Koagulacija, receptori aktivirani proteazom i dijabetička bolest bubrega: lekcije miševa s nedostatkom ENOS-a

Endotelna sintaza dušikovog oksidaPoznato je da disfunkcija (eNOS) pogoršava progresiju i prognozudijabetička bolest bubrega(DKD). Jedan od mehanizama pomoću kojih se to postiže je da su niski nivoi eNOS-a povezani sa hiperkoagulabilnošću, što potiče oštećenje bubrega. U kaskadi ekstrinzične koagulacije, tkivni faktor (faktor III) i nizvodni faktori koagulacije, kao što je aktivni faktor X (FXa), pogoršavaju upalu kroz aktivaciju receptora aktiviranih proteazom (PAR). Nedavno je pokazano da nedostatak ili smanjena ekspresija eNOS kod dijabetičkih miševa, kao model uznapredovale DKD, povećava nivoe bubrežnog tkivnog faktora i ekspresiju PAR1 i 2 u njihovim bubrezima. Nadalje, farmaceutska inhibicija ili genetska delecija faktora koagulacije ili PAR-aublažila upaluu DKD kod miševa kojima nedostaje eNOS. U ovom pregledu sumiramo odnos između eNOS-a, koagulacije i PAR-a i predlažemo novu terapijsku opciju za liječenje pacijenata sa DKD.

Ključne riječi:dijabetička glomeruloskleroza; faktor Xa;upala; tkivni faktor

KLIKNITE OVDJE DA DOBIJETE PRIRODNI ORGANSKI EKSTRAKT CISTANCHE SA 25% EHINAKOZIDA I 9% AKTEOZIDA ZA FUNKCIJU BUBREGA

Uvod

Broj pacijenata sadijabetička bolest bubrega(DKD) raste širom svijeta (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD je jedan od glavnih uzroka smrtnosti pacijenata sa komplikacijama dijabetesa (Afkarian et al. 2013). Nadalje, DKD je progresivan i glavni je uzrok završnog stadijuma bolesti bubrega koji zahtijeva terapiju zamjene bubrega (Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). U Japanu, dijabetička nefropatija čini više od 39% novih pacijenata na dijalizi (Nitta et al. 2020). Stoga je razvojnove terapeutskepotrebne su opcije za vođenje pacijenata sa DKD.

sistema u patogenezi DKD. Hiperkoagulabilnost je povezana sa DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Pokazalo se da je povišen nivo fibrinogena u krvi povezan sa niskom procijenjenom brzinom glomerularne filtracije, visokom proteinurijom i teškim histološkim ozljedama, te je bio prediktor progresije u završnoj fazi bubrežne bolesti (Dalla Vestra et al. 2005; Pan et al. drugi 2018; Zhang i drugi 2018). Neke studije su pokazale korelaciju između nivoa D-dimera, produkta razgradnje fibrina, i bubrežne disfunkcije kod DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Hiperkoagulabilnost u DKD je vjerovatno određena više faktora. Na primjer, sistem renin-angiotenzin-aldosteron aktivira tkivni faktor (TF, faktor III) i povećava trombotičke događaje (Dielis et al. 2005). Inače, hiperglikemija, dislipidemija, upala ili endotelna disfunkcija uključeni su u protrombotično stanje pod patogenezom DKD (Goldberg 2009).

Endotelna disfunkcija je prisutna kod DKD koja napreduje do mikrovaskularnih komplikacija (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Oslabljena proizvodnja endotelne sintaze dušikovog oksida (eNOS) ili smanjena aktivnost eNOS (npr. poremećena fosforilacija eNOS) je znak endotelne disfunkcije kod DKD (Nakagawa et al. 2011; Cheng et al. 2012). Pokazali smo da je gubitak ekspresije eNOS povezan s povišenjem nivoa TF i aktivnošću ekstrinzičnog koagulacionog sistema (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), što je usko povezano sa trombotičkim događajima kod pacijenata sa hroničnim bubrezima. bolesti (Kolachalama et al. 2018).

Pored povišenog rizika od trombotičkih događaja, koagulacione proteaze, kao što su aktivni faktor FVII (FVIIa), aktivni faktor (FXa) i trombin, koji su prisutni u kaskadi ekstrinzične koagulacije, posreduju u ozljeđivanju tkiva preko receptora aktiviranog proteazom ( PAR) ovisan mehanizam (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). U ovom pregledu sumiramo nalaze dobijene od dijabetičkih miševa kojima nedostaje eNOS i raspravljamo o odnosu između puta koagulacije-PAR, nivoa eNOS-a iPatogeneza DKD.

Putanje receptora tkivnog faktora/proteaze aktiviranih

Tkivni faktor (TF), poznat kao faktor III, je 47 kDa transmembranski protein koji je u interakciji sa faktorom VII (FVII) (Grover i Mackman 2018). TF/FVIIa kompleks je aktivator kaskade ekstrinzične koagulacije i katalizira aktivaciju FX i FIX. FXa i aktivirani kofaktor V (FVa) formiraju protrombotski kompleks koji stvara trombin. Konačno, trombin pretvara fibrinogen u fibrin, što rezultira stvaranjem tromba (Grover i Mackman 2018). TF se eksprimira i u vaskularnim glatkim mišićnim ćelijama i u advencijalnim fibroblastima. U inflamatornim stanjima, njegova ekspresija se indukuje u endotelnim ćelijama ili cirkulišućim ćelijama kao što su monociti (Østerud i Bjørklid 2006).

Receptori aktivirani proteazom (PAR) su članovi superfamilije receptora vezanih za G-protein, koja se sastoji od četiri PAR proteina (PAR1-4). PAR se cijepaju proteazama na N-terminalnom kraju i aktiviraju se nakon vezivanja za novi N-terminus koji sadrži vezan ligand. Četiri člana PAR-a (PAR1-4) se aktiviraju specifičnim koagulacijskim proteazama: kompleks TF i FVIIa aktivira PAR2, faktor Xa aktivira i PAR1 i PAR2, a trombin aktivira PAR1, PAR3 i PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier i Ruf 2012; Zhao et al. 2014). Odnos između TF, koagulacionih proteaza i PAR je prikazan na slici 1.

Poznato je da su PAR-ovi široko eksprimirani u bubrežnim stanicama i uključeni u patofiziologiju oštećenja bubrega. I PAR1 i PAR2 su eksprimirani u glomerularnim endotelnim ćelijama, mezangijalnim ćelijama i bubrežnim tubularnim ćelijama dobijenim od ljudi ili miša; PAR2, PAR3 i PAR4 su izraženi u ljudskim podocitima; PAR1, PAR3 i PAR4 su eksprimirani u mišjim podocitima (Tanaka et al. 2005; Vesey et al. 2005; Madhusudhan et al. 2012; Dong et al. 2015; Madhusudhan et al. 2016).

Iako su štetni ili zaštitni efekti PAR-a upovreda bubregaPokazalo se da podaci koji se akumuliraju sugeriraju da PAR-ovi pogoršavaju upalu stimulirajući proizvodnju citokina i hemokina (Rothmeier i Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). U skladu s ovim nalazom, PAR1 i PAR2 agonisti promovišu ekspresiju inflamatornih medijatora, kao što su monocitni hemotaktički protein 1 (MCP1) i inhibitor aktivatora plazminogena-1 (PAI-1), i profibrotskih molekula u endotelnoj , mezangijalne i bubrežne tubularne ćelije (Vesey et al. 2005; Vesey et al. 2013; Ellinghaus et al. 2016; Waasdorp et al. 2016; Oe et al. 2019). U in vivo studijama, nedostatak PAR1 ili prisutnost PAR1 inhibitora smanjio je upalu na modelima polumjesecnog glomerulonefritisa ili opstruktivne ozljede bubrega (Cunningham et al. 2000; Waasdorp et al. 2019; Lok et al. 2020). Slično, terapeutski efekti inhibicije PAR2 kod ozljeda bubrega bili su praćenismanjena upalau bubrezima (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Polimorfizmi endotelne sintaze dušikovog oksida u DKD

Endotelna sintaza dušikovog oksida(eNOS) je jedna od tri izoforme NOS i doprinosi proizvodnji NO u vaskularnom endotelu (Walford i Loscalzo 2003). NO koji proizvodi eNOS u vaskularnom endotelu igra ključnu ulogu u regulaciji vaskularne relaksacije, protiv upale i prevencije stvaranja tromba (Walford i Loscalzo 2003). Poremećena ekspresija eNOS-a povezana je sa razvojem DKD. Nedavno sprovedene meta-analize na ljudima su otkrile da su G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) i intron 4b/4a ​​(rs869109213) u eNOS (NOS3) genima blisko povezani sa razvoj DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). Od ovih varijanti, uloga polimorfizma G894T (Glu298Asp) u eNOS funkciji je dobro okarakterisana. Smanjena proizvodnja akumulacije NO ili nitrita je indikovana u transficiranim CHO ćelijama sa 298Asp u poređenju sa onima sa 298Glu (Noiri et al. 2002). Zajedno, ovi rezultati pokazuju da je smanjena proizvodnja NO zbog disfunkcije eNOS-a važna za napredovanje DKD-a kod ljudi.

Miševi dijabetičari kojima nedostaje eNOS kao model ljudske dijabetičke nefropatije

Uspostavljanje pouzdanih pretkliničkih modela koji liče na ljudski DKD je od suštinskog značaja za proučavanje novih terapijskih opcija. Na osnovu dokaza koji pokazuju povezanost između eNOS polimorfizma i DKD, brojne studije su pokazale da su eNOS nokaut modeli tipa I i tipa II DM neki od uspješnih modela koji oponašaju ljudski DKD (Brosius et al. 2009; Azushima et al. al. 2018). Pokazalo se da dijabetički miševi izazvani streptozotocinom koji nemaju eNOS razvijaju tešku albuminuriju, mezangijalnu ekspanziju, zadebljanje bazalne membrane glomerula i arteriolarnu hijalinozu, nalik humanoj DKD (Nakagawa et al. 2007). Slično, dijabetički miševi tipa II (db/db) kojima nedostaje eNOS pokazali su tešku glomerulosklerozu i albuminuriju (Zhao et al. 2006).

Povišeni TF kod dijabetičkih miševa kojima nedostaje eNOS

NO inhibira stvaranje tromba i agregaciju trombocita (Walford i Loscalzo 2003). Budući da je formiranje glomerularnog tromba uočeno kod dijabetičkih miševa kojima nedostaje eNOS (Nakagawa et al. 2007), smanjena ekspresija eNOS je vjerovatno povezana s povećanjem koagulacije zavisne od TF. Povezanost između eNOS i TF u DKD je obrađena u našim prethodnim izvještajima (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (slika 2).

Smanjena ili nedostatak ekspresije eNOS povećava aktivnost TF bubrega kod dijabetičkih Akita miševa. Karakterizirali smo ekspresiju TF kod dijabetičkih Akita (Ins2Akita/+) miševa, model tipa I DM, s različitim nivoima ekspresije eNOS (eNOS+/+, eNOS+/-) i eNOS-/-) (Wang et al. 2011a). Otkrili smo da je ozbiljnost DKD povezana sa smanjenom ekspresijom eNOS-a. Izlučivanje albumina u urinu, glomeruloskleroza i smanjenje brzine glomerularne filtracije su pogoršani sljedećim redoslijedom: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Zanimljivo je da su ekspresija i aktivnost TF bubrega povećane u eNOS+/-; Ins2Akita/+ i eNOS-/-; Ins2Akita/+ miševi u poređenju sa onima u eNOS+/+; Ins2Akita/+ miševi. Taloženje glomerularnog fibrina je takođe bilo značajno kod eNOS+/-; Ins2 Akita/+ i eNOS-/-; Ins2 Akita/+ miševi. Nadalje, ekspresija bubrežne Tf mRNA bila je u korelaciji sa težinom bolesti, izlučivanjem albumina u urinu ibubrežna inflamatornaekspresija citokina.

Ishrana bogata mastima i nedostatak eNOS-a sinergistički povećavaju TF kod dijabetičkih miševa

Mnoge studije su pokazale vezu između gojaznosti i tromboze (Samad i Ruf 2013). Na primjer, regulacija TLR4-NF-kB puta u uslovima metaboličke bolesti povećava nivoe TF (Lv et al. 2009; Owens et al. 2012; Rogero i Calder 2018). Nadalje, palmitat zasićene masne kiseline indukuje oslobađanje histona H3 putem mehanizama zavisnih od ROS i JNK puteva i ekstracelularnih histona, koji povećavaju ekspresiju TF u monocitima (Shrestha et al. 2013). Fokusirajući se na odnos između koagulacije, eNOS-a i dislipidemije, naša prethodna studija je pokazala kombinovane efekte nedostatka eNOS-a i ishrane sa visokim sadržajem masti na ekspresiju TF (Li et al. 2010). U studiji, eNOS-null miševi su tretirani niskim dozama STZ da bi razvili DM i hranjeni su hranom s visokim udjelom masti. Nedostatak ekspresije eNOS-a povećao je izlučivanje albumina u urinu i histološke povrede, koje su dodatno pogoršane ishranom bogatom mastima. Ekspresija i aktivnost TF povećane su u bubrezima miša zbog nedostatka ekspresije eNOS-a i ishrane bogate mastima na sinergistički način. Zanimljivo je da je povećanje nivoa imunoreaktivnog TF demonstrirano eksperimentima kolokalizacije sa markerom glomerularnih monocita/makrofaga.

Neutralizirajuća antitijela protiv TF ublažavaju upalu u dijabetičkim bubrezima kod eNOS-Knockout miševa

Povećanje koagulacije zavisne od TF je povezano sa povećanom upalom (Witkowski et al. 2016). Inhibicija TF-ovisnog sistema koagulacije je poboljšanainflamatorne bolesti, kao što je sepsa izazvana LPS (Pawlinski et al. 2010). Da bismo razjasnili uzročnu vezu između upale i TF u DKD, ispitali smo kratkoročni efekat neutralizirajućih antitijela protiv TF na upalu dijabetičkih bubrega kod miševa s nedostatkom eNOS (Li et al. 2010). Rezultati su pokazali da je primena anti-TF antitela značajno smanjila nivoe bubrežne ekspresije gena povezanih sa upalom i fibrozom kao što su Tnfa, Ccl2, Tgfb i Col4 mRNA u bubrezima miša četiri dana nakon neutralizacije TF.

Inhibitor koagulacije FXa ublažava ozljedu bubrega kod dijabetičkih miševa kojima nedostaje eNOS

Koagulacija FXa, koja se nalazi nizvodno od TF/VIIa, također doprinosi upali kroz PAR-ovisni put. Njegova uloga u DKD je demonstrirana na nekoliko životinjskih modela. Sumi et al. (2011) su pokazali da fondaparinuks, inhibitor FXa, smanjuje nivoe proteina u urinu, glomerularnu hipertrofiju i taloženje fibrina kod db/db miševa. Naša grupa je pokazala terapeutski efekat inhibicije FXa kod DKD miševa kojima nedostaje eNOS (Oe et al. 2016). Edoksaban (50 mg/kg/dan), oralni inhibitor FXa, davan je eNOS-/-; Ins2Akita/+ miševi tri mjeseca, a rezultati su pokazali poboljšanje histoloških ozljeda, kao što je proliferacija mezangijalnog matriksa. Nivoi ekspresije inflamatornih gena u bubrezima su smanjeni edoksabanom (Tabela 1). FXa aktivira i PAR1 i PAR2. Da bismo razjasnili mehanizam oštećenja bubrega posredovane FXa, pokazali smo da su protuupalni efekti inhibitora FXa slični onima koji se nalaze kod PAR2-/- miševa i PAR2-/- miševa s FXa inhibitorima . Ovi nalazi sugeriraju da je FXa vjerovatno uzrokovao upalu putem PAR{17}}zavisnog mehanizma u DKD. Nasuprot tome, edoksaban nije poboljšao ozljedu glomerula u eNOS+/+; Ins2Akita/+ miševi, što sugerira da je terapeutski učinak inhibicije FXa povezan s hiperkoagulabilnošću ovisnom o eNOS kod miševa sa dijabetesom tipa I.

Ostali faktori koagulacije u DKD

Budući da trombin cilja na PAR1, koji napreduje vaskularnu upalu (Chen i Dorling 2009), trombin vjerovatno pogoršava DKD. Međutim, dokazana je zaštitna ili štetna uloga trombina u patogenezi DKD; niske doze trombina (50 pM) su spriječile, dok su visoke doze trombina (20 nM) pogoršale apoptozu u podocitima izazvanu glukozom (Wang et al. 2011b). U budućnosti bi trebalo razjasniti efekte inhibitora trombina kao što je dabigatran na dijabetičke miševe kojima nedostaje eNOS.

Fibrinogen je uključen u različite upalne statuse. Zanimljivo je da je djelomično smanjenje ili odsustvo fibrinogena bilo korisno za modele bubrežne ishemije-reperfuzije ili opstruktivnu fibrozu bubrega (Sörensen et al. 2011; Craciun et al. 2014). Budući da je taloženje glomerularnog fibrina povećano kod dijabetičkih miševa kojima nedostaje eNOS (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), rasvjetljavanje njegove uloge u patogenezi DKD zaslužuje dalje istraživanje.

Ekspresija PAR1 i PAR2 kod dijabetičkih miševa kojima nedostaje eNOS

Povećana ekspresija PAR je povezana sa oštećenjem bubrega. Mi i drugi smo pokazali da su nivoi ekspresije Par1 i/ili Par2 mRNA povećani na životinjskim modelima sa dijabetičkom nefropatijom, ade devetom indukovanom povredom bubrega, opstruktivnom fibrozom bubrega i cisplatinom izazvanom povredom bubrega (Chung et al. 2013; Hayashi et al. 2016; Oe et al. 2016; Watanabe et al. 2019). Nadalje, nivoi glomerularnog PAR2 proteina su povećani kod db/db miševa, modela DM tipa II (Sumi et al. 2011). Pokazali smo povezanost između ekspresije PAR i nedostatka eNOS kod dijabetičkih miševa (Oe et al. 2016). Nivo ekspresije Par1 mRNA bio je značajno viši u eNOS−/−; Ins2Akita/+ miševi nego u eNOS−/−; Ins2Akita/+ i ne-DM miševi. Slično, ekspresija Par2 je bila značajno veća u eNOS−/−; Ins2Akita/+ miševa nego kod ne-DM miševa. Nasuprot tome, nivoi Par4 mRNA nisu se razlikovali između genotipova. Nedostatak eNOS-a pogoršava upalu kod DKD (Wang et al. 2011a). Budući da proinflamatorni citokini navodno povećavaju PARs (Nystedt et al. 1996), povišena upala uzrokovana nedostatkom eNOS vjerovatno inducira bubrežnu Pars ekspresiju u DKD. Kolektivno, rezultati naših studija sugerišu da su nivoi ekspresije PAR1 i PAR2, slično kao u slučaju TF, povećani u dijabetičkim bubrezima kada je eNOS nedostajao (slika 2).

Brisanje PAR2 poboljšalo je dijabetičku ozljedu bubrega kod miševa sa smanjenim eNOS-om

Mi i drugi smo se bavili ulogom PAR2 u DKD u prethodnim studijama. Delecija Par2 nije utjecala na ozljedu glomerula kod dijabetičkih miševa divljeg tipa Akita (Ins2Akita/+) sa eNOS-om (Oe et al. 2016). Nadalje, STZ-inducirani dijabetički miševi kojima nedostaje PAR2 pokazali su smanjenu albuminuriju u poređenju sa dijabetičkim miševima divljeg tipa, ali povećanu mezangijalnu ekspanziju (Waasdorp et al. 2017). Zajedno, ovi rezultati pokazuju da nema ili nema blagih terapijskih efekata inhibicije PAR2 na ozljedu bubrega u ranim i blagim modelima DKD. Nasuprot tome, pokazali smo efekte nedostatka PAR2 na DKD kod dijabetičkih Akita miševa sa smanjenom ekspresijom eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) (Oe et al. 2016). Nedostatak PAR2 značajno je smanjio nivoe izlučivanja albumina u urinu, mezangijalnu ekspanziju i debljinu GBM. Nivoi ekspresije proinflamatornih gena i gena povezanih s fibrozom, uključujući Tnfa, Tgfb i Col4, također su smanjeni u bubrezima miša. Ovi nalazi sugeriraju da PAR2 nije patogen u ranoj, već u relativno uznapredovaloj dijabetičkoj glomerularnoj ozljedi uzrokovanoj nedostatkom eNOS (Tabela 1).

Wecistanche usluga podrške - najveći izvoznik cistanchea u Kini:

Email:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/tel:+86 15292862950

Kupite za više detalja o specifikacijama:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop