Cistanche može zaštititi bubrežnu ishemiju-reperfuzijsku ozljedu

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Email:audrey.hu@wecistanche.com

Jan H. Lindeman1, Leonie G. Wijermars1, Sarantos Kostidis2, Oleg A. Mayboroda2, Amy C. Harms3, & et al.

Funkcija odloženog grafta jemanifestacija ishemijske reperfuzijske povredeu kontekstu transplantacije bubrega. Dok stotine intervencijauspješno smanjuju ishemijsku reperfuzijsku ozljeduna eksperimentalnim modelima, sve kliničke intervencije nisu uspjele. Ova istraživačka klinička evaluacija ispitala je moguće metaboličko porijeklo reperfuzijske ozljede kliničke ishemije kombinirajući podatke iz 18 biopsija tkiva prije i nakon reperfuzije sa 36 uzastopnih uzorkovanja arteriovenske krvi preko transplantata u tri studijske grupe. Ove grupe su uključivale žive i umrle donorske transplantate sa i bez odgođene funkcije grafta. Grupna raspodjela je zasnovana na kliničkim ishodima. NMR magijskog ugla je korišten za analizu tkiva, a platforme zasnovane na spektrometriji mase korištene su za analizu plazme. Svebubrezibili funkcionalni godinu dana. Integracija metabolomskih podataka identificirala je diskriminirajući profil za prepoznavanje buduće odgođene funkcije grafta. Ovaj profil karakterizira postreperfuzijski ATP/GTP katabolizam (značajno poremećen oporavak fosfokreatina i značajna perzistentna proizvodnja (hipo)ksantina) i značajno tekuće oštećenje tkiva. Neuspješno obnavljanje visokoenergetskog fosfata dogodilo se uprkos aktiviranoj glikolizi, oksidaciji masnih kiselina, glutaminolizi i autofagiji, a povezano je s defektom na nivou kompleksa oksoglutarat dehidrogenaze u Krebsovom ciklusu. Klinički odgođena funkcija grafta zbog ishemijske reperfuzijske ozljede povezane s metaboličkim kolapsom nakon reperfuzije. Stoga, napori da se ugasi odgođena funkcija transplantata zbog ishemijske reperfuzijske ozljede trebali bi se fokusirati na očuvanje metaboličke kompetencije, bilo očuvanjem integriteta Krebsovog ciklusa i/ili uključivanjem metaboličkih puteva spašavanja. Kidney International (2020) 98, 1476–1488; https://doi.org/10.1016/ j.kint.2020.07.026

KLJUČNE REČI: ATP; odgođena funkcija grafta; glikoliza; ishemijska reperfuzijska povreda; metabolizam; oksidativna fosforilacija

cistanche efekti: spriječitiishemijsko-reperfuziona povreda

ishemijska reperfuzijska ozljeda (IRI)je fenomen povećanog oštećenja tkiva nakon reperfuzije prethodno ishemijskog tkiva.1,2 Glavni doprinosi oštećenju organa nakon infarkta miokarda ili mozga3 i oštećenju grafta nakon transplantacije organa.4 Iako bezbroj intervencija gasi IRI u pretkliničkim modelima, klinički uspjeh ostaje 3,4 Stoga se pojavljuje translacijski jaz između pretkliničkih modela i kliničkog konteksta.

Odgođena funkcija grafta (DGF) je manifestacija IRI u okruženjububregtransplantacija.5 DGF se definiše kao potreba za dijalizom u prvoj sedmici ili sedmicama nakon transplantacije.6 Iako je DGF izuzetno rijedak u kontekstu postupaka transplantacije živih donora, utiče na do 90 posto transplantacija transplantacija od preminulog donora.6 Prethodno rad je pokazao povezanost između incidentnog DGF-a i postreperfuzijske normoksične glikolize.7 Ovo zapažanje implicira da se DGF odnosi na defekt u homeostazi energije grafta kao rezultat mitohondrijske disfunkcije u fazi reperfuzije.7 Na osnovu toga, pretpostavili smo da klinički DGF uključuje i može biti uzrokovan metaboličkim defektom (ili defektima). Cilj ove studije bio je izvršiti dubinsku analizu metaboličkih odgovora naishemija-reperfuzijasa i bez IRI (DGF). Ova eksplorativna metabolička evaluacija zasniva se na integriranom pristupu koji je vremenski razriješen koji je uključivao sekvencijalnu procjenu razlika arteriovenske koncentracije (AV) u odnosu na reperfuzirane transplantate i paralelno profiliranje biopsija grafta (tkiva). Uključene su tri studijske grupe: transplantati od umrlih donora sa i bez kasnijih IRI i transplantati živih donora. Grupna alokacija transplantata umrlih donora (þDGF i –DGF, respektivno) izvršena je retrospektivno na osnovu njihovog kliničkog ishoda. Graftovi živih donora su uključeni kao referenca jer su ovi transplantati povezani sa trenutnim funkcionalnim oporavkom nakon reperfuzije. Da bi se pokrili primarni aspekti metaboličke homeostaze, fokus u ovoj studiji bio je na sljedećim metaboličkim klasterima: metabolizam nukleotid trifosfata, oksidacija masnih kiselina (b) – glikoliza/glutaminoliza, autofagija, Krebsov ciklus (defekti) i oštećenje stanica. Podaci su prikazani u skladu s tim.

(Korespondencija: Jan H. Lindeman, Odsjek za hirurgiju, Univerzitetski medicinski centar Leiden, poštanski fah 9600, 2300 RC Leiden, Holandija. E-mail: Lindeman@lumc.nl Primljeno 20. januara 2020.; revidirano 8. juna 2020.; prihvaćeno 2. jula 2020; objavljeno na mreži 8. avgusta 2020.)

cistanche efekti: spriječitiishemijsko-reperfuziona povreda

REZULTATI

Uzorak studije obuhvatio je 53 pacijenta. Uparene biopsije tkiva su dobijene od 18 pacijenata, a sekvencijalno AV uzorkovanje je obavljeno kod 36 pacijenata. Jednom pacijentu su uzete obje biopsije i podvrgnut je AV uzorku. Klinički detalji za 3 studijske grupe prikazani su u dodatnoj tabeli S1A (biopsije tkiva) i S1B (AV uzorkovanje). Svi slučajevi DGF-a zahtijevali su višestruke dijalize u vremenskom toku od najmanje 7 dana i svi su pokazali adekvatan funkcionalni oporavak. Nijednom od preminulih donora bez DGF-a nije potrebna dijaliza nakon transplantacije. Jednogodišnje preživljavanje transplantata bilo je 100 posto.

Prvo smo istražili pretpostavljene razlike u metaboličkim potpisima za 3 grupe donora (živi [referentni] donorski transplantati, –DGF umrli donorski transplantati i þDGF [IRI] umrli donori) mapiranjem metaboloma plazme (AV razlike) za { {1}}minuta nakon reperfuzije (Slika 1a) itkivni metabolom(biopsije tkiva) za 40-minuta nakon reperfuzije (Slika 1b). Ove vremenske tačke su odabrane kako bi se izbjegle smetnje ispiranjem metabolita koji su se nakupili tokom ishemije ili skladištenja na hladnom, ili koji su bili sastojci tekućine za konzerviranje (npr. ispiranje histidina iz živih donorskih transplantata; Dodatna slika S1 prikazuje selektivnu upotrebu H [Histidina] Tečnost za očuvanje TK u ovim graftovima).7 Rezultati (z-rezultati) za ove vremenske tačke su sumirani u toplotnim kartama na slici 1a (AV razlike) i 1b (tkivo). Grupiranje podataka je izvršeno prema 6 klastera koji pokrivaju sve metaboličke podatke: (i) katabolizam nukleozid trifosfata, (ii) b-oksidacija, (iii) glikoliza/glutaminoliza, (iv) autofagija, (v) defekti Krebsovog ciklusa, i (vi) oštećenje ćelija.

Toplotne mape za AV razlike ukazuju na paralelne metaboličke potpise za živog donora i –DGF graftova i jasno prepoznatljiv potpis za þDGF transplantate (Slika 1a). Sličan, iako manje izražen, obrazac je uočen i za tkivne metabolite (Slika 1b). Ekskluzivno mapiranje transplantata –DGF i þDGF (bez grafta živog donora) rezultiralo je sličnim zaključcima (nije prikazano), što ukazuje da uključivanje podataka o živom davaocu (referentnih) u analizu nije ometalo zaključke analize. Zbirno, podaci daju bruto metabolički potpis za bubrežni IRI.

Radi jasnoće, podaci o pojedinačnim metabolitima prikazani su u terminima 6 metaboličkih klastera. Kako bi se izbjegle smetnje od inicijalnog ispiranja metabolita koji su se akumulirali tokom skladištenja na hladnom unutar prvih minuta reperfuzije, procjene neto postperfuzijskog oslobađanja ili unosa se zasnivaju na integraciji AV razlika za 10-do {{3 }}minuti vremenski intervali nakon reperfuzije (područje između krivih).

Prvi klaster metabolita ("katabolizam nukleozid trifosfata") signaliziraperzistentna post-reperfuzijametabolička nesposobnost ("isključivanje struje") kod transplantata sa kasnijim DGF (þDGF). Ovaj zaključak se zasniva na poremećenom postreperfuzijskom oporavku visokoenergetskog fosfatnog pufera fosfokreatina u þDGF transplantatu (P < 0.001;="" slika="" 2a)="" i="" upornom="" postu="" -reperfuzijski="" katabolizam="" adenozin="" trifosfata/gvanozin="" trifosfata="" (atp/gtp).="" potonje="" se="" odražava="" u="" kontinuiranom="" oslobađanju="" (av="" razlike)="" hipoksantina="" i="" ksantina="" (slika="" 2b="" i="" c,="" p="">< 0,0001="" i="" 0,02,="" respektivno),="" terminalnih="" produkata="" razgradnje="" atp-a="" i="" gtp-a="" iz="" ovih="" transplantata.="" podaci="" za="" pre-reperfuzijske="" biopsije="" tkiva="" pokazali="" su="" stepenovane="" stepene="" akumulacije="" inozina="" i="" hipoksantina="" na="" kraju="" ishemijskog="" perioda="" skladištenja,="" sa="" najmanjim="" sadržajem="" pronađenim="" u="" živim,="" a="" najvišim="" u="" transplantatu="" od="" preminulih="" donora="" (slike="" 2d="" i="" e).="" sadržaj="" tkiva="" nakon="" reperfuzije="" (t="40" min)="" hipoksantina="" i="" inozina="" bio="" je="" sličan="" i="" nizak="" u="" sve="" 3="" grupe="" donora="" (slike="" 2d="" i="">

Katabolizam ATP-a nakon reperfuzije u þDGF transplantacijama dogodio se uprkos očiglednoj post-reperfuzijskoj restauraciji b-oksidacije masnih kiselina (dopunska slika S2), aktiviranoj glikolizi/glutaminolizi (slika 3) i autofagiji (slika 4). Sva 3 tipa transplantata pokazala su ujednačenu restauraciju sadržaja b-hidroksibutirata u tkivu (dodatna slika S2A) i selektivno uklanjanje (upijanje) masnih kiselina srednjeg lanca (C8-C12) iz cirkulacije (dodatne slike S1 i S2B-E), što ukazuje na ujednačenost ponovno uspostavljanje b-oksidacije. Međutim, akumulacija acetil-karnitina u tkivu u -DGF i þDGF graftova umrlih donora (dodatna slika S2F), i ispiranje (AV razlike) acetilkarnitina iz þDGF transplantata (dodatna slika S2G, P < 0.03)="" implicira="" stupnjevani="" defekti="" u="" odlaganju="" acetilnih="" grupa="" nastalih="">

Cistanche herb

Mapiranje mreža glikolize/glutaminolize (Slika 3) pokazalo je jednake nivoe glukoze u tkivu (Slika 4a) i potvrdilo perzistentnu postreperfuzionu normoksičnu glikolizu kao ekskluzivnu karakteristiku þDGF donorskih transplantata (tj. perzistentno oslobađanje laktata i piruvata i c. P.<0.0001 and=""><0.04, respectively)="" and="" release="" of="" the="" transamination="" products="" alanine="" and="" aspartate="" (figure="" 3e="" and="" f,="" p="" <="" 0.02="" and="" <="" 0.0001,="" respectively).="" serine="" (figure="" 4b)="" and="" phosphoserine="" (supplementary="" figure="" 3d)="" released="" from="" þdgf="" grafts="" may="" (partially)="" reflflect="" transamination="" of="" the="" glycolysis="" intermediate="" phosphoglycerate.="" persistent="" post-reperfusion="" glutamate="" release="" (figure="" 3k,="" p="" <="" 0.002),="" selective="" release="" of="" the="" transamination="" products="" alanine="" and="" aspartate="" (figure="" 3e="" and="" f),="" and="" exhaustion="" of="" the="" tissue="" asparagine="" pool="" (figure="" 3j,="" p="" <="" 0.03)="" in="" þdgf="" grafts="" imply="" continued="" post-reperfusion="" glutaminolysis="" (alanine)="" and="" glutamine="" shuttling="" (asparagine="" aspartate)8="" in="" the="" post-reperfusion="" phase="" of="" these="" grafts.="" moreover,="" the="" exclusive="" release="" of="" serine,="" methionine,="" and="" tyrosine="" (figure="" 4a–c,="" all="" ps="" <="" 0.0005),="" along="" with="" disposal="" of="" butyryl="" carnitine="" and="" isovaleryl="" carnitine="" (figure="" 4d="" and="" e,="" p=""><0.006 and=""><0.003, respectively),="" deamination="" products="" of="" the="" branched-chain="" amino="" acids9,10="" from="" þdgf="" grafts,="" but="" not="" from="" the="" other="" graft="" types="" (figure="" 4a–e),="" implies="">post-reperfuzijuautofagija kod ovih graftova.11.

Slika 1|Grupirane toplotne karte za razlike u koncentraciji arterijsko-venskih metabolita u odnosu na donor transplantat nakon 30 minuta i sadržaj metabolita u tkivu 40 minuta nakon reperfuzije. (a) Grupirana toplotna mapa za koncentracije arterijsko-venskih metabolita na t=30 minuta nakon reperfuzije. Kolone predstavljaju 3 grupe donora (presadi živih donora [referentna grupa, n ¼ 10]; kalemti umrlih donora bez kasnije odgođene funkcije grafta [DGF {–DGF, n ¼ 10}], i kalemti umrlih donora sa kasnijim DGF [þDGF, n=16]). Jedinjenja su grupirana prema 5 metaboličkih klastera i, unutar svakog klastera, rangirana na osnovu z-skora grupe živih donora. Zelena reflektuje mrežno upijanje transplantata, a crvena reflektuje neto oslobađanje od transplantata. (nastavak)

Slika 1 (Nastavak) (b) Grupisana toplotna mapa za metabolite tkiva identifikovane u analizi nuklearne magnetne rezonancije HR magičnog kuta biopsija grafta uzetih 40 minuta nakon reperfuzije. Kolone predstavljaju 3 grupe donora (grupa živih donora [referentna grupa, n=6, kalemti umrlih donora bez kasnijeg DGF [–DGF, n=6], i kalemti umrlih donora sa kasnijim DGF [þDGF, n=6]). Crvena reflektuje sadržaj tkiva iznad, a zelena reflektuje sadržaj tkiva ispod geometrijske sredine 3 grupe.

Post-reperfuzijska akumulacija acetil-karnitina (tkivo) u –DGF i þDGF transplantatima (slika 2f) i početnom (živi donor i –DGF transplantati) i kontinuiranom (þDGF transplantati) oslobađanje acetilkarnitina (P < 0.{{10="" }}3)="" ukazuju="" na="" prolazno="" (-dgf="" transplantati)="" ili="" perzistentno="" (þdgf="" graftova)="" oštećeno="" odlaganje="" acetil-koenzima="" a="" nakon="" reperfuzije="" (dodatna="" slika="" 2g).="" iako="" ovo="" nakupljanje="" može="" biti="" rezultat="" pretjerane="" glikolize="" i="" b-oksidacije,="" to="" također="" može="" ukazivati="" ​​na="" poremećeno="" odlaganje="" acetila="" kao="" rezultat="" defekata="" krebsovog="" ciklusa.="" za="" þdgf="" transplantate,="" potonji="" mehanizam="" je="" podržan="" selektivnim="" i="" upornim="" oslobađanjem="" intermedijarnog="" a-ketoglutarata="" krebsovog="" ciklusa="" (slika="" 5c,="" p="">< 0,0005)="" kao="" ekskluzivne="" karakteristike="" ovih="" transplantata="" i="" poremećenim="" obnavljanjem="" tkivnog="" sukcinata="" u="" þdgf="" graftova.="" (slika="">

Posljednji skup diskriminirajućih metabolita odnosi se na tekuće oštećenje stanica. Ovaj klaster uključujepost-reperfuzijuoslobađanje uracila, utvrđenog markera oštećenja ćelija12,13 (dodatna slika S3A, P < 0.0001)="" i="" derivata="" aminokiselina="" koji="" se="" povezuju="" sa="" hidroliza="" plazmalogena="" (npr.="" fosfo-etanolamin,="" etanolamin="" i="" fosfo-serin;="" dodatna="" slika="" s3bd,="" p="">< 0.001;="" dodatna="" slika="" s1).="" iako="" nisu="" bile="" prisutne="" av="" razlike="" za="" holin="" u="" þdgf="" grupi="" (p="0,60)," ovo="" zapažanje="" je="" u="" suprotnosti="" sa="" neto="" unosom="" holina="" kod="" živog="" donora="" i="" –dgf="" grupe="" (p="">< 0,0001="" i="" 0,02,="" respektivno).="" stoga,="" u="" þdgf="" transplantacijama,="" hidroliza="" holinskih="" plazmalogena="" može="" biti="" maskirana="" unosom="" holina.="" takav="" mehanizam="" je="" podržan="" selektivnim="" i="" progresivnim="" oslobađanjem="" betaina,="" produkta="" oksidacije="" holina14="" u="" þdgf="" grupi="" (dodatne="" slike="" s3g,="" p=""><>

Prethodna zapažanja povezuju incidentni IRI sa upornimpost-reperfuzijuKatabolizam ATP-a i tekuće oštećenje ćelija u kontekstu mitohondrijalnog zatajenja i aktivacije glikolitičkih i lipolitičkih puteva (Slika 6). Uzimajući u obzir vitalnu ulogu ATP-a u ćelijskoj homeostazi i preživljavanju, smatralo se da bi regrutovanje pomoćnih ATP-regenerativnih puteva (tj. nezavisno od mitohondrijalnog disanja) bilo korisno. U ovom kontekstu, razmatrali smo inozin, nukleozid koji može generirati ATP netradicionalnim putevima. Kao što je prikazano na slici 7, ni preventivna ni spasonosna isporuka inozina (u koncentracijama do 10 mMol/l) nije spasila iscrpljenost ATP-a nakon hemijski izazvane metaboličke paralize.

Slika 3|Postreperfuzijska glikoliza i glutaminoliza. Krivulje za arterijske venske razlike (crvena kriva je arterijska, plava kriva je venska). Biopsije tkiva (bargrafovi): bijele trake predstavljaju biopsije prije reperfuzije; sive trake predstavljaju postreperfuzijske biopsije (t ¼ 40 min nakon reperfuzije). *P < 0,05.="" (a)="" sadržaj="" glukoze="" u="" tkivu.="" (b–i)="" intermedijeri="" glikolize:="" laktat,="" piruvat,="" alanin,="" aspartat="" i="" asparagin.="" (k,l).="" glutaminoliza="" međuprodukti="" glutamina="" i="" glutamata.="" nuklearna="" magnetna="" rezonanca="" tkiva="" (nmr;="" n="" ¼="" 6="" po="" grupi):="" (a)="" oporavak="" glukoze="" u="" tkivu="" kod="" živog="" donora.="" (d,="" f,="" h)="" stabilni="" sadržaj="" tkiva="" laktata,="" alanina="" i="" aspartata="" odražava="" ispiranje="" ovih="" intermedijera="">

Slika 3 (nastavak) iz bubrega. (j) Asparagin koji se ne može izmjeriti u þ biopsijama sa odgođenom funkcijom grafta (DFG) nakon reperfuzije. Arterijsko-venske (AV) koncentracijske razlike (n ¼ 10, 10 i 16 u živim, –DGF i þDGF grupama, respektivno): (b,c) perzistentni post-reperfuzijski laktat (P < 0.0001)="" i="" piruvat="" (p="">< 0,04)="" oslobađanje="" iz="" ovih="" transplantata.="" (e)="" alanin="" (p="">< 0,02),="" (g)="" asparaginska="" kiselina="" (p="">< 0,0001)="" i="" (þk)="" oslobađanje="" glutamata="" (odložena="" funkcija="" grafta="" (dgf="" transplantati="" koji="" ukazuju="" na="" normoksičnu="" glikolizu="" u="" p="">< 0,002)="" iz="" þdgf="" transplantata="" ukazuju="" na="" oksidaciju="" glutamina="" u="" toku="" nisu="" uočene="" značajne="" av="" razlike="" za="" glutamin="">

cistanche efekti: spriječitibolesti bubrega

DISKUSIJA

Iz ove studije, izvedene u kontekstu kliničke transplantacije bubrega, proizilazi slika o IRI (DGF) kao posljedica gotovo trenutnog i trajnog postreperfuzijskog neuspjeha oksidativne fosforilacije i aktivirane normoksične glikolize koja nije u stanju održati energetsku homeostazu. Zauzvrat, visokoenergetski fosfatni bazeni se progresivno iscrpljuju, a ćelijski integritet se ne može očuvati, što rezultira stalnim oštećenjem tkiva.

Ova klinička studija zasnovana je na integraciji metaboličkih podataka izvedenih iz biopsija tkiva uzetih neposredno prije i 40 minuta nakon reperfuzije i iz sekvencijalne procjene AV razlika u odnosu na reperfuzirani transplantat. Ove AV razlike ne samo da daju indikaciju za tempo i trajanje metaboličkih (ne)adaptacija, već i omogućavaju usmjeravanje trendova uočenih u biopsijama uparenog tkiva i procjenu klirensa metabolita (npr. laktata) ili unosa iz (npr. -lančane masne kiseline) cirkulaciju.15,16 Rezolucija AV pristupa jasno je ilustrirana podacima o acilkarnitinu, koji ne samo da pokazuju selektivno usvajanje srednjelančanih masnih kiselina, već također sugeriraju da nezasićene C14 karnitinske vrste tetradecenoil i tetradekadienil karnitin ponašaju slično kao i masne kiseline srednjeg lanca (dodatni podaci S1) i možda se ne oslanjaju na specifične transportere masnih kiselina.17 Zapravo, u procesu analize podataka, uočeno je da bi isključivo oslanjanje na biopsiju tkiva zamaglilo većinu zaključaka u ovoj studiji jer se većina formiranih metabolita efikasno uklanja u cirkulaciju. Stabilne koncentracije u arterijskoj krvi pokazuju da se homeostaza u krvi održava, te da se metaboliti koji se oslobađaju ili apsorbuju efikasno odlažu ili nadopunjuju negdje drugdje.15,16 Uočen je stabilan sadržaj tkiva, ali jasne AV razlike dovode u pitanje valjanost metabolomskih procjena tkiva. Imajte na umu da, u kontekstu bubrega preminulih donora i vremenskog okvira studije, klirens urina nije ometajući faktor jer su svi transplantati umrlih donora bili anurični tokom 40- minutnog intervala mjerenja.

Mapiranje podataka identifikuje metabolički otisak koji je potpuno diskriminirajući za IRI. Konkretno, faza reperfuzije transplantata sa budućim DGF-om je uniformno i distinktivno okarakterisana teškom poremećenom oksidativnom fosforilacijom (histotoksična hipoksija)18 i kompenzatornom normoksičnom glikolizom koja nije u stanju da održi regeneraciju ATP-a. Potonji zaključak temelji se na nepotpunom oporavku fosfokreatina pufera visoke energije u fosfatnom puferu19 i na perzistentnom post-reperfuzijskom katabolizmu ATP/GTP koji se odražava kontinuiranim oslobađanjem (hipo)ksantina. Zapravo, aproksimacija gubitaka adenozina za þDGF transplantate na osnovu oslobađanja hipoksantina (AV razlike) u 30 minuta nakon reperfuzije (aproksimacija zasnovana na prijavljenim brzinama protoka nakon reperfuzije,20 prosjekbubrežnog tkivamasa,21 i sadržaj bubrežnog ATP-a22) ukazuje na skoro iscrpljivanje ATP bazena grafta 30 minutapost-reperfuziju. Kritično iscrpljivanje ATP bazena može dovesti do kataboličkog zaključavanja koje čini ćeliju neodgovornom na ponovno uspostavljanje protonskih pokretačkih sila koje pokreću stvaranje ATP-a, čineći ćeliju neodgovornom na strategije spašavanja.

Post-reperfuzijski ATP deficit i histotoksična hipoksija u þDGF graftova mogu biti u osnovi selektivnog oslobađanja aminokiselina povezanih s hidrolizom fosfolipida (plazmalogena) u þDGF graftu. Eksperimentalne studije identificirale su hidrolizu plazmalogena i fosfolipida kao ranu karakteristiku hipoksije tkiva,23 a hidroliza plazmalogena je opisana u kontekstu ishemijske ozljede bubrega.24 Mehanički, ovaj fenomen je povezan s translokacijom membrane i aktivacijom citosolnog citosola. nezavisna fosfolipaza A2 koja je rezultat formiranja kompleksa izazvanog hipoksijom između fosfolipaze i regulacionog elementa fosfofruktokinaze.25,26 Poništavanje hipoksije ili ATP tretman disocira kompleks fosfolipaza-fosfofruktokinaza i ukida aktivnost fosfolipaze. Imajte na umu da dinamika postreperfuzijskog prestanka oslobađanja (fosfo-)etanolamina iz živih donora i –DGF transplantata, kao i perzistentnog otpuštanja u þDGF graftova, može odražavati različite stupnjeve i stope metaboličkog oporavka. Međutim, dok raniji izvještaji impliciraju ulogu citosolne fosfolipaze neovisne o kalciju A2,25,26, uočene AV razlike za betain i (fosfo-)etanolamin impliciraju sveobuhvatniju aktivaciju fosfolipaza koja također uključuje tip C-fosfolipaze (fosfosfolipaze) i D-fosfolipaze (etanolamin/holin). Slično, iscrpljivanje asparagina u tkivu (Slika 4j) i oslobađanje aspartata (Slika 4g) iz þDGF transplantata može odražavati poremećenu aktivnost asparagin sintaze zbog smanjenja ATP-a.

Slika 4|Aktivirana post-reperfuzijska autofagija kod DG graftova sa odloženom funkcijom grafta (DGF). Krive za arterijsko-venske razlike (crvena kriva je arterijska, plava kriva je venska). Biopsije tkiva (bargrafovi): bijele trake predstavljaju biopsije prije reperfuzije; sive trake predstavljaju biopsije nakon reperfuzije (t ¼ 40 min nakon reperfuzije). *P < 0,05.="" (a–c)="" post-reperfuzijsko="" oslobađanje="" metionina,="" serina="" i="" tirozina="">

Slika 5|Defekt Krebsovog ciklusa nakon reperfuzije kod transplantata s budućom odgođenom funkcijom grafta (DGF). Krivulje za razlike arterijsko-venske koncentracije (AV) (crvena kriva je arterijska, plava kriva je venska). Biopsije tkiva (bargrafovi): bijele trake predstavljaju biopsije prije reperfuzije; sive trake predstavljaju postreperfuzijske biopsije (t ¼ 40 min nakon reperfuzije). *P < {{10}}.05.="" (a–h)="" av="" razlike="" za="" intermedijere="" krebsovog="" ciklusa="" (n="10," 10="" i="" 16="" u="" živim,="" –dgf="" i="" þdgf="" grupama,="" respektivno):="" uporno="" oslobađanje="" a-ketoglutarata="" (iz="" þdgf="" transplantata;="" p="">< 0,001)="" .="" (e,g)="" odsutan="" oporavak="" sukcinata="" tkiva="" nakon="" reperfuzije="" kod="" þdgf="" graftova="" (p=""><>

Postreperfuzioni katabolizam ATP-a u þDGF transplantatu dogodio se uprkos sveobuhvatnoj aktivaciji kataboličkih puteva: glikoliza, b-oksidacija srednjelančanih masnih kiselina (jednako aktivirana kod svih tipova grafta), glutaminoliza (također prolazno aktivirana nakon reperfuzije i –DGF živih donografa ), i aktivirana autofagija. Zapravo, post-reperfuzijsko oslobađanje izovaleril- i butiril karnitina, proizvoda deaminacije aminokiselina razgranatog lanca izoleucina i leucina,11 identificirani su kao diskriminirajući biomarkeri za budući DGF.

Uporno oslobađanje acetilkarnitina i piruvata iz þDGF transplantata pokazuje da su fluksovi stvoreni aktiviranim kataboličkim putevima premašili oksidativni kapacitet. Oslobađanje ketoglutarata nakon reperfuzije, neto uzimanje citrata i izocitrata njegovog prekursora iz cirkulacije i neuspješno obnavljanje sukcinata tkiva impliciraju da poremećena oksidativna fosforilacija uključuje defekt na nivou kompleksa oksoglutarat dehidrogenaze. Konkretno, uočeni metabolički otisak i vremenski okvir metaboličkih poremećaja ne ukazuju na ulogu obrnute usmjerljivosti Krebsovog ciklusa27,28 u perzistentnoj metaboličkoj disregulaciji, pružajući dodatne dokaze da uočeni mehanizam za IRI kod glodavaca28 nije u potpunosti preveden na ljude. kontekst.29.

Poremećena aktivnost oksoglutarat dehidrogenaze može biti uzrokovana oštećenjem kompleksa povezanim s ishemijom30, ali također može uključivati, ili biti pretjerano, oštećenjempost-reperfuzijuOštećena aktivnost oksoglutarat dehidrogenaze može biti uzrokovana oštećenjem kompleksa povezanim s ishemijom30, ali također može uključivati, ili biti preuveličana, smanjenom postreperfuzijskom dostupnošću njegovih kofaktora acetil-koenzima A, FADþ i NADþ. 31 Kod þDGF graftova, takvi nedostaci mogu nastati zbog ispiranja acetil-koenzima A nakon reperfuzije i kompromitovanog ćelijskog redoks statusa (redukcioni stres sa smanjenom dostupnošću NADþ), što je ideja podržana niskim omjerom laktata i piruvata u þD. 32.

Ovaj metabolički pristup ne dozvoljava procjenu zahvaćenosti respiratornog lanca. Međutim, ranije smo identifikovali defekte ishemije povezane s reperfuzijom u oba respiratorna kompleksa I i II.7,29 Na osnovu podataka u ovoj studiji i prethodnog rada mitohondrija, pojavljuje se slika kliničke bubrežne IRI koja je posljedica primarnog (ili izazivanje) uvrede za mitohondrijski Krebsov ciklus-redox šatl koji se javlja prije ili unutar prvih minuta reperfuzije. Neuspjeh u obnavljanju nivoa ATP-a rezultira trajnom i sveobuhvatnom aktivacijom kataboličkih puteva, što produžava energetsku krizu progresivnim iscrpljivanjem ćelijskog NADþ i FADþ bazena (redukcioni stres).33 U ovom specifičnom kontekstu neuspjelog mitohondrijalnog disanja, purinski inozin može biti od koristi. . Za razliku od adenozina,34 inozin je stabilan u plazmi; identifikovan je kao alternativni izvor ATP-a u obaveznim glikolitičkim ćelijama (tj. ćelijama bez mitohondrija) kao što su eritrociti35 i u hipoksičnim bubrežnim ćelijama36 i iscrpljuje se nakon reperfuzije. Nažalost, suplementacija inozinom nije spasila ćelijski ATP nakon prisilnog zaustavljanja metabolizma, ostavljajući malo prostora za metaboličke strategije spašavanja usmjerene na gašenje IRI, naglašavajući oslanjanje na preventivne strategije za ograničavanje IRI.

Tonify cistanche bubrega

Ova studija ima ograničenja. Zbog velikog broja poređenja, potencijal za značajne nalaze zbog slučajnog slučaja u okruženju višestrukih poređenja je visok. Iako su naši zaključci potkrijepljeni čvrstim biološkim odnosima, rezultati mogu biti zbunjeni problemima vezanim za višestruka poređenja.

Dalje ograničenje je to što se studija zasniva na kliničkim uzorcima; kao takvo, zamrzavanje stezaljke potrebno za direktnu procjenu ATP i redoks statusa nije bilo moguće. Budući da se posmatrani metabolom jasno razlikuje od onog prijavljenog na životinjskim modelima i odražava kvar sistema, nismo bili u mogućnosti da izvršimo detaljnije procjene na životinjskim modelima ili ex vivo sistemima kao što je sistem respirometrije. Rezultati ove studije su zabubreg; stoga zaključci za druge organe mogu biti drugačiji. Relativno visoka starost donora u ovoj studiji je odraz populacije donora u Holandiji. Važno je da su 10-godišnji rezultati transplantacije u Holandiji barem jednaki zemljama sa mlađim donorima, kao što su Sjedinjene Američke Države.37 Kao što se i očekivalo, većina slučajeva þDGF je bila DCD transplantacija. Slično smo primijetilimetabolički profiliza DBD i DCD graftove; međutim, moć ove eksplorativne studije je očigledno premala da bi se otkrile suptilne razlike između ova 2 tipa donora.

Slika 7|I preventivni i spasonosni tretman inozinom ne uspevaju da povrate nivoe adenozin trifosfata (ATP). PK-1 renalna ćelijska linija je stabilno transficirana sa PercevalHR fluorescentnim biosenzorom omjera ATP-na-adenozin difosfat (ADP).

Hemijski indukovana metabolička paraliza izazvana je dodavanjem rotenona/aktinomicina/2-deoksiglukoze, a praćen je odnos ATP-a-ADP (relativna fluorescencija). Braon, kontrola; crna, kontrola metaboličke paralize; zeleni, preventivni tretman inozinom (10 mMol/l); crveno, inozin spašavanje na t ¼ 15 minuta nakon indukcije metaboličke paralize.

U zaključku, ova studija pokazuje da kliničkoj bubrežnoj IRI prethodi gotovo trenutni metabolički kolaps i prateća visokoenergetska fosfatna kriza. Ovaj duboki i uporni metabolički deficit i njegova trenutna priroda (i posljedično minimalni prozor terapijskih mogućnosti) ometat će bilo koju farmaceutsku intervenciju koja se oslanja na dostupnost ATP-a. Ovo može objasniti lošu prevodljivost pretkliničkih nalaza u kliničko okruženje.2–4 Uočeni metabolom kliničkog DGF-a u oštroj je suprotnosti s prijavljenim metaboličkim odgovorima za pacove,28 miševe,38 i svinje,39,40 što svi ukazuju na ponovno uspostavljanje oksidativne fosforilacije unutar minuta reperfuzije. Ovo se može odnositi na fundamentalne razlike u mitohondrijalnoj ili metaboličkoj fiziologiji između glodara i većih sisara (npr. ishemijom izazvana akumulacija sukcinata ne dolazi u bubrezima ljudskih donora).29 U ovom kontekstu, važno je istaći da su svi transplantirani bubrezi izloženi toreperfuzija ishemijei da samo podgrupa graftova razvija IRI (DGF). Grupna alokacija (þDGF ili –DGF) u ovoj studiji izvršena je retrospektivno, te se na taj način razlikuje između reperfuzije ishemije i IRI. Ne može se isključiti da je reperfuzija ishemije u eksperimentalnim modelima28,38–40 nedovoljna za pokretanje IRI.

Uprkos teškom oštećenju, svi þDGF transplantati su se na kraju oporavili, što implicira izuzetan potencijal oporavka pod uslovom da su dostupne intervencije za premošćivanje (npr. dijaliza). Treba napomenuti da, iako slični metabolomi za DGF u transplantatu izvedenom od donora umrlih nakon moždane ili srčane smrti impliciraju uniforman mehanizam, postoji kontrastan utjecaj DGF-a na dugotrajno preživljavanje transplantata za 2 tipa donora.41 U stvari, iako DGF jasno utiče na preživljavanje transplantata od donora umrlih nakon moždane smrti, ne utiče na takve transplantate od srčanih donora. Čini se da ovaj kontrast odražava superiorni potencijal oporavka transplantata od davalaca srčane smrti.41

METODE

Komisija za medicinsku etiku Medicinskog centra Univerziteta u Leidenu odobrila je protokol studije. Od svakog pacijenta dobijen je pismeni informirani pristanak. Ova jednocentrična studija obuhvatila je 53 pacijenta koji su bili podvrgnutibubregtransplantacija: 37 je podvrgnuto proceduri transplantacije od preminulih donora, a 16 zahvata živog donora. Na osnovu kliničkog ishoda (DGF), primaoci umrlih donora graftova su raspoređeni u þDGF grupu (n=16) ili –DGF grupu (n=10). DGF je definisan potrebom za dijalizom u prvoj sedmici nakon transplantacije.6

Studija se zasniva na integraciji metabolomskih podataka dobijenih sekvencijalnim uzorkovanjem arteriovenske (AV) krvi tokom prvih pola sata reperfuzije i iz biopsija uparenog tkiva prikupljenih neposredno prije i 40 minuta nakon

reperfuzija.

Sekvencijalno AV uzorkovanje krvi preko transplantata obavljeno je kod 36 pacijenata (dopunska tabela S1A). Uzorci krvi iz bubrežnih vena prikupljeni su u 30 s, 3, 5, 10, 20 i 30 minuta i uzorci arterija 0, 10 i 30 minuta nakon reperfuzije.42 Upareni bubrežni prije i poslije reperfuzije biopsije su dobijene neposredno prije i 40 minuta nakon reperfuzije od 6 živih i 12 umrlih donorskih transplantata (dopunska tabela S1B; 1 pacijent je imao i biopsiju i AV uzorke).

Ciljane metabolomičke analize izvedene su korištenjem standardnih operativnih procedura korištenjem uspostavljenih platformi zasnovanih na spektrometriji mase ili nuklearne magnetne rezonancije magičnog ugla (biopsije tkiva).43 Metaboliti pokriveni platformama su sažeti u Dodatnoj tabeli S1.

Potencijal inozina da spasi metabolički deficit tokom metaboličkog kolapsa testiran je u ćelijskoj liniji proksimalnih tubula (LLC PK1) koja je stabilno transfektovana sa PercevalHR fluorescentnim ATP adenozin difosfat biosenzorom.44.

Što se tiče statistike, toplotne karte su konstruisane na osnovu z-skora za svakumetabolit. Promjene unutar grupe u sadržaju metabolita u tkivu testirane su Mann-Whitney testom, a razlike između grupa Wilcoxon testom. AV razlike su procijenjene korištenjem linearnog mješovitog modela. Korekcija za višestruko testiranje nije izvršena jer su sva opažanja bila dio teorijske mreže. Detalji o pacijentima i metodama dati su u Dodatnim metodama.

ekstrakt cistanche

OTKRIVANJE

Svi autori su se izjasnili da nema suprotstavljenih interesa.

ZAHVALNICA

Ustanovu za jezgro magnetne rezonance finansira Medicinski fakultet NTNU Trondheim, Norveška. Ovu studiju je dijelom finansirala Holandska fondacija za bubrege (Metabolic Salvage Strategies to Improve Transplant Outcome, project17O/11).

DODATNI MATERIJAL

Dodatni fajl (PDF)

Dopunski pacijenti i metode.

Tabela S1. Karakteristike pacijenata i transplantacije procedura u kojima su sakupljene uparene biopsije tkiva (A) i u kojima je urađeno AV uzorkovanje (B).

Tabela S2. Platforme i njihovi metaboliti se koriste za AV uzorke.

Slika S1. Potpuni metabolomski podaci.

Slika S2. Ponovno uspostavljanje b-oksidacije (srednjelančane masne kiseline) nakon reperfuzije.

Slika S3. Selektivno i perzistentno ispiranje nakon reperfuzije aminokiselina povezanih s uracilom i fosfolipidom (plazmalogenom) iz transplantata sa budućim DGF.

Dodatak podataka 1. Neobrađeni AV podaci za platforme acetilkarnitina, organskih kiselina i aminokiselina.

Dodatak podataka 2. Sirovi AV podaci za platformu purina i pirimidina.

REFERENCE

1. Gutteridge JMC, Halliwell B. Reaktivne vrste u bolesti: prijatelji ili neprijatelji? U: Halliwell B, Gutteridge JMC, ur. Slobodni radikali u biologiji i medicini. Oxford, UK: Oxford University Press; 2015:511–638.

2. Davidson SM, Ferdinandy P, Andreou I, et al. Višeciljne strategije za smanjenje ishemije miokarda/reperfuzijske ozljede: JACC pregledna tema sedmice. J Am Coll Cardiol. 2019;73:89–99.

3. Lefer DJ, Bolli R. Razvoj NIH konzorcijuma za pretkliničku procjenu kardioprotektivnih terapija (CAESAR): promjena paradigme u studijama ograničenja veličine infarkta. J Cardiovasc Pharmacol Ther. 2011;16:332–339.

4. Cavaillé-Coll M, Bala S, Velidedeoglu E, et al. Sažetak FDA radionice o ishemijskoj reperfuzijskoj ozljedi u transplantaciji bubrega. Am J Transplant. 2013;13:1134–1148.

5. Schröppel B, Legendre C. Odgođena funkcija transplantata bubrega: od mehanizma do translacije. Kidney Int. 2014;86:251–258.

6. Mallon DH, Summers DM, Bradley JA, et al. Definiranje odgođene funkcije grafta nakon transplantacije bubrega: najjednostavnije je najbolje. Transplantacija. 2013;96:885–889.

7. Wijermars LG, Schaapherder AF, de Vries DK, et al. Neispravan postreperfuzijski metabolički oporavak direktno je povezan s incidentno odgođenom funkcijom grafta. Kidney Int. 2016;90:181–191.

8. Zhang J, Fan J, Venneti S, et al. Asparagin igra ključnu ulogu u regulaciji stanične adaptacije na gubitak glutamina. Mol Cell. 2014;56: 205–218.

9. Holeček M. Odnos između glutamina, aminokiselina razgranatog lanca i metabolizma proteina. Ishrana. 2002;18:130–133.

10. Newgard CB, An J, Bain JR, et al. Metabolički potpis vezan za aminokiseline razgranatog lanca koji razlikuje gojazne i vitke ljude i doprinosi otpornosti na inzulin. Cell Metab. 2009;9:311–326.

11. Drake KJ, Sidorov VY, McGuinness OP, et al. Aminokiseline kao metabolički supstrati tokom srčane ishemije. Exp Biol Med (Maywood). 2012;237: 1369–1378.

12. De Jong JW, Huizer T, Janssen M, et al. Visokoenergetski fosfati i njihovi kataboliti. U: Piper HM, Preusse CJ, ur. Ishemija-reperfuzija u kardiohirurgiji. Dordrecht, Holandija: Springer; 1993:295–315.

13. van Os S, de Abreu R, Hopman J, et al. Metabolizam purina i pirimidina i elektrokortikalna aktivnost mozga tokom hipoksemije kod janjadi u kratkom roku. Pediatr Res. 2004;55:1018–1025.

14. Blom HJ, De Vriese AS. Zašto se nivoi homocisteina povećavaju kod zatajenja bubrega? Metabolički pristup. J Lab Clin Med. 2002;139:262–268.

15. Ivanišević J, Elias D, Deguchi H, et al. Metabolomika arteriovenske krvi: očitavanje intra-tkivne metabostaze. Sci Rep. 2015;5:12757.

16. Jang C, Hui S, Zeng X, et al. Izmjena metabolita između organa sisara kvantificirana kod svinja. Cell Metab. 2019;30:594–606.

17. Bremer J. Karnitin-metabolizam i funkcije. Physiol Rev. 1983; 63: 1420–1466.

18. Siggaard-Andersen O, Fogh-Andersen N, Gøthgen IH, Larsen VH. Status kiseonika arterijske i mješovite venske krvi. Crit Care Med. 1995;23:1284–1293.

19. Stoica SC. Visokoenergetski fosfati i srce ljudskog donora. J Transplantacija pluća srca. 2004;23:S244–S246.

20. Lisik W, Gontarczyk G, Kosieradzki M, et al. Intraoperativna mjerenja protoka krvi u alograftu organa mogu predvidjeti postoperativnu funkciju. Transplant Proc. 2007;39:371–372.

21. Molina DK, DiMaio VJ. Normalna težina organa kod muškaraca: dio II—mozak, pluća, jetra, slezena i bubrezi. Am J Forensic Med Pathol. 2012;33:368–372.

22. Hems DA, Brosnan JT. Efekti ishemije na sadržaj metabolita u jetri i bubrezima štakora in vivo. Biochem J. 1970; 120:105–111.

23. De Medio GE, Goracci G, Horrocks LA, et al. Utjecaj prolazne ishemije na metabolizam masnih kiselina i lipida u mozgu gerbila. Ital J Biochem. 1980;29:412–432.

24. Rao S, Walters KB, Wilson L, et al. Rane promjene lipida u akutnoj ozljedi bubrega korištenjem SWATH lipidomike u kombinaciji sa MALDI snimanjem tkiva. Am J Physiol Renal Physiol. 2016;310:F1136–F1147.

25. Portilla D, Shah SV, Lehman PA, et al. Uloga plazmalogen-selektivne fosfolipaze A2 od citosolnog kalcija u hipoksičnoj ozljedi proksimalnih tubula kunića. J Clin Invest. 1994;93:1609–1615.

26. Hazen SL, Wolf MJ, Ford DA, Gross RW. Brza i reverzibilna povezanost fosfofruktokinaze sa membranama miokarda tokom ishemije miokarda. FEBS Lett. 1994;339:213–216.

27. Chinopoulos C. U kom pravcu se okreće ciklus limunske kiseline tokom hipoksije? Kritična uloga kompleksa a-ketoglutarat dehidrogenaze. J Neurosci Res. 2013;91:1030–1043.

28. Chouchani ET, Pell VR, Gaude E, et al. Ishemijska akumulacija sukcinata kontrolira reperfuzijsku ozljedu kroz mitohondrijski ROS. Priroda. 2014;515:431–435.

29. Wijermars LG, Schaapherder AF, Kostidis S, et al. Akumulacija sukcinata i ishemijsko-reperfuzijska ozljeda: kod miševa, ali ne i kod muškaraca, studija bubrežne ishemije-reperfuzije. Am J Transplant. 2016;16:2741–2746.

30. Tretter L, Adam-Vizi V. Alfa-ketoglutarat dehidrogenaza: meta i generator oksidativnog stresa. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2005;360: 2335–2345.

31. Heikal AA. Intracelularni koenzimi kao prirodni biomarkeri za metaboličke aktivnosti i mitohondrijske anomalije. Biomark Med. 2010;4:241–263.

32. Sun F, Dai C, Xie J, et al. Biohemijska pitanja u procjeni citosolnog slobodnog NAD/NADH omjera. PLoS One. 2012;7:e34525.

    ---