Liječenje dijabetičke nefropatije: ugljični monoksid
Mar 16, 2022
za više informacija:ali.ma@wecistanche.com
Dio Ⅱ: Ugljični monoksid ublažava starenje kod dijabetičke nefropatije poboljšavajući autofagiju
Guibin Meil; Chunjie Jiang; Xueer Cheng; i dr.
SAŽETAK
Ciljevi: Starenje, karakterizirano trajnim zaustavljanjem ciklusa, igra važnu ulogu udijabetička nefropatija(DN). Međutim, mehanizam bubrežnog starenja još uvijek je nejasan, a liječenje koje ga usmjerava ostaje za dalje istraživanje.
Materijali i metode: DN (dijabetička nefropatija) miševi su inducirani s HFD i STZ, a 3 vrste bubrežnih stanica tretirane su s visokom glukozom (HG) da se uspostavi in vitro model. Markeri povezani sa starenjem i autofagijom otkriveni su qRT-PCR-om i Western blotom. Nadalje, inhibitori autofagije i ko-imunoprecipitacija korišteni su da se razjasni mehanizamUgljični monoksid (CO). Uz to, specifičan odnos između autofagije i starenja istražen je imunofluorescentnom trostrukom ko-lokalizacijom i ELISA-om.
Rezultati: Otkrili smo da se starenje dogodilo in vivo i in vitro, što se može poništiti CO (Ugljični monoksid). Mehanički, pokazali smo da CO (Ugljični monoksid) inhibirao je disfunkciju autofagije kod DN (dijabetička nefropatija) miševa djelomično kroz disocijaciju Beclin-1-Bcl-2 kompleksa. Daljnji rezultati pokazali su da inhibitori autofagije blokiraju poboljšanje CO (Ugljični monoksid) na starenje. Osim toga, podaci su otkrili da autofagija regulira degradaciju sekretornog fenotipa (SASP) povezanog sa starenjem, uključujući -1, Il-6, Tgf- i Vegf. Zaključci: Ovi rezultati sugeriraju da CO (Ugljični monoksid) štiti DN (dijabetički nefropaty) miševi od bubrežnog starenja i gubitka funkcije putem poboljšane autofagije djelomično posredovane disociranjem kompleksa Beclin-1-Bcl-2, što se vjerojatno pripisuje razgradnji SASP-a. Ova otkrića donose nove ideje za prevenciju i liječenje DN (dijabetička nefropatija) i regulacija starenja.
Kliknite na Cistanche DHT za funkciju bubrega
KLIKNITE OVDJE ZA DIO Ⅰ
4|RASPRAVA
Akumulirajuće stare stanice sve se više smatraju malignim zombi stanicama otpornim na smrt, sa sposobnošću izazivanja disfunkcije tkiva i raspirivanja bolesti povezanih sa starenjem. Istraživači su izvijestili da je transplantacija ostarjelih prekursorskih masnih stanica u 6-mjesečne miševe uzrokovala opadanje tjelesne funkcije ovisno o dozi.2 Nasuprot tome, uklanjanje ostarjelih stanica poboljšalo je niz bolesti povezanih sa starenjem kao što su T2D,30osteoartritis31, i Alzheimerovu bolest.32 Naši rezultati pokazali su pojavu starenja kod DN (dijabetička nefropatija) miševa i 3 tipa bubrežnih stanica izloženih HG. Ovi rezultati i prethodna istraživanja dosljedno ukazuju na prisutnost starenja u DN (dijabetička nefropatija). Zanimljivo je da je među 9 vrsta tkiva 27-mjesečnih SD štakora bubrežno starenje bilo najranije i najozbiljnije, što ukazuje da je bubreg bio osjetljiv na starenje.33 Na temelju ovih nalaza, nagađali smo da terapije koje ciljaju na starenje stanice mogu zaštititi od DN (dijabetička nefropatija). Nedavni ograničeni dokazi pokazali su da CO (Ugljični monoksid) ublažio starenje endotelnih stanica izazvano lijekovima. Slično tome, dali smo rezultate da CO (Ugljični monoksid) značajno je smanjio velik dio senescentnog fenotipa i prema tome oporavio bubrežnu funkciju kod DN (dijabetička nefropatija) miševi. Dok CO (Ugljični monoksid) je dokazano da vrši renoprotekciju protiv ishemije-reperfuzije i miševa transplantacije bubrega putem protuupalnih, anti-apoptoznih i drugih klasičnih puteva,4 naša studija je predložila novi mehanizam koji CO (Ugljični monoksid) donosi poboljšanje od bubrežnog starenja DN (dijabetička nefropatija) miševi.
Osim široko poznatih puteva p53/p21 i p16, opisano je da se starenje pozitivno regulira autofagijom. Ovi rezultati i prethodna istraživanja dosljedno ukazuju na prisutnost starenja u DN (dijabetička nefropatija) U skladu s ovim, smanjenje autofagije pronađeno je u bubrezima sa starenjem.5 Štoviše, postojala je negativna korelacija između Atg5 i bubrežnog starenja DN (dijabetička nefropatija) miševa, što sugerira mogućnost anti-starenja autofagije u DN (dijabetička nefropatija). Naši su rezultati pokazali da su disfunkcija autofagije i toka autofagije in vivo i vitro pozitivno povezani s akumuliranim starim stanicama. Zanimljivo, CO (Ugljični monoksid) smatra se učinkovitim aktivatorom autofagije. U našem istraživanju, CO (Ugljični monoksid) aktivirala autofagiju, ali smanjila autofagosome. Daljnji podaci pokazuju da je CO (Ugljični monoksid) poboljšana lizosomska funkcija i tok autofagije transfekcijom RFP-GFP-LC3. Nadalje, inhibitori autofagije i siAtg7 suzbili su poboljšanje starenja pomoću CO (Ugljični monoksid) in vitro, podržavajući taj CO (Ugljični monoksid) usporio starenje putem autofagije.
I ne samo to, disocijacija Beclin-1-Bcl-2 kompleksa pomoću CO (Ugljični monoksid) uočeno je u DN (dijabetička nefropatija) miševi. Koliko znamo, Beclin-1 funkcionira kao inicijator autofagije kada se odvoji od Bcl-2. Poremećaj kompleksa može biti potencijalna meta autofagije koju aktivira CO (Ugljični monoksid).Povrh toga, izbacivanje veznih mjesta Beclin-1 i Bcl-2 ne samo da je aktiviralo autofagiju, već je poboljšalo starenje i životni vijek miševa,21 što ukazuje na složenu koordinirano reguliranu autofagiju i starenje. Naši eksperimenti su pokazali da ovaj složeni disocijacijski agens ABT737 dodatno pojačava aktivaciju autofagije i poboljšanje starenja pomoću CO (Ugljični monoksid) in vitro. U skladu s našim rezultatima, ometanje interakcije Beclin-1-Bcl-2 kompleksa pozitivno utječe na višestruke bolesti, uključujući zaštitu od srčanih ozljeda kod miševa s dijabetičkom kardiomiopatijom 3. stupnja i vršenje renoprotekcije na miševima zaraženim ishemijom-reperfuzijom.37 Ova su opažanja pokazala da CO (Ugljični monoksid) može aktivirati autofagiju odvajanjem kompleksa Beclin-1-Bcl-2 kako bi se ublažilo starenje i ozljede bubrega.
SLIKA 5 Aktivirana autofagija može degradirati SASP u DN (dijabetička nefropatija) miševi.
A, Imunohistokemijske slike i kvantifikacija ekspresije p65 i nuklearne translokacije (n=3). Mjerna traka: 50 μm. B, Western blot analiza GATA4 (n=3).
C, Reprezentativne imunofluorescentne slike ko-lokalizacije mTOR, LC3 puncta i LAMP2 u bubregu. Mjerna traka: 25 μm.
DG, Reprezentativne imunofluorescentne slike pokazale su trostruku ko-lokalizaciju IL-1, IL-6, TGF- i VEGF s LC3 i LAMP2 (crvene strelice), a bijele strelice pokazale su lokaciju s LC3. Mjerna traka: 25 μm.
H, Ukupna razina VEGF proteina (stanični lizat i supernatant) u HPC tretiranoj različitim formulacijama (HG, ABT737: 1 mmol/L, rapamicin: 10 nmol/L i CORM-2).
I, ekspresija VEGF proteina u supernatantu HPC tretirana drugačije. J, omjer otpuštanja VEGF proteina HPC (supernatant/ukupni lizat) (n=6). *P < .05,="" **p="">< .01,="" ***p=""><>
Štoviše, specifičan odnos između autofagije i starenja zahtijeva daljnje razjašnjenje. Autofagija je proces čišćenja za isporuku zatvorenih sastojaka u lizosom na razgradnju. Istraživači su dokazali da je autofagija smanjila izlučivanje Il-1, glavne komponente SASP-a, kroz razgradni put. Iznenađujuće, ko-lokalizacija IL-1, LC3 puncta i LAMP2 primijećena je u bubrezima, što ukazuje na razgradnju IL-1 pomoću CO (Ugljični monoksid) liječenje u DN (dijabetička nefropatija) miševi. Osim toga, unutarstanični I{{0}}, TGF- i VEGF, redom, ko-lokalizirani s LC3 puncta i LAMP2, ukazujući na presjek između autofagije i degradacije SASP-a. Dosljedno, dokazano je da autofagija aktivirana lijekom smanjuje lučenje IL-6 u hondrocitima,3" dok je potiskivanje autofagije brisanjem Atg7 uzrokovalo povećani izvoz IL-16.IL-6 i IL-8 u adipocitima i stanicama raka dojke.0 Međutim, IL-1 nije izravan supstrat za autofagnu eliminaciju u makrofagima,1 što sugerira da je SASP djelomično razgrađen autofagijom.
Važno je napomenuti da smo uočili da se SASP nalazi zajedno s autofagosomima u bubregu DN (dijabetička nefropatija) miševi (Slika 5D-G, bijela strelica), što ukazuje na to da SASP mogu progutati autofagosomi, ali izbjeći lizosomima. To se potencijalno pripisuje sekretornoj autofagiji u tome što se autofagosomi ne isporučuju lizosomima, već se izravno spajaju s plazma membranom, što dovodi do otpuštanja citosolnih komponenti (SASP) u izvanstanični prostor. Međutim, ko-lokalizacija SASP-a i autolizosoma znatno se povećala u normalnim i CO (Ugljični monoksid)-intervenirani miševi (Slika 5D-G, crvena strelica). Moguće objašnjenje ovog fenomena je da i sekrecija i razgradnja posredovana autofagijom sudjeluju u transportu SASP.3 Iako regulaciju razlike između izlučivanja i razgradnje unutarstaničnog sadržaja tek treba u potpunosti razumjeti, otkrili smo kako CO (Ugljični monoksid)i agonisti autofagije blokirali su izvoz VEGF-a u HPC tretiran s HG, sugerirajući da je aktivirana autofagija pridonijela razgradnji SASP-a. Dodatno, zabilježeno je da oslabljena funkcija lizosoma uzrokuje oslobađanje autolizosomskih materijala u mikroglijalnim stanicama.4 Dakle, CO (Ugljični monoksid)-inducirana aktivacija autofagije i obnova lizosomske funkcije može dovesti do veće razgradnje SASP nego do izlučivanja.
Mnogi dokazi pokazuju da je izlučeni SASP imao negativnu ulogu u nekim bolestima. Na primjer, prijavljeno je da SASP olakšava vaskularno oštećenje retine prenoseći starenje kod miševa s retinopatijom,4 izaziva starenje i ozljedu žučnih stanica koje ne stare.46 Međutim, nije poznato je li SASP odgovoran za DN (dijabetička nefropatija) napredovanje. Omicsovi rezultati pokazali su da su upalni citokini pojačano regulirani u ranoj, a posebno u kasnoj DN (dijabetička nefropatija).7 Dosljedno smo otkrili da je mnogo SASP-a razvijeno u DN-u (dijabetička nefropatija) miševa, među kojima je IL-1 bio najznačajnije povećan u usporedbi s normalnim miševima, a VEGF je bio ko-lokaliziran s autolizosomima najočiglednije u normalnim i CO (Ugljični monoksid)-intervenirali miševi. I liječenje anti-IL-lgG oslabljenih ozljeda bubrega uključujući fibrozu u db/db miševa.48 Brisanje VEGF-B štitilo je od DN (dijabetička nefropatija) smanjenjem bubrežne akumulacije lipida, dok je prekomjerna ekspresija VEGF-A u odraslih miševa pogoršala bubrežnu disfunkciju i strukturnu promjenu.50 Gore navedeni podaci o regulaciji SASP-a dalje ukazuju na ključnu ulogu SASP-a u DN-u (dijabetička nefropatija). Naša je studija također pokazala da primjena CO (Ugljični monoksid) inhibirao je ekspresiju i lučenje SASP-a, naknadno poboljšavajući fibrozu bubrega i strukturne promjene. Stoga smo zaključili da bi blokada starenja posredovanog SASP-om putem razgradnog puta autofagije mogla biti jedan od mehanizama pomoću kojih CO (Ugljični monoksid) štiti HFD plus STZ-induciran DN (dijabetička nefropatija).
Uzeti zajedno, sadašnji nalazi pokazuju da CO (Ugljični monoksid) ublaženo bubrežno starenje DN (dijabetička nefropatija) kroz poboljšanje autofagije posredovane disocijacijom kompleksa Beclin-1-Bcl-2, što je djelomično pripisano degradaciji SASP-a. Naša studija baca novo svjetlo na prevenciju i liječenje DN (dijabetička nefropatija) i regulacija bubrežnog starenja. Očekivano, specifični učinci starenja na DN (dijabetička nefropatija) vrijedni su daljnjeg istraživanja. S druge strane, lijekovi protiv starenja mogu postati otkriće u liječenju DN (dijabetička nefropatija) i druge bolesti povezane sa starenjem.
SLIKA 6 CO je aktivirao autofagiju djelomično odvajanjem Beclin-1-Bcl-2 kompleksa.
A, Co (Ugljični monoksid)-imunoprecipitacija Beclin-1 i Bcl-2 i kvantifikacija omjera Beclin-1 i Bcl-2 u bubregu (n=3).
B, Western blot analiza niza proteina autofagije (LAPM2, p62 i LC3) u HBZY-1 tretiranih različito (HG, CORM-2 i Beclin-1-Bcl2 kompleksno sredstvo za disocijaciju ABT737) ( n=5).
C, Kvantifikacija ekspresije p53, p21 i p16 (n=5 ili 6).
D, SA- -gal slike bojenja 3 vrste bubrežnih stanica tretiranih različito i statistički rezultati (n=3). Mjerna traka: 50 μm. *P < .05,="" **p="">< .01,="" ***p=""><>
REFERENCE
1. Alicia RZ, Rooney MT, Tuttle KR.Dijabetička bolest bubrega: izazovi, napredak i mogućnosti. Clin J Am Soc Nephrol. 2017;12(12):2032-2045.
2. Konzorcij CKDP, Matsushita K, Vandervelde, et al. Povezanost procijenjene brzine glomerularne filtracije i albuminurije sa smrtnošću od svih uzroka i kardiovaskularnom smrtnošću u općoj populacijskoj skupini: kolaborativna meta-analiza.Lancet.2010;375(9731):{{ 6}}. 3. Baker DJ, Wijshake T, Tchkonia T, et al. Uklanjanje p16Ink4a-pozitivnih senescentnih stanica odgađa poremećaje povezane sa starenjem. Priroda. 2011;479(7372):232-236.
4. Kitada K, Nakano D, Ohsaki H, et al. Hiperglikemija uzrokuje staničnu senescenciju putem puta ovisnog o SGLT2- i p21-u proksimalnim tubulima u ranoj fazi dijabetičke nefropatije. J Diabetes Complicat.2014;28(5):604-611.
5. Tsai YC, Kuo PL, Kuo MC, et al. Interakcija miR-378i-Skp2 regulira starenje stanica kod dijabetičke nefropatije. J Clin Med. 2018;7(12):468.
6. Baker DJ, Childs BG, Durik M, et al. Prirodno prisutne p16(Ink4a)-pozitivne stanice skraćuju zdrav životni vijek. Priroda. 2016;530(7589):184-189.
7. Al-Douahji M, Brugarolas J, Brown PA, Stehman-Breen CO (Ugljični monoksid), Alpers CE, Shankland SJ. Inhibitor ciklin kinaze p21WAF1/CIP1 potreban je za glomerularnu hipertrofiju u eksperimentalnoj dijabetičkoj nefropatiji. Kidney Int. 1999;56(5):1691-1699.
8. Wolf G, Schanze A, Stahl RAK, Shankland SJ, Amann K. p27(Kip1)Knockout miševi zaštićeni su od dijabetičke nefropatije: dokazi o nedostatku haplotipa p27(Kip1). Kidney Int. 2005;68(4):1583-1589.
9. BharathLP, Agrawal M, McCambridge G, et al. Metformin pojačava autofagiju i normalizira funkciju mitohondrija kako bi ublažio upalu povezanu sa starenjem. Cell Metab.2020;32(1):44-55.e6. 10. Ma Y, Qi M, An Y, et al. Autofagija kontrolira svojstva mezenhimalnih matičnih stanica i starenje tijekom starenja kostiju. Stanica starenja. 2018;17(1):e12709.
11. Garcia-Prat L, Martinez-Vicente M, Perdiguero E, et al. Autofagija održava stabljiku sprječavajući starenje. Priroda. 2016;529(7584):37-42.
12. Hartleben B, Gödel M, Meyer-Schwesinger C, et al. Autofagija utječe na osjetljivost na glomerularne bolesti i održava homeostazu podocita kod starih miševa. J Clin Invest.2010;120(4):1084-1096.
13. Tagawa A, Yasuda M, Kume S, et al. Poremećena autofagija podocita pogoršava proteinuriju kod dijabetičke nefropatije. Dijabetes. 2016;65(3):755-767.
14. Motterlini R, Otterbein LE. Terapeutski potencijal ugljičnog monoksida. Nat Rev Drug Discov.2010;9(9):728-743.
15. Abe T, Yazawa K, Fujino M, et al. Visokotlačni ugljični monoksid čuva transplantate bubrega štakora od apoptoze i upale. Lab Invest.2017;97(4):468-477.
16. Kim DS, Song L, Wang J, et al. Ugljični monoksid inhibira apoptozu otočića putem indukcije autofagije. Antioksid-redoks signal. 2018;28(14):1309-1322.
17. Lee S, Lee SJ, Coronata AA, et al. Ugljični monoksid pruža zaštitu kod sepse pojačavanjem autofagije i fagocitoze ovisne o beklinu 1-. Antioxid Redox Signal.2014;20(3):432-442.
18. WS J, Li Y, Yang P, Huang Y, Lu S, Xu F. Nova ulogaugljični monoksidu poboljšanju neurološkog ishoda nakon srčanog zastoja u starih štakora: uključenost indukcije mitohondrijske autofagije.JAm Heart AssoC.2019;8(9):e011851.
19. Zheng M, Chen Y, ParkJ, et al. CO (Ugljični monoksid) poboljšava starenje endotela izazvano 5-fluorouracilom putem SIRT1 aktivacije. Arch Biochem Biophys.2019;677:108185.
20. Jiang C, Zhang S, Li D, et al. Poremećeni protok feritina u ophagiji izazvan prehranom s visokim udjelom masti posreduje u jetrenoj inzulinskoj rezistenciji putem stresa endoplazmatskog retikuluma. Food Chem Toxicol.2020;140:111329.
21. Fernandez AF, Sebti S, Wei Y, et al. Poremećaj regulatornog kompleksa autofagije beclin 1-BCL2 potiče dugovječnost kod miševa. Priroda. 2018;558(7708):136-140.
22. Liu M, Liang K, Zhen J, et al. Nedostatak Sirt6 pogoršava ozljedu podocita i proteinuriju ciljanjem Notch signalizacije. Nat Commun.2017;8(1):413.
23. Sturmlechner I, Durik M, Sieben CJ, Baker DJ, van Deursen JM. Stanično starenje u bubrežnom starenju i bolesti. Nat Rev Nephrol. 2017;13(2):77-89.
24. Bird TG, Müller M, Boulter L, et al. Inhibicija TGF-a obnavlja regenerativni odgovor kod akutne ozljede jetre potiskivanjem parakrinog starenja. Sci Transl Med.2018;10(454):eaan1230.
25. Stolz A, Ernst A, DikićI. Prepoznavanje tereta i trgovina u selektivnoj autofagiji. Nat Cell Biol.2014;16(6):495-501.
Bilješka:gore navedeno nije potpuni popis referenci
