Ekspresija i signalizacija molekule adhezije vaskularnih stanica-1 tijekom bolesti: regulacija reaktivnim vrstama oksiena i antioksidansima. Antioksid. Redox Signal.15, 1607-1638 (2011).
49. Niemann, CU et al,. Terapijska hipotermija u preminulih darivatelja organa i funkcija presatka bubrega. N. engl. J. Med.373, 405-414 (2015).
50. Schnuelle, P. et al. Učinci predtretmana donora dopaminom na funkciju presatka nakontransplantacija bubrega: randomizirano kontrolirano ispitivanje. JAMA302, 1067-1075 (2009).
