Koliko je važna sinteza dušikovog oksida za bubrege?

Za više informacija:ali.ma@wecistanche.com

Dio Ⅱ: Signalizacija dušikovog oksida u regulaciji bubrega i kardiometaboličkom zdravlju

Mattias Carlström

KLIKNITE OVDJE ZA DIO Ⅰ

Modulacija transporta natrijuma NO (Dušikov oksid)

Homeostaza natrijuma i vode uglavnom se reguliše djelovanjem hormona (tj. aldosterona i vazopresina) ububregkao i Ang II i signalizacija endotelina. Međutim, druga endogena jedinjenja koja ne cirkulišu na visokim nivoima, kao što je NO (Dušikov oksid), značajno doprinose bubrežnom rukovanju natrijumom i vodom putem različitih mehanizama. Generalno, NE (Dušikov oksid)inhibira tubularnu reapsorpciju natrijuma duž nefrona; međutim, akutna i kronična djelovanja NO (Dušikov oksid)u određenim tubularnim segmentima tokom zdravlja i bolesti zahtevaju dalja istraživanja. Posebno, efekti NO (Dušikov oksid) o reapsorpciji natrijuma i tečnosti u proksimalnim tubulima se raspravlja jer su prijavljene interakcije sa Ang II i dvofazni efekti. Ovi različiti efekti mogu se objasniti različitim eksperimentalnim postavkama, modelima i razlikama u vrstama."

S obzirom na kratko vrijeme poluraspada NO (Dušikov oksid)in vivo, smatra se da je njegovo djelovanje uglavnom posredovano autokrinom ili parakrinom signalizacijom. Međutim, NE (Dušikov oksid)može djelovati i kao endokrini hormon, potencijalno preko heme-NO (Dušikov oksid)signalizacija. Kao što je gore objašnjeno, NE ububregne potiče samo od eNOS-a (Sinteza dušikovog oksida)u vaskulaturi, ali i iz tubularnog epitelnog nNOS (Sinteza dušikovog oksida)i potencijalno iNOS (Sinteza dušikovog oksida)tokom patoloških stanja povezanih sa upalom. Rane studije koje su koristile farmakološke pristupe za istraživanje specifične uloge NOS (Sinteza dušikovog oksida)-izvedeno NO (Dušikov oksid)na tubularnu funkciju ponekad je bilo teško protumačiti zbog neselektivne inhibicije sistemskog NO (Dušikov oksid)stvaranje povećanog krvnog tlaka, smanjene bubrežne perfuzije i utjecaja na bubrežne autoregulatorne mehanizme. Međutim, naknadne studije koje su koristile selektivnije farmakološke inhibitore ili genetske nokaut pristupe pokazale su da NOS (Sinteza dušikovog oksida)inhibicija može smanjiti izlučivanje natrijuma i tečnosti bez izazivanja značajnih hemodinamskih promjena*5.

Duž nefrona, otprilike 67 posto filtriranog natrijuma se reapsorbira u proksimalnim zavijenim tubulima; 25 posto u TAL-u Henleove petlje; 5 posto u distalnom savijenom tubulu, spojnom tubulu i početnom sabirnom tubulu; i 3 posto u unutrašnjem medularnom sabirnom kanalu4.nNOS (Sinteza dušikovog oksida)i/ili eNOS (Sinteza dušikovog oksida)-izvedeno NO (Dušikov oksid)prijavljeno je da inhibira bazolateralnu natrijum-kalijum-pumpu (Nat/K plus -ATPaza) u proksimalnom tubulu, apikalni izmenjivač natrijuma/vodika 3 (NHE3; takođe poznat kao SLC9A3) u proksimalnom tubulu i TAL Henleove petlje , apikalni NKCC2 u TAL-u Henleove petlje i apikalni epitelni natrijum kanal (ENaC) u kortikalnom sabirnom kanalu19 (Sl.4). Iako nNOS (Sinteza dušikovog oksida)je izražen u distalnom tubulu, njegova potencijalna uloga u moduliranju transportera u ovom dijelu nefrona (na primjer, Nat/Cl-kotransporter (NCC; također poznat kao SLC12A3)) nije jasna.

Rane studije koje su koristile sistemsku primjenu NOS-a (Sinteza dušikovog oksida)inhibitori podržavaju inhibitorni efekat NO (Dušikov oksid)na proksimalnu tubularnu reapsorpciju natrijuma67. Međutim, studija iz 2014. koja je koristila izolirane ljudske proksimalne tubule pokazala je da Ang II ovisno o dozi stimulira proksimalni tubularni transport natrijuma (što je pokazano povećanom aktivnošću NHE3 i bazolateralnog Nat'-HCO,-kotransportera) putem fosforilacije ERK8 posredovane NO-CGMP . Ova studija je takođe pokazala da tretman sa donorom NO natrijum nitroprusidom smanjuje aktivnost transportera natrijuma u proksimalnim tubulima miša i štakora, ali ima suprotan efekat u ljudskim proksimalnim tubulima. Dalje istraživanje je potrebno da bi se razumio razlog ovog odstupanja i da bi se razjasnilo postoje li slične pojave za druge transportere i druge segmente nefrona. Efekat NO na tubularnu reapsorpciju potencijalno može zavisiti od koncentracije i uključivati ​​interakciju sa regulatornim hormonskim sistemima kao što je RAAS. Iako se raspravlja o efektima proksimalne tubularne reapsorpcije NOon, NO očito ima važnu ulogu ububregfiziologije i ugrožene bioaktivnosti NObubregbolesti povezani kardiovaskularni i metabolički poremećaji7, s,9.

Click to Cistanche vitamin shop i Cistanche za bolesti bubrega

Cjevasto rukovanje NO (Dušikov oksid)metaboliti

Kao što je gore pomenuto, NE (Dušikov oksid)se brzo metabolizira u nitrit i nitrat, koji se uglavnom izlučujububrezi. Iako se često javlja izlučivanje NOx urinom, ovo mjerenje uglavnom odražava nitrate, koji se nalaze u plazmi u skoro 1,000-put većim koncentracijama i ima znatno duži poluvijek od nitrita (ty~6h naspram ~30min ); stoga je mnogo stabilniji u urinu. Kako prehrana glavni doprinosi grupi cirkulirajućih nitrata i nitrita u tijelu, akumulirano izlučivanje NOx može se koristiti samo za procjenu NOS (Sinteza dušikovog oksida)funkcioniraju tijekom strogih ograničenja u ishrani. Štaviše,bubregNOS (Sinteza dušikovog oksida)aktivnost može značajno uticati na ukupno izlučivanje NOx, barem tokom velikog unosa soli. Među miševima koji su hranjeni hranom sa visokim sadržajem soli, oni sa delecijom nNOS-a (Sinteza dušikovog oksida)u sabirnom kanalu imao približno 50 posto manje izlučivanje NOx od kontrolne grupe i razvio hipertenziju 2.

Rane studije na mladim, zdravim dobrovoljcima pokazale su da se samo 60 posto oralno primijenjenog 15N-nitrata izluči u urinu u obliku nitrata u roku od 48 sati, uz minimalne količine (0.1 posto) izlučenih fecesom ,101. Mala količina 15N označenog nitrata se također izlučuje kao amonijak ili urea u urinu (2-4 posto) i izmetu (0,2 posto), ali rukovanje i/ili uklanjanje preostale doze (36-38 posto) ) još uvijek nije jasno. Nešto nitrata se vjerovatno distribuira u mišićni bazen i eliminacija iz tijela putem izdisaja azotnog plina je također moguća.

Mala klinička studija pokazala je da su zdravi dobrovoljci normalnibubregfunkcija(eGFR>60ml/min/1,73m2) imale su značajno veće frakciono izlučivanje nitrata (medijan 16,3 posto ;95 posto CI8.7-22.8) nego pacijenti sa CKD i eGFR manjim ili jednakim 30 ml/min/1,73 m² (medijan 10,3 posto ,95 posto CI96.9-4.4)10. Kod pacijenata sa CKD, bubrežni klirens nitrata je bio u pozitivnoj korelaciji sabubregfunkcija. Smanjeno frakciono izlučivanje nitrata kod pacijenata sa smanjenim eGFR bilo je povezano sa povećanim nivoima nitrata u plazmi. Ovi nalazi se mogu objasniti izmijenjenom glomerularnom filtracijom i tubularnim rukovanjem nitratom tokombolest bubrega, ali može biti povezano i sa smanjenim NOS (Sinteza dušikovog oksida)-proizvedena bioaktivnost kod pacijenata sa CKD, što dovodi do smanjene proizvodnje oksidovanog NO (Dušikov oksid)metabolita u cirkulaciji u koje sebubrezimogu se prilagoditi reapsorbujući više ili lučeći manje nitrata.

Randomizirano kontrolirano ispitivanje koje je istraživalo spolne razlike u rukovanju bubrežnim nitratima kod odraslih (n=231) s povišenim krvnim tlakom pokazalo je da se tokom dijetetske restrikcije nitrata koncentracija nitrata u urinu, količina izlučenog nitrata, bubrežni klirens nitrata i frakciono izlučivanje nitrata bile su značajno niže kod žena nego kod muškaraca13. Međutim, NE (Dušikov oksid)uočena je povezanost između koncentracije nitrata u plazmi ili frakcijske ekskrecije nitrata i GFR kod oba spola. Nakon visokog unosa nitrata ishranom tokom 5 nedelja, frakciono izlučivanje nitrata je značajno povećano i nisu primećene polne razlike u bubrežnom rukovanju nitratima. Ova studija sugerira da bi tubularna reapsorpcija nitrata mogla biti veća kod žena nego kod muškaraca, ali osnovni mehanizmi zahtijevaju daljnje istraživanje.

U nedostatku intrarenalne generacije, frakcijska ekskrecija nitrata korelira linearno sa nivoima u plazmi i izračunato je da iznosi približno 3-10 posto kod anesteziranih pasa i pacova, pri čemu se glavna reapsorpcija odvija u proksimalnim tubulima4,105. Kod zdravih dobrovoljaca, inhibicija karboanhidraze korištenjem acetazolamida snizila je proksimalnu tubulnu reapsorpciju nitrita i nitrata i povećala njihov sadržaj u urinu, što ukazuje na ulogu mehanizama ovisnih o karboanhidrazi u ovoj reapsorpciji. Dokazi sugeriraju da se reapsorpcija nitrata također odvija u kasnijim segmentima nefrona; Studije klirensa i zaustavljanja protoka kod pasa pokazale su da inhibicija NKCC2 furosemidom smanjuje tubularnu reapsorpciju nitrata sa 97 posto na 87 posto tokom inhibicije intrarenalnog NOS (Sinteza dušikovog oksida)i sa 90 posto na 84 posto bez NOS-a (Sinteza dušikovog oksida)inhibicija1.

Drugi mogući kandidat za reapsorpciju nitrata je pendrin izmjenjivača hlorid-bikarbonata (također poznat kao SLC26A4), koji je eksprimiran u interkaliranim ćelijama u distalnom zavijenom tubulu, spojnom tubulu i kortikalnom sabirnom kanalu8. In vitro studije su pokazale da je ekspresija pendrina smanjena u kortikalnim sabirnim kanalima miša i spojnim tubulima u prisustvu NO (Dušikov oksid)donatori, i pojačano regulisani tokom inhibicije NO (Sinteza dušikovog oksida)1. Sialin (također poznat kao SLC17A5) prenosi nitrate iz plazme u pljuvačne žlijezde4. Prijavljena je visoka apikalna ekspresija signalizacije u stanicama distalnih tubula1, što sugerira da bi ovaj transporter također mogao doprinijeti bubrežnoj reapsorpciji nitrata.

Većina sadašnjih saznanja o cevastom rukovanju nitratima i nitritima zasniva se na izlučivanju nitrata. Oba ova anjona se slobodno filtriraju u glomerulima, ali nije poznato da li postoje slični tubularni transportni mehanizmi za nitrate i nitrit duž nefrona. Potrebne su daljnje studije kako bi se identificirali nitrati i transporteri nitrata u ljudimabubreg. Takve studije ne samo da bi unaprijedile razumijevanje nitrata-nitrita-NO (Dušikov oksid)put u zdravlju i bolesti, ali potencijalno može dovesti do novih terapijskih strategija.

Metabolizam NO (dušikov oksid) u bubrezima

Pristupi obnavljanju NO (Dušikov oksid)bioaktivnost

Uprkos nekoliko decenija istraživanja fokusiranih na razumijevanje NE (Dušikov oksid)biologije i razvoja novih alata za povećanje bioaktivnosti ovog signalnog molekula kod različitih poremećaja, posebno u kardiovaskularnom sistemu, broj odobrenih kliničkih primjena je ograničen. Četiri glavna pristupa mogu potencijalno povećati NO (Dušikov oksid)bioaktivnost (Slika 5). Prvo, povećanje ili obnavljanje endogenog NOS (Sinteza dušikovog oksida)aktivnost, na primjer, suplementacijom sa L-argininom, L-citrulinom ili BH; inhibiranje aktivnosti arginaze; snižavanje endogenih nivoa NOS (Sinteza dušikovog oksida)inhibitori; stimulisanje formiranja vodonik sulfida (H, S); ili korištenje lijekova kao što su statini, ACE2 aktivatori, agonisti receptora angiotenzina II(AT,) tipa-2 i agonisti Mas receptora koji mogu ublažiti oksidativni stres i olakšati eNOS (Sinteza dušikovog oksida)aktivacija. Drugo, davanje supstanci koje direktno povećavaju NO (Dušikov oksid)generacije nezavisno od NOS-a (Sinteza dušikovog oksida)sistem, na primjer, udahnuo NO (Dušikov oksid)gas ili neorganski nitrit, hibridni lekovi koji vezuju NO (Dušikov oksid)-oslobađanje dijela postojećeg farmakološkog sredstva, povećanje H, S signalizacije, liječenje organskim nitratima ili suplementacija neorganskim nitratima ili nitritima. Treće, ograničavanje NE (Dušikov oksid)metabolizam, na primjer, ublažavanjem oksidativnog stresa i na taj način sprječavanjem uklanjanja NO (Dušikov oksid)i četvrto, olakšavanje nizvodnih signalnih puteva, na primjer, korištenjem inhibitora fosfodiesteraze, sGC stimulatora ili sGC aktivatora. Neki od postojećih i obećavajućih budućih pristupa povećanju NO (Dušikov oksid)generiranje i signalizacija su razmotreni u nastavku.

Inhalirano NO (Dušikov oksid)gas

Pošto je FDA odobrila inhalirani NO (Dušikov oksid)za liječenje perzistentne plućne hipertenzije kod novorođenčadi 1999. godine, ovaj pristup je korišten off-label u različitim kliničkim okruženjima. Postoji zabrinutost u vezi sa hroničnom upotrebom inhalacionog NO (Dušikov oksid), posebno kod pacijenata sa zatajenjem više organa, zbog rizika od stvaranja methemoglobina (zbog vezivanja NO (Dušikov oksid)na hemoglobin, što smanjuje njegov kapacitet za nošenje kiseonika) i razvojbubregdisfunkcija. Sistematski pregled i meta-analiza randomiziranih studija pokazali su da NO (Dušikov oksid)inhalaciona terapija povećava rizik odakutnabubregpovreda(AKI) kod pacijenata sa sindromom akutnog respiratornog distresa (ARDS), ali ne i u populacijama bez ARDS13. Osnovni mehanizmi vjerovatno uključuju modulaciju pre- i post-glomerularnog otpora arteriola i izmijenjeno tubularno rukovanje soli i vodom, što je podržano prethodnim studijama na životinjama i ljudima13.Bubregfunkcijai markere AKI stoga treba pažljivo pratiti kod pacijenata kojima je potreban inhalacijski NO (Dušikov oksid)terapija.

Organski nitrati

Nitroglicerin (također poznat kao gliceril trinitrat) širi venske kapacitivne sudove, aortu, srednje do velike koronarne arterije i kolaterale. Ovaj organski nitrat i strukturno slična jedinjenja korišćeni su za lečenje angine, akutnog infarkta miokarda i teške hipertenzije i pre otkrića uloge NO. (Dušikov oksid)u fiziologiji 4. Kronična upotreba organskih nitrata povezana je s tolerancijom i rizikom od štetnih učinaka, uključujući hipotenziju i endotelnu disfunkciju, što ograničava njihovu terapijsku primjenu.

Inhibicija arginaze

NOS (Sinteza dušikovog oksida)izoforme se nadmeću za L-arginin sa dva druga enzima, arginazom i arginin metiltransferazom, koji pretvaraju L-arginin u ureu i L-ornitin ili asimetrični dimetilarginin (ADMA), respektivno. ADMA zauzvrat inhibira NOS (Sinteza dušikovog oksida)aktivnost direktnim nadmetanjem sa L-argininom za vezivanje za NOS (Sinteza dušikovog oksida), što dovodi do NOS-a (Sinteza dušikovog oksida)odvajanjel5. Postoje dva izozima arginaze; arginaza 1 se primarno nalazi u citoplazmi hepatocita i crvenih krvnih zrnaca16, dok se arginaza 2 nalazi u mitohondrijima nekoliko tkiva u tijelu, sa velikom zastupljenošću ububreg(Atlas ljudskih proteina). Povećana aktivnost arginaze i povišeni nivoi ADMA, zajedno sa smanjenim NO (Dušikov oksid)sinteze, povezani su s endotelnom disfunkcijom i povećanim kardiovaskularnim rizikom kod pacijenata s CKD (Hronična bolest bubrega). Štaviše, pokazalo se da inhibicija arginaze poboljšava funkciju mikrovaskularnog endotela kod pacijenata sa koronarnom arterijskom bolešću i T2DM9,1x0.

Eksperimentalne studije su pokazale da neorganski nitrati u ishrani mogu smanjiti ekspresiju i aktivnost arginaze, što može doprinijeti blagotvornim efektima nitrata kod kardiovaskularnih i metaboličkih bolesti21,122. Povećana ekspresija i aktivnost arginaze 2 su povezani sabubregneuspjeh, dijabetičarbubregbolest(DKD), hipertenzivna nefropatija i povoljni efekti inhibicije arginaze su demonstrirani na modelima bolesti bubrega,18. Potrebne su daljnje studije kako bi se istražile potencijalne kliničke koristi od slabljenja funkcije arginaze kod pacijenata sabubregbolest.

Veza između kronične bolesti bubrega i sinteze dušikovog oksida

H, S formiranje i signalizacija

Signalni molekul H, S ima mnogo sličnosti sa NO (Dušikov oksid)i utiče na širok spektar fizioloških funkcija, uključujući modulaciju kardiovaskularnog, bubrežnog i metaboličkog sistema23-12. H, S se formira endogeno u većini organa, uključujući ibubreg, putem enzimskih i neenzimskih reakcija24. Stimulacija proizvodnje H, S može povećati NO (Dušikov oksid)-sGC-cGMP-PKGpathway povećanjem proizvodnje NO i njegovom nizvodnom signalizacijom. H, S takođe mogu povećati eNOS (Sinteza dušikovog oksida)aktivacija putem mehanizama koji uključuju mobilizaciju intracelularnog Ca2 plus i promociju fosforilacije26127. Osim toga, H, S mogu povećati NO (Dušikov oksid)proizvodnja nezavisna od NOS-a (Sinteza dušikovog oksida)preko stimulacije XOR-zavisne redukcije nitrita u NO128.H, Shas se takođe pokazalo da aktivira sGC i/ili direktno povećava nivoe cGMP preko inhibicije fosfodiesteraze. Interakcije i preslušavanje koji se javljaju između NO i H, S signalnih sistema su složeni i uključuju formiranje S/N-hibridnih vrsta. Tretman H, S donorima koji se sporo oslobađaju povezan je sa zaštitnim efektima na životinjskim modelima kardiovaskularnih,bubregi metaboličke bolesti2-12, ali ovi rezultati čekaju daljnji klinički prijevod.

Inhibicija fosfodiesteraze

cGMP se hidrolizira u gvanozin monofosfat (GMP) pomoću fosfodiesteraze. Do danas, fosfodiesteraza 5 (PDE5), koja je eksprimirana u različitim tkivima, uključujući kardiovaskularni i bubrežni sistem, bila je glavni fokus istraživanja, ali je također predloženo da drugi izozimi fosfodiesteraze moduliraju NO. (Dušikov oksid)-posredovana cGMP zavisna i nezavisna signalizacija.

PDE5 inhibitori blokiraju razgradnju cGMP i na taj način dovode do povećanog ili produženog NO (Dušikov oksid)signalizacija. U pretkliničkim i kliničkim studijama dokazano je da ovi spojevi snižavaju krvni tlak i da se trudebubregi kardiovaskularni zaštitni efekti u različitim eksperimentalnim modelima IRI, srčana insuficijencija], CKD i DKD12. PDE5 je visoko izražen ububreg(u glomerulima, mezangijalnim ćelijama, kortikalnim tubulima i unutrašnjem medularnom sabirnom kanalu) ibubreg- Smatra se da se zaštitni efekti PDE5 inhibitora protežu daleko dalje od njihovog antihipertenzivnog efekta3. Kod 5/6 nefrektomiranih pacova, 8 sedmica liječenja inhibitorom PDE5 započetog odmah nakon nefrektomije spriječilo je razvoj hipertenzije i poboljšalobubregpovredai proteinurija3. Međutim, ovo dubokobubregzaštita je izgubljena ako se inhibicija PDE5 započne u kasnijoj fazi (tj. 4 sedmice nakon nefrektomije) kada je proteinurija već bila evidentna.

PDE5 inhibitori su trenutno klinički odobreni za liječenje plućne hipertenzije, erektilne disfunkcije i simptoma donjeg urinarnog trakta. Međutim, obećavajući pretklinički i rani klinički nalazi ukazuju na to da bi u budućnosti mogle biti moguće dodatne terapijske indikacije. Na primjer, ispitivanje faze II pokazalo je da je liječenje jednom dnevno s PDE5 inhibitorom uzastopnog djelovanja tokom 12 sedmica smanjilo albuminuriju kod 256 pacijenata sa T2DM i otvorenom nefropatijom5. Važno je ovobubreg-zaštitniefekatopaženo je uprkos istovremenom liječenju RAAS blokatorima i neovisno o promjenama krvnog tlaka ili GFR.

KLIKNITE OVDJE ZA DIO Ⅲ