Napredak kliničkog istraživanja AKI-a u 2022. III

Uobičajeni uzroci akutne ozljede bubrega (AKI) uključuju bubrežnu ishemiju-reperfuziju, sepsu i nefrotoksine koji oštećuju tubularne epitelne stanice (TEC), što može uzrokovati akutnu tubularnu smrt. Kao ćelija s najvećim brojem i najvećim udjelom u bubrežnom tkivu, povreda i smrt TEC-a su najkritičniji u opadanju bubrežne funkcije. Njegova disfunkcija i oštećenje su početni događaji u AKI i direktno su povezani sa smrću TEC-a. U protekloj godini, osnovna istraživanja AKI-a su postigla veliki napredak u tubularnoj epigenetici, poliploidizaciji, feroptozi, piroptozi i starenju.

AKI i tubularna epigenetika

Istraživački napredak epigenetike pokazuje da su razne epigenetske modifikacije uključujući acetilaciju, metilaciju i mikroRNA uključene u patogenezu AKI. Promjene u metilaciji promotora DNK javljaju se u bubrezima nakon ishemijske/reperfuzijske ozljede, a ciljanje procesa regulacije epigenetske modifikacije može doprinijeti kliničkoj ciljanoj terapiji pacijenata sa AKI. Koristeći model miša s nedostatkom vitamina C (Gulo knockout miš), Yu et al. stvorio sveobuhvatan profil svakog tipa ćelije u bubregu sekvenciranjem jednoćelijske RNK, sekvencioniranjem bisulfita cijelog genoma i sekvenciranjem imunoprecipitacije metilirane RNK. specifična transkripcija i profili metilacije DNK/RNA. REZULTATI: Nakon nedostatka vitamina C, gubitak proksimalne tubularne epitelne DNK hidroksimetilacije i DNK hipermetilacije prethodili su tubularnoj nekrozi u bubregu, što sugerira da vitamin C remodelira DNK/RNA epigenetske modifikacije. Preventivna suplementacija antioksidativnim derivatima vitamina C (APM) potiče demetilaciju DNK i ublažava akutnu tubulnu nekrozu izazvanu cisplatinom. Ova otkrića će doprinijeti razvoju vitamina C kao epigenetske terapije za bubrežne bolesti, te dati nove uvide i ideje za vitamin C kao epigenetskog regulatora bubrežne homeostaze1.

AKI i poliploidizacija bubrežnih tubula

Poliploidizacija je proces kojim normalne diploidne ćelije dobijaju dodatni skup hromozoma. Često je kompenzacijski mehanizam za bubrežne tubularne stanice nakon akutne ozljede bubrega kako bi se održala rezidualna bubrežna funkcija i izbjeglo zatajenje bubrega. Chiara et al. istraživali su tubularnu ćelijsku distribuciju poliploidije nakon AKI analizom sadržaja DNK i tehnikama sekvenciranja jednoćelijske RNA i potom istraživali funkcionalnu ulogu tubularne poliploidizacije koristeći različite transgene životinjske modele i intervencije lijekova. Studija je dalje potvrdila da je poliploidizacija bubrežnih tubula koju pokreće YAP1 protein glavni mehanizam preživljavanja za održavanje rezidualne bubrežne funkcije u ranoj fazi AKI, ali s razvojem AKI, ovaj mehanizam preživljavanja promoviše progresiju AKI do CKD na trošak poliploidnog renalnog tubularnog starenja. promijeniti. Ako se jedinjenje male molekule CA3 koristi za ciljanje transkripcijske aktivnosti YAP1/TEAD u ranoj fazi AKI, poliploidizacija bubrežnih tubularnih stanica može se spriječiti, ali se prijelaz iz AKI u CKD može spriječiti bez utjecaja na zatajenje bubrega uzrokovano AKI. Liječenje lijekovima protiv starenja (kvercetin plus dasatinib) blokiralo je tranziciju AKI-CKD inhibiranjem tubularne poliploidizacije. Ovi nalazi identificiraju potencijalnu metu lijeka i pružaju važno obrazloženje za kliničko poboljšanje prognoze AKI2.

AKI i renalna tubularna nekroza

Nekroza bubrežnih tubularnih ćelija uključuje nekroptozu, feroptozu, piroptozu itd. Svaka vrsta ćelijske nekroze ima svoj specifični mehanizam molekularne regulacije, što je aktivan proces određen genima. Uređeni obrazac smrti prevladava u AKI i igra važnu ulogu u održavanju homeostaze tkiva3.

Kliknite da kupite Cistanche za akutnu ozljedu bubrega

Feroptoza je regulatorna nekroza koju karakterizira lipidna peroksidacija, kao što je fosfatidiletanolamin (PE) koji sadrži arahidonsku kiselinu igra važnu ulogu u AKI. Studije metabolizma lipida u bubrezima izvedene su na modelu AKI induciranog folatom (FA-AKI) Martin-Saiz et al. Metabolizam lipida u bubrezima je procijenjen slikovnom masenom spektrometrijom (IMS), a glomeruli, medula i korteks su diferencirani u kontrolnim, AKI i AKI plus ferostatinom-1 (inhibitorom feroptoze) tretiranim grupama. Od 139 lipida identificiranih u 16 kategorija, 29 (20,5 posto) se značajno razlikovalo između 48-h kontrolnih i AKI grupa. Ukupne vrste PE i lizin sulfata su se smanjile, dok su se vrste fosfatidilinozitola (PI) povećale u AKI. Nivoi ekspresije mRNA Pemt, Pgs1, Cdipt i Tamm vezani za metabolizam lipida bili su poremećeni u AKI i u skladu sa uočenim promjenama lipida. Ferostatin-1 je poboljšao AKI i ublažio neke promjene lipida povezane s AKI, kao što je smanjenje PE i rastvorljivih sulfatnih vrsta, bez promjene ekspresije enzima metabolizma lipida. U zaključku, kod nefrotoksičnog AKI, promjene u bubrežnom lipidnom sastavu povezane su s promjenama u ekspresiji gena enzima koji metaboliziraju lipide, a ovaj patološki proces može biti djelimično blokiran ferostatinom-1.

Nedavno je otkriveno da deksametazon, imunosupresiv koji se široko koristi, izaziva feroptozu iscrpljivanjem glutationa (GSH). Massenhausen et al. otkrili da deksametazon značajno smanjuje nivo GSH u tubularnim ćelijama i povećava osetljivost tubularnih ćelija na feroptozu. Daljnje studije su otkrile da deksametazon pojačava regulaciju metabolizma GSH protein dipeptidaze-1 (DPEP1) na način zavisan od glukokortikoidnog receptora (GR), a pojačano regulirani DPEP1 može ubrzati katabolizam GSH. DPEP1 nokaut poništava feroptozu izazvanu deksametazonom. Inhibitori feroptoze, DPEP1 inhibitor cilastatin ili nokaut DPEP1 gena su poboljšali tubularnu feroptozu izazvanu deksametazonom. Ova literatura otkriva da deksametazon posreduje u povećanju ekspresije DPEP1 kroz GR, promoviše depleciju GSH i feroptozu bubrežnih tubularnih stanica, a inhibicija ovog procesa može poboljšati feroptozu bubrežnih tubularnih stanica, što ima veliki klinički terapijski značaj5.

AKI i popravak, regenerativna terapija

Pod dejstvom faktora oštećenja bubrežne tubularne epitelne ćelije gube svoj normalni polaritet, nekrozu ili apoptozu, što dovodi do brzog i progresivnog pada bubrežne funkcije u kratkom periodu. Iako ćelije bubrežnog tkiva imaju određenu sposobnost regeneracije i popravke, kada su faktori oštećenja teški, složeni ili uporni, bubreg prolazi nepotpunu popravku i postepeno će se razviti u hroničnu bubrežnu bolest. Tubularne epitelne ćelije (TEC) su jedna od važnih ciljnih ćelija za nastanak i napredovanje AKI i takođe su ključ za popravku AKI. Posljednjih godina, istraživanja o mehanizmu, dijagnozi i liječenju regeneracije i popravke bubrežnih tubulara nakon AKI-ja su sve veća, te kako promovirati regeneraciju epitelnih stanica bubrežnih tubularnih stanica i odgoditi kroničnost, privlače sve veću pažnju i pažnju.

Pax2 je nezamjenjiv faktor transkripcije tokom razvoja bubrega. Studija je pokazala da su na mišjem modelu ishemijsko-reperfuzijske povrede (IRI) broj Pax2 pozitivnih ćelija i nivo Pax2 mRNA značajno povećani nakon IRI, a broj ki-67 plus ćelija u bubrežnim tubulama Pax2 nokaut miševa je značajno smanjena, dok je TUNEL plus broj ćelija značajno povećan; a nakon 14 dana IRI, intersticijalna fibroza bubrega kod Pax2 nokaut miševa se pogoršala. Ekspresija ciklin-zavisne kinaze 4 (CDK4) bila je značajno smanjena kod Pax2-nokaut miševa nakon IRI u poređenju sa miševima divljeg tipa, a pojačana regulacija ekspresije CDK4 bila je potisnuta Pax2 inhibitorima. Ovi rezultati sugeriraju da nakon IRI, reaktivirani Pax2 u proksimalnim tubularnim epitelnim stanicama promovira proliferaciju proksimalnih tubularnih epitelnih stanica i inhibira renalnu fibrozu tako što povećava ekspresiju CDK41.

Osim toga, TEC nakon AKI također mogu lučiti visoke nivoe GM-CSF, inducirati aktivaciju popravljajućih makrofaga koji eksprimiraju arginazu-1 (Arg1), stimulirati proliferaciju TEC-a i promovirati popravak bubrega. TEC također mogu izraziti regulator autofagije, beclin1 protein, za ublažavanje akutne ozljede bubrega, promoviranje antiproliferacije i inhibiranje bubrežne fibroze.

Budući da patogeneza i mehanizam popravljanja AKI-ja nisu u potpunosti shvaćeni, trenutno kliničko praćenje AKI-ja oslanja se na izlučivanje urina i markere u plazmi. Klocke et al. koristio je protočnu citometriju za sortiranje ćelija bubrega u urinu i uspostavio radni tok za sekvenciranje jednoćelijske RNK u urinu. Analiza transkriptoma TEC u urinu odražava proces oštećenja i popravke AKI i pruža nova sredstva i perspektive za identifikaciju cilja AKI, podklasifikaciju, te praćenje i intervenciju prirodnog toka4.

Što se tiče liječenja AKI, nedavne studije su potvrdile da formoterol, agonist 2-adrenoceptora, može promovirati popravak bubrega nakon AKI kod miševa indukcijom mitohondrijalne biogeneze. Ali formoterol je ograničen dnevnim dozama i kardiotoksičnošću. Shi et al. razvijene nanočestice koje sadrže formoterol, koje se mogu davati bubrezima, čime se postiže isti terapeutski efekat kao sistemska primena sa rjeđim dozama i nižim ukupnim dozama, te smanjuje potencijalnu toksičnost leka5.

Glutamin je najzastupljenija slobodna aminokiselina u tijelu. U slučaju infekcije i oštećenja tkiva sudjeluje u biosintezi proteina, energetskom metabolizmu i hvatanju aktivnog kisika te je uslovno esencijalna aminokiselina. Tubularne ćelije bubrega i imunološke ćelije su glavni "potrošači" glutamina. Thomas et al. otkrili da intravenski glutamin može značajno poboljšati oštećenje bubrega i smanjenje bubrežne funkcije uzrokovano ishemijom-reperfuzijom kod miševa; studije su pokazale da glutamin inducira reprogramiranje transkriptoma i proteoma u bubrežnim tubularnim epitelnim ćelijama (TECs), smanjujući apoptozu epitelnih ćelija, regrutaciju neutrofila, poboljšanu funkciju mitohondrija i oksidativnu fosforilaciju. U međuvremenu, istraživači su identifikovali glutamin-glutamiltransferazu 2 (Tgm2) i kinazu koja reguliše signal apoptoze (Ask1) kao glavne mete glutamina u signalizaciji apoptoze. Glutamin cilja na povećanje regulacije Tgm2-HSP70 signalnog puta inhibira aktivaciju Ask1 i JNK, i konačno smanjuje endogenu apoptozu TEC-ovih mitohondrija. Gore navedeni rezultati istraživanja sugeriraju da se glutaminski lijekovi koji se koriste u kliničkoj praksi mogu koristiti za liječenje pacijenata sa AKI6.

Faktor diferencijacije rasta 15 (GDF15) je član podfamilije GDF i igra važnu ulogu u anti-inflamaciji, anti-proliferaciji i antitumoru. Kliničke studije su pokazale da su nivoi GDF15 u serumu povišeni kod pacijenata sa CKD i povezani su sa napredovanjem i smrtnošću od CKD; istovremeno, nivoi GDF15 u serumu su u korelaciji sa nivoima intersticijalne GDF15 mRNA u bubrezima, što sugeriše da se GDF15 u bubrezima može osloboditi u krvotok. Međutim, uloga GDF15 u akutnoj ozljedi bubrega i intersticijskoj fibrozi nije razjašnjena. Valino-Rivas i dr. potvrdili su da GDF15 može poboljšati akutnu ozljedu bubrega i intersticijalnu fibrozu izazvanu toksičnim tvarima (folat ili cisplatin) kroz različite transgene životinjske modele, a injekcija rekombinantnog proteina GDF15 ljudskog porijekla ne utječe na akutnu ozljedu bubrega i intersticijalnu fibrozu. Ima zaštitni efekat. Mehanički, GDF15 promoviše ekspresiju renoprotektivnog faktora Klotho i inhibira aktivaciju faktora transkripcije NF-kB. Stoga, GDF15 može biti nova meta lijeka, pružajući teorijsku osnovu za kliničko liječenje AKI i CKD7.

AKI i COVID-19

COVID-19 je uzrokovan infekcijom teškim akutnim respiratornim sindromom koronavirusom 2 (SARS-CoV-2), koja može uzrokovati teška oštećenja više organa i smrt. Bubreg je jedan od glavnih ciljnih organa COVID-19, a akutna ozljeda bubrega (AKI) je česta kod kritično bolesnih pacijenata sa COVID-19. Međutim, mehanizmi pomoću kojih COVID-19 uzrokuje AKI ostaju uglavnom nepoznati.

Istraživači poput Wanga izveli su seriju dubinskih studija o patogenom mehanizmu nove infekcije koronavirusom i otkrili da AKI izazvan SARS-CoV-2 N proteinom ovisi o proteinu Smad3 jer SARS- CoV-2 N protein može stupiti u interakciju sa Smad3, a pojačana TGF-/Smad3 signalizacija dovodi do smrti epitelnih stanica tubularnih ćelija i AKI putem mehanizma zaustavljanja ćelijskog ciklusa G1, otkrivajući direktnu ulogu SARS-CoV-2 N proteina u AKI. U isto vrijeme, tim je otkrio kroz proučavanje miševa s nokautiranjem gena Smad3 i specifičnih inhibitora Smad3 da nokautiranje gena Smad3 i inhibicija proteina Smad3 može značajno poboljšati ćelijsku smrt uzrokovanu SARS-CoV-2 N proteinom i akutnu povreda bubrega. Stoga se očekuje da će korištenje proteina Smad3 kao inhibitorne mete postati nova metoda za liječenje akutne ozljede bubrega uzrokovane COVID-191.

ACE2 je glavni receptor za COVID-19 za ulazak u ciljne ćelije, a istraživači su osmislili različite intervencije za ovaj protein kako bi postigli svrhu liječenja COVID-19. Hassler et al. pokazao pretkliničku efikasnost novog rastvorljivog ACE2 proteina (ACE2-1-618-DDC-ABD) u smrtonosnom mišjem modelu infekcije SARS-CoV-2. Istraživači su spojili varijante ACE2 rastvorljive u ljudima sa domenom koji se vezuje za albumin (ABD) povezan sa 4-cistein dodekapeptidom (DDC) nalik dimernom matriksu kako bi se poboljšala sposobnost vezivanja za SARS-CoV-2. Ovaj novi rastvorljivi ACE2 protein je zatim primijenjen intranazalno i intraperitonealno, nakon čega je uslijedila intranazalna infekcija SARS-CoV-2. Rezultati su pokazali da su titri virusa SARS-CoV-2 na plućima i mozgu značajno smanjeni kod životinja koje su primale ACE2-1-618-DDC-ABD, sa istovremenim oštećenjem bubrega, u poređenju sa visokim titarima kod neliječenih inficiranih kontrola. Vidljivo posvijetljeni. Dakle, ova nova rastvorljiva ljudska ACE2 varijanta, ACE2-1-618-DDC-ABD, može pretvoriti smrtonosnu infekciju u blažu, kao što je pokazano na životinjskom modelu COVID-19 sa teškim plućima i umjerenim proksimalnim tubularnim bubregom povreda Na osnovu svoje pretkliničke efikasnosti, ovaj eksperiment pruža nove ideje za poboljšanje i liječenje COVID-192.

Kao što je ranije spomenuto, ACE2, kao prvi identificirani receptor domaćina za SARS-CoV-2, odgovoran je za obrnutu regulaciju signalnog puta renin-angiotenzin (RAS) enzimskom inaktivacijom angiotenzina II. Losartan je blokator receptora angiotenzina II koji inhibira internalizaciju angiotenzina ACE2 posredovanu angiotenzinom II. Na osnovu ove pozadine, Rahmani et al. istraživali su učinak Ang II i losartana na infekciju SARS-CoV-2 kako bi pružili dokaze koji podržavaju losartan kao moguću neoadjuvantnu terapiju za SARS-CoV-2.

RNK sekvence specifične za virus učestvuju u antivirusnim mehanizmima domaćina aktiviranjem stotina IFN-stimulisanih gena (ISG), promovišući antivirusno stanje domaćina. Tim je otkrio da losartan pojačava regulaciju antivirusnih ISG-a kao što su BST2 i IFITM1 kroz organoidni model bubrega, što pomaže u smanjenju osjetljivosti bubrežnih tubularnih stanica na SARS-CoV-2. Stoga liječenje losartanom može zaštititi od COVID-19-AKI. Ova studija sugerira potencijalnu zaštitnu ulogu inhibitora RAS-a protiv infekcije SARS-CoV-23.

za više informacija: Ali.ma@wecistanche.com