Zaštitni učinci pahimične kiseline kod akutne ozljede bubrega
Mar 25, 2022
Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
GUI-PING JIANG, YUE-JUANLIAO, L-LI HUANG, XU-JIAZENG & XIAO-HUI LIAO
Sažetak
Akutna ozljeda bubrega(AKI) je česta klinička bolest. Ferroptoza, nova vrsta regulatorne stanične smrti, ima važnu regulatornu ulogu u AKI (Akutna ozljeda bubrega). Pahidermična kiselina(PA), triterpenoid tipa lanostana iz Poria cocos, navodno štiti od AKI(Akutna ozljeda bubrega). Međutim, zaštitni mehanizam PA(Pahiminska kiselina) u AKI(Akutna ozljeda bubrega)još nije u potpunosti shvaćen. Cilj ove studije bio je istražiti učinak i molekularni mehanizam PA (Pahiminska kiselina) na feroptozu kod bubrežne ishemije-reperfuzijske ozljede in vio. Ukupno 30 miševa je intraperitonealno ubrizgano s 5, 10 i 20 mg/kg PA (Pahiminska kiselina) 3 dana. Bilateralna kvačica bubrežne peteljke korištena je 40 minuta za induciranje bubrežne ishemije-reperfuzijske ozljede i uspostavljanje modela. Rezultati su pokazali da liječenje PA(Pahiminska kiselina) smanjen kreatinin u serumu i dušik iz uree u krvi, te poboljšano patološko oštećenje bubrega. Transmisijska elektronska mikroskopija nije otkrila karakteristične promjene feroptoze u mitohondrijima bubrežnog tkiva u visokim dozama PA(Pahiminska kiselina) skupina i samo blagi edem. Nadalje, liječenje PA(Pahiminska kiselina) povećana ekspresija glutationa i smanjena razina ekspresije malondialdehida i ciklooksigenaze 2. Liječenje PA(Pahiminska kiselina) povećao je razinu ekspresije proteina i mRNA proteina povezanih s feroptozom, glutation peroksidaze 4 (GPX4), obitelji nosača otopine 7 (kationski transporter aminokiselina, y plus sustav) člana 11 (SLC7All) i hem oksigenaze 1 (HO{{6 }}) u bubregu i povećao razinu ekspresije članova signalnog puta nuklearnog faktora eritroidnog porijekla 2 kao 2 (NRF2). Uzeti zajedno, rezultati ove studije sugeriraju da PA(Pahiminska kiselina) ima zaštitni učinak na induciranu ishemiju-reperfuzijuakutna ozljeda bubregakod miševa, što može biti povezano s inhibicijom feroptoze u bubrezima putem izravne ili neizravne aktivacije NRF2 i pojačanom ekspresijom nizvodno povezanih proteina feroptoze, GPX4, SLCTA11 i HO-1.
dr vita opc FDA odobrilazabubreg
KLIKNITE OVDJE ZA DIO Ⅰ
Rasprava
Prethodne studije su pokazale da PA(Pahiminska kiselina) ublažava oštećenje bubrega kod AKI(Akutna ozljeda bubrega)i kronične bolesti bubrega putem protuupalnog i antioksidativnog stresa (21,22). Međutim, je li PA(Pahiminska kiselina) inhibira feroptozu još nije istražen. Koliko nam je poznato, ova je studija bila prva koja je istraživala učinak PA(Pahiminska kiselina) na feroptozu u IRI-AKI(Akutna ozljeda bubrega).U ovoj studiji, obostrano stezanje bubrežne peteljke u miševa tijekom 40 minuta nakon čega je uslijedila reperfuzija tijekom 24 sata korišteno je za uspješno uspostavljanje IRI i induciranje AKI(Akutna ozljeda bubrega). Rezultati su pokazali da su razine Scr i BUN bile značajno povišene u skupini modela, a bubrežni tubuli bili su značajno oštećeni, na temelju H&E bojenja i Pallerovog rezultata. Dakle, IRI-AKI(Akutna ozljeda bubrega)model je konstruiran. Posebno, primjena PA (Pahiminska kiselina) značajno je smanjio IRI poboljšane razine Scr i BUN u serumu i ublažio oštećenje bubrega na način ovisan o dozi.
GPX4 ima važnu ulogu u feroptozi (30). Male molekule, kao što su elastin, RSL-3 i RSL-5(13), putem različitih signalnih putova, izravno ili neizravno inhibiraju aktivnost GPX4, čime se smanjuje antioksidativni kapacitet stanice, uzrokujući preopterećenje reaktivnih kisikovih vrsta i membrane reakcije lipidne peroksidacije, te u konačnici oštećuju integritet stanične membrane i uzrokuju stančnu feroptozu (13). U miševa s nokautom GPX4, nedostatak GPX4 dovodi do spontanog akutnog zatajenja bubrega i povećane stope rane smrtnosti, dok je feroptoza epitelnih stanica bubrežnih tubula glavni uzrok zatajenja bubrega u miševa s nokautom GPX4 (30). Stoga povećanje aktivnosti GPX4 učinkovito inhibira feroptozu. Sinteza GSH, kofaktora neophodnog za funkciju GPX4, izravno povećava aktivnost GPX4. Sinteza GSH je pod utjecajem cistina. Prijenos cistina iz izvanstaničnog u unutarstanični prostor uvelike ovisi o cistin/glutamatnom reverznom transporteru (sustav xc-) na staničnoj membrani. Ovaj transporter je heterodimer sastavljen od dvije podjedinice, SLC7Al1(xCT) i SLC3A2. On uglavnom prenosi glutamat u izvanstanični prostor i posreduje pri ulasku cisteina u stanicu (28). Inhibicija aktivnosti sustava xc-utječe na sintezu GSH inhibicijom apsorpcije cistina, što dovodi do neaktivnosti GPX4, smanjenja staničnog antioksidativnog kapaciteta, nakupljanja lipidno reaktivnih vrsta kisika te u konačnici do oksidativnog oštećenja i feroptoze (31) . Yang i suradnici (32) potvrdili su da je prostaglandin-endoperoksid sintaza 2 (PTGS2), koja kodira COX-2, prikladan marker za peroksidaciju lipida koja se javlja tijekom GPX4-regulirane feroptoze. Stoga se pretpostavlja da je regulacija PTGS2 nizvodni marker feroptoze. Poboljšanje sustava xc-, promicanje apsorpcije cistina, povećanje proizvodnje GSH i povećanje aktivnosti GPX4 može inhibirati feroptozu i smanjiti oštećenje bubrega (32,33). Rezultati ove studije pokazali su da je xc-aktivnost sustava smanjena, sinteza GSH smanjena, aktivnost GPX4 smanjena, ekspresija MDA i Cox-2 povećana, a feroptoza se pojavila u IRI-AKI(Akutna ozljeda bubrega)miševi. Osim toga, liječenje PA(Pahiminska kiselina) značajno je povećao razinu ekspresije GSH, xCT i GPX4 i smanjio razinu ekspresije MDA i Cox-2, što sugerira da je liječenje umjerenim i visokim dozama PA(Pahiminska kiselina) pojačava aktivnost xc‑ sustava, potiče apsorpciju cistina, povećava proizvodnju GSH, povećava aktivnost GPX4 i inhibira feroptozu.
NRF2, faktor transkripcije induciran stresom, pojavio se kao ključni regulator peroksidacije lipida i feroptoze (23). Značajno je da su brojni proteini i enzimi (kao što su GPX4, xCT i katalitičke i modifikatorske podjedinice glutamat-cistein ligaze) odgovorni za sprječavanje peroksidacije lipida, a time i inicijaciju feroptoze, ciljni geni NRF2 (23). NRF2 ima ključnu ulogu u regulaciji metabolizma željeza/hema (34). Nakon aktivacije NRF2, NRF2 pojačava proteine povezane s metabolizmom željeza koji su uključeni u feroptozu, poput feritina (laki lanac feritina i teški polipeptid 1 feritina), unutarstanične proteine za pohranu željeza (35), kelatazu željeza i HO‑1 (36). Adedoyin i suradnici (37) izvijestili su da HO‑1 u proksimalnim epitelnim stanicama bubrežnih tubula može odoljeti feroptozi izazvanoj Erastinom u AKI(Akutna ozljeda bubrega), čime se smanjuje AKI(Akutna ozljeda bubregay). Osim toga, NRF2 regulira proteaze uključene u sintezu i metabolizam GSH, kao što su katalitičke i regulatorne podjedinice glutamin-cistein ligaze, glutation sintaze i podjedinice cistin/glutamat transportera xCT (38-40). GPX4 je ciljni regulatorni gen NRF2 (41). Li i suradnici (42) pokazali su da prethodna obrada s Roxadustatom (FG-4592) ublažava oštećenje bubrega izazvano folnom kiselinom kroz anti-ferroptozu putem Akt/GSK-3 /NRF2 puta. Rezultati ove studije pokazali su da primjena umjerenih i visokih doza PA(Pahiminska kiselina) izravno ili neizravno pospješuju aktivaciju signalnog puta NRF2, povećavaju razine ekspresije nizvodno reguliranih proteina feroptoze, GPX4, xCT i HO‑1, povećavaju razine GSH u bubrežnom tkivu i smanjuju razine lipida povezanih s feroptozom peroksidacijski protein, COX‑2 i indikator oksidacije lipida, MDA.
Uzeti zajedno, rezultati ove studije sugeriraju da PA(Pahiminska kiselina) može poboljšati funkciju bubrega i smanjiti oštećenje bubrega kod IRI‑AKI(Akutna ozljeda bubrega)miševi. Ovaj zaštitni učinak može biti povezan s inhibicijom feroptoze u bubrezima kroz izravnu ili neizravnu aktivaciju NRF2 i regulaciju nizvodno povezanih proteina feroptoze, GPX4, xCT i HO‑1 (Slika 6). Međutim, ova studija nije bez ograničenja. Učinak PA(Pahiminska kiselina) na feroptozu nije opsežno proučavan. Stoga bi prospektivne studije trebale koristiti elastin, selektivni inhibitor sustava xc‑, za inhibiciju aktivnosti xCT-a u miševa, te naknadno provjeriti izaziva li inhibicija xCT-a feroptozu u bubrežnim stanicama miševa, što dovodi do AKI(Akutna ozljeda bubrega)i da li PA(Pahiminska kiselina) inhibira feroptozu uglavnom putem puta xCT‑GPX4. Daljnje mehaničke studije moraju se provesti in vitro. Osim toga, PA treba koristiti za liječenje epitelnih stanica bubrežnih tubula kako bi se potvrdio učinak PA (Pahiminska kiselina) na feroptozu in vitro.
Slika 6. Shematski dijagram predloženih molekularnih mehanizama za PA(Pahiminska kiselina) reguliranje feroptoze kod IRI‑AKI(Akutna ozljeda bubrega).GODIŠNJE(Pahiminska kiselina) može poboljšati funkciju bubrega i smanjiti ozljedu bubrega kod IRI‑AKI(Akutna ozljeda bubrega)miševa aktiviranjem signalnog puta NRF2, GSH i proteina povezanih s feroptozom (GPX4, xCT i HO‑1) za inhibiciju feroptoze u bubrezima. GODIŠNJE,pahidermična kiselina; IRI, ishemijsko-reperfuzijska ozljeda; AKI(Akutna ozljeda bubrega); NRF2, eritroidni nuklearni faktor izveden 2 kao 2; GSH, glutation; GPX4, glutation peroksidaza 4; HO‑1, hem oksigenaza 1; xCT, transportni sustav glutamata; Glu, glutaminska kiselina; Cys, cistein.
Reference
1. Hoste EAJ, Kellum JA, Selby NM, Zarbock A, Palevsky PM, Bagshaw SM, Goldstein SL, Cerda J i Chawla LS: Globalna epidemiologija i ishodi akutne ozljede bubrega. Nat Rev Nephrol 14: 607-625.2018.
2. Kaddourah A.Basu RK.Bagshaw SM i Goldstein SL: AWARE Istraživači: Epidemiologija akutne ozljede bubrega u kritično bolesne djece i mladih odraslih osoba. N Engl J Med 376: 11-20.2017.
3. Chertow GM, Burdick, Honor M, Bonventre JV i Bates DW: Akutna ozljeda bubrega, smrtnost, duljina boravka i troškovi u hospitaliziranih pacijenata. J Am Soc Nephrol 16:3365-3370,2005.
4. Susantitaphong P, Cruz DN, Cerda J, Abulfaraj M, Alqahtani F Koulouridis I i Jaber BL; Savjetodavna skupina za akutne ozljede bubrega Američkog nefrološkog društva: Svjetska učestalost AKI(Akutna ozljeda bubrega): meta-analiza. Clin JAm Soc Nephrol 8:1482-1493, 2013.
5. Ronco C, Bellomo R i Kellum JA: Akutna ozljeda bubrega. Lancet 394:1949-1964,2019.
6. James MT, Bhatt M, Pannu Nand Tonelli M: Dugoročni ishodi akutne ozljede bubrega i strategije za poboljšanu skrb. Nat Rev Nephrol 16: 193-205, 2020.
7. Han SJ i Lee HT: Mehanizmi i terapijski ciljevi ishemijske akutne ozljede bubrega. Kidney Res Clin Pract 38: 427-440, 2019.
8. Priante G, GianeselloL, Ceol M, Del Prete D, i England F: Stanična smrt u bubregu. 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 i Sanz AB: Ciljanje regulirane nekroze kod bolesti bubrega. Nefrologija 38: 125-135.2018.
10. Kers J. Leemans JC i Linkermann A: Pregled puteva regulirane nekroze kod akutne ozljede bubrega. Semin Nephrol 36:139-152,2016.
11. Pefanis A, Perino FL, Murphy JM i Cowan PJ: Regulirana nekroza kod ishemijsko-reperfuzijske ozljede bubrega. Kidney Int 96:291-301,2019.
12. Hu Z, Zhang H, Yang SK, Wu X, He D, Cao K i Zhang W: Sve veća uloga feroptoze u akutnoj ozljedi bubrega. 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: oblik nenapoptotičke stanične smrti ovisan o željezu. Ćelija 149: 1060-1072,2012.
14. Li J, Cao F, Yin HL, Huang ZJ, Lin ZT, Mao N, Sun B i Wang G: Ferroptoza: prošlost, sadašnjost i budućnost. Stanična 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: Sinkronizirana smrt stanica bubrežnih tubula uključuje feroptozu. Proc Natl Acad Sci USA 111: 16836-16841, 2014.
16. Ling H, Zhang Y, Ng KY i Chew EH: Pahimična kiselina oštećuje invaziju stanica raka dojke potiskujući ekspresiju matrične metaloproteinaze-9 ovisne o nuklearnom faktoru kB. Breast Cancer Res Treat 126: 609-620.2011.
17. Li FF, Yuan Y, Liu Y, Wu QQ, Jiao R, Yang Z, Zhou MQ i Tang QZ: Pahiminska kiselina štiti H9c2 kardiomiocite od upale i apoptoze izazvane lipopolisaharidima inhibicijom kinaze regulirane izvanstaničnim signalom 1/2 i p38 putevi. Mol Med Rep 12: 2807-2813,2015.
18. Li JY, Wu HX i Yang G: Pahiminska kiselina poboljšava preživljavanje i ublažava akutnu ozljedu pluća kod septičkih štakora izazvanu ligacijom i punkcijom cekuma. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:1904-1910.2017.
19. Li TH, Hou CC, Chang CL i Yang WC: Anti-hiperglikemijska svojstva sirovog ekstrakta i triterpena iz Poria cocos. Evid Based Complement Alternat Med 2011: 128402,2011.
20. Shah VK, Choi JJ, Han JY, Lee MK, Hong JT i Oh KW: Pahiminska kiselina pojačava ponašanje spavanja izazvano pentobarbitalom putem GABAA-ergičkih sustava kod miševa. Biomol Ther (Seoul)22:314-320. 2014.
21. Cai ZY, Sheng ZX i Yao H: Pahiminska kiselina ublažava akutnu ozljedu bubrega izazvanu sepsom suzbijanjem upale i aktiviranjem puta Nrf2/HO-1 kod štakora. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:{{5} },2017.
22. Chen DQ, Feng YL, Chen L, Liu JR, Wang M, Vaziri ND i Zhao YY: Porikoinska kiselina A pojačava inhibiciju AKI melatoninom(Akutna ozljeda bubrega)-to-CKD prijelaz regulacijom osi Gas6/AxINFxB/Nrf2. Free Radic Biol Med 134: 484-497, 2019.
23. Dodson M, Castro-Portuguez R, i Zhang DD: NRF2 igra ključnu ulogu u ublažavanju peroksidacije lipida i feroptoze. Redox Biol 23:101107,2019.
24. Nacionalno istraživačko vijeće (SAD) Institut za istraživanje laboratorijskih životinja: Vodič za njegu i korištenje laboratorijskih životinja. Washington (DC): National Academies Press (SAD); 1996. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK232589/doi: 10.17226/5140.
25. Wei Qand Dong Z: Mišji model ishemijske akutne ozljede bubrega: Tehničke napomene i trikovi. Am J Physiol Renal Physiol 303:F1487-F1494,.2012.
26. Paller MS, Hoidal JR i Ferris TF: Slobodni radikali kisika u ishemijskom akutnom zatajenju bubrega kod štakora. J Clin Invest 74:1156-1164, 1984.
