Istraživački napredak u prevenciji i liječenju dijabetičke nefropatije regulacijom stresa endoplazmatskog retikuluma tradicionalnom kineskom medicinom:
Sep 27, 2022
sažetak:Dijabetička nefropatija(DN) je jedna od ozbiljnih i čestih mikrovaskularnih komplikacija dijabetes melitusa (DM),
što je glavni uzrok završne fazebubrežna bolest(ESRD). Stres endoplazmatskog retikuluma (ERS) je uobičajen mehanizam odbrane od stresa u eukariotskim stanicama. U stanju ERS, stanice aktiviraju odgovor nesavijenih proteina (UPR) kako bi poboljšale savijanje nesavijenih proteina i razgradnju pogrešno savijenih proteina kako bi obnovile normalnu fiziološku funkciju endoplazmatskog retikuluma i izbjegle oštećenje stanica.
Međutim, prekomjerni ili kronični i uporni ERS može izazvati odgovarajuću apoptozu, upalu, oksidativni stres i druge puteve koji na kraju uzrokuju oštećenje stanica. Posljednjih godina veliki broj studija je potvrdio da je ERS usko povezan s pojavom i razvojem DN. U stanju DN, ERS je uključen u oštećenje ili zaštitu podocita,glomerularne mezangijalne ćelije, bubrežne tubularne epitelne ćelije, iglomerularne endotelne ćelijes. Regulacija ERS-a je postala jedno od žarišta u prevenciji i liječenju DN i dobila je veliku pažnju u području tradicionalne kineske medicine. Ovaj rad sistematski objašnjava ulogu ERS u nastanku i razvoju DN i sistematski sumira literaturu o regulaciji DN od strane ERS na koju cilja tradicionalna kineska medicina, s ciljem pružanja određenih istraživačkih ideja i smjerova za istraživače u ovoj oblasti. oftradicionalne kineske medicine.
Ključne riječi:dijabetička nefropatija; stres endoplazmatskog retikuluma; Tradicionalna kineska medicina;bubrežne intrinzične ćelije, Cistanche
Kliknite ovdje da dobijete besplatni uzorak ekstrakta Cistanche za liječenjeDijabetička nefropatija
Dijabetička nefropatija(DN) je klinički sindrom karakteriziran glomerularnom hiperfiltracijom, progresivnim povećanjem brzine izlučivanja albumina u urinu i upornim smanjenjem brzine glomerularne filtracije (GFR). Jedna od komplikacija, oko 20 do 40 posto pacijenata sa DM će razviti DN [1]. Osim toga, DN je glavni uzrok završne fazebubrežna bolest(ESRD), a oko 30 do 50 posto ESRD je uzrokovano DN [2]. Patološki, rane manifestacije DN su zadebljanje bazalne membrane glomerula, mezangijalna ekspanzija, oštećenje podocita i tubularnih ćelija, a kasna faza se manifestuje kao difuzna/nodularna glomeruloskleroza i tubulointersticijska fibroza. Istovremeno, pacijente često prate simptomi kao što su anoreksija, mučnina i povraćanje, generalizovani svrab i umor [3-4], što ne samo da donosi velike fizičke i psihičke bolove pacijentima, već donosi i teške teret za porodicu i društvo pacijenta.
S brzim razvojem moderne nauke i tehnologije, produbljuje se i razumijevanje ljudi o patogenezi DN. Trenutno se vjeruje da hemodinamski faktori, genetika, epigenetska modifikacija, blokiranje aktivacije renin-angiotenzin-aldosteronskog sistema (RASS), taloženje krajnjih produkata glikacije (AGEs), aktivacija protein kinaze C, poremećaji metabolizma glukoze i lipida, autofagija , oksidativni stres, inflamatorni faktori itd. su uključeni u nastanak i razvoj DN [5-7]. Za liječenje DN, zapadna medicina nema isključivi plan liječenja, uglavnom za ublažavanje simptoma i odlaganje napredovanja bolesti. Glavne metode prevencije i liječenja uključuju kontrolu šećera u krvi i krvnog tlaka, inhibiciju aktivacije RASS-a, kotransporter natrij-glukoze 2 (SGLT2) i pojačano vježbanje. , poboljšati pijenje
Međutim, ove metode prevencije i liječenja još uvijek teško mogu zadovoljiti kliničke potrebe, a toksični i nuspojave lijekova su još uvijek česte [8-10].
Stoga je potrebno dalje istražiti patogenezu DN i razviti nove i učinkovite tretmane za DN. Liječenje bolesti tradicionalnom kineskom medicinom često ima karakteristike višeciljne, višekomponentne, višestruke veze i niske toksičnosti i nuspojava. Kroz dijalektičku demonstraciju, ukupna kombinacija ginsenga može efikasno odgoditi razvoj ranog i srednjeg stadijuma DN do ESRD, ali specifični mehanizam njegove prevencije i lečenja DN i dalje ostaje. da se proučava.
Endoplazmatski retikulum (ER) je važna organela u eukariotskim stanicama, koja je mjesto sinteze, savijanja i sklapanja proteina, unutarćelijskog skladištenja kalcija i metabolizma nekih glikolipida i kolesterola. U normalnim okolnostima, ER ima snažan homeostatski sistem koji može održavati homeostazu, ali u različitim patološkim stanjima, homeostaza ER može biti neuravnotežena, a pogrešno savijeni ili nesavijeni proteini se mogu akumulirati u lumenu, što dalje dovodi do disfunkcije ER-a. . patološko stanje poznato kao stres endoplazmatskog retikuluma (ERS). Umjereni ERS je koristan za obnavljanje i stabilizaciju intracelularnog okruženja, ali trajni ERS može narušiti funkciju ER i dovesti do apoptoze [11]. Urođene ćelije bubrega imaju bogat ER sistem i imaju premisu ERS. Prekomjerni ERS u bubrežnim urođenim stanicama kod pacijenata sa DM može uzrokovati oštećenje stanica, pa čak i apoptozu, što na kraju dovodi do razvoja DN [12]. Pokazalo se da primjena inhibitora ERS povećava sposobnost savijanja ER, ublažava ERS i odlaže napredovanje DN [13]. Međutim, neke studije su pokazale da aktivacija ERS ima zaštitni učinak na DN, odražavajući dvosmjernu regulaciju ERS u DN. Posljednjih godina, reguliranje ERS-a postalo je žarište istraživanja u liječenju DN. Veliki broj studija je potvrdio da tradicionalna kineska medicina može spriječiti i liječiti DN regulacijom ERS. Ne postoji sveobuhvatna i sistematska pregledna studija u ovoj oblasti. S obzirom na to, u ovom radu sistematski je organizovana uloga ERS u nastanku i razvoju DN, te sumira literatura o regulaciji ERS od strane tradicionalne kineske medicine u prevenciji i liječenju DN, kako bi se pružile određene naučno-istraživačke ideje. i smjernice za istraživače u oblasti tradicionalne kineske medicine za prevenciju i liječenje DN.
1. Pregled ERSDijabetička nefropatija
ER je važna i funkcionalno raznolika organela u eukariotskim stanicama. To je složen membranski sistem sastavljen od međusobno povezanih kanala i ravnih vrećica sastavljenih od ćelijskih membrana. Uglavnom je uključen u sintezu proteina, savijanje, posttranslacijsku modifikaciju i sastavljanje. i transporta, te sudjeluju u praćenju kvaliteta novosintetiziranih proteina, transporta i metabolizma nekih ugljikohidrata, lipida i kolesterola, te održavanju homeostaze kalcijevih jona, koji imaju ključnu ulogu u održavanju stanične homeostaze[{{ 1}}] . Različiti patofiziološki faktori (kao što su visoka glukoza, hipoksija, oksidativni/azotni stres, acidoza, homeostaza kalcijevih jona, nedostatak ili višak nutrijenata, infekcija, itd.) mogu dovesti do abnormalnosti u strukturi i funkciji ER, što dovodi do ER u hitnoj. Blokada procesiranja i sekrecije proteina dovodi do prekomjerne akumulacije nesavijenih i pogrešno savijenih proteina u lumenu ER. Ovi proteini se razgrađuju u ranoj fazi kroz ER-povezani put degradacije (ERAD), a kada se prekorači kapacitet opterećenja ER-a, to će uzrokovati ER Patološko stanje disfunkcije poznato kao ERS [16-17].
U ovom trenutku, ćelije iniciraju nesavijeni proteinski odgovor (UPR) za samoprilagodljivu zaštitu, podstičući ćelije da obnove homeostazu i prežive [18]. Tipično, tri transmembranska proteina na ER: dvolančana RNA zavisna protein kinaza slična endoplazmatskom retikulum kinazi (PERK), enzim 1 koji zahtijeva inozitol (IRE1), aktivirani transkripcijski faktor 6 (ATF6) i protein reguliran glukozom78 (GRP78 ), također poznato kao imunoglobulinsko vezanje proteina koji veže teški lanac (BiP) ostaje neaktivno, kada se veliki broj pogrešno usmjerenih ili nesavijenih proteina akumulira u ER, GRP78 ima veći afinitet za ove proteine, što rezultira da se GRP78 od njega disocira na tri transmembranske proteine i aktivira odgovarajuće puteve transdukcije, uključujući: PERK-eukariotski faktor inicijacije translacije 2 (eIF2)-ATF4-C/EBP homologni protein (CHOP), IRE1-receptor za faktor povezan s faktorom tumorske nekroze 2 (TRAF2) - aktivira i regrutuje puteve kinaze 1 (ASK1) i ATF6 regulirane apoptotičkim signalom, čime se pokreće UPR [19], koji na kraju zaustavlja translaciju mRNA [20], povećava degradaciju mRNA [21] i smanjuje nove proteine Sintetizirati i ojačati savijanje nesavijenih proteina [22], promovirati degradaciju pogrešno savijenih proteina [23], vratiti Ca2 plus transport i ublažiti ERS, ali kada je UPR prejak ili ga je teško ublažiti, aktivirat će više puteva za induciranje apoptoze, Uglavnom uključuju PERK/eIF2 /aktivirajući faktor transkripcije 4 (ATF4)/CHOP put, c-JUN put amino-terminalne kinaze (JNK), specifičan za cistin
Put izoproteaze 12 (Caspase-12), itd. [24]. Studija je otkrila da uporni ERS može izazvati autofagiju, što se smatra komplementarnim efektom UPR-a kako bi se spriječilo nakupljanje pogrešno savijenih proteina, i radi zajedno s ERAD-om na uklanjanju nesavijenih i pogrešno savijenih proteina kako bi se ublažio ERS. [25].
Nadalje, postoji složena preslušavanja između ERS-a i autofagije, koji zajedno određuju sudbinu stanice [26]. Utvrđeno je da aktivirani PERK također povećava ekspresiju faktora 2 povezanog s nuklearnim faktorom E2- (NRF2), koji pokreće antioksidativni odgovor [27-28]. Osim toga, ERS je također blisko povezan s proizvodnjom upalnih kaskada [29]. Vrijedi napomenuti da uloge tri signalna puta povezana s UPR-om često nisu izolirane, i često postoje složene interakcije između tri kako bi se koordinirala aktivacija za ublažavanje ERS. Pored UPR-a, ER odgovor preopterećenja (EOR) i sterol-regulisana kaskada (SREBP) su također
Važne komponente ERS-a, odgovor preopterećenja ER-a (EOR) uzrokovan akumulacijom ispravno presavijenih proteina u ER-u tokom operacije preopterećenja ER-a, i sterol-regulirana kaskadna reakcija (SREBP) uzrokovana smanjenjem kolesterola sintetiziranog na površini ER-a su oboje. Može imati citoprotektivni učinak [30], ali u poređenju s UPR-om, istraživanja na ova dva su manje, a specifični mehanizam je još uvijek nejasan.
2. Uloga ERS uDijabetička nefropatija
Posljednjih godina brojne studije su potvrdile postojanje snažne veze između ERS i DN. Modulacija ERS može pružiti novu terapijsku ideju za liječenje DN. Rezidentne ćelije bubrega (podociti, tubularne epitelne ćelije, endotelne ćelije, mezangijalne ćelije) imaju tendenciju da imaju bogate i složene ER strukture,
Uz pretpostavku ERS-a, različiti patofiziološki faktori (kao što su hiperglikemija, proteinurija, povećanje uznapredovalih krajnjih produkata glikacije i slobodnih masnih kiselina) u stanju DN dodatno će ubrzati sintezu bubrežnih proteina, čime se povećava mogućnost ERS i UPR aktivacije. [31], što dovodi do oštećenja, pa čak i apoptoze intrinzičnih stanica bubrega, te konačno dovodi do pojave i razvoja DN [32]. Većina dosadašnjih studija je pokazala da će aktivacija ERS dovesti do pojave i razvoja DN, koji se opisuju na sljedeći način:
2.1 ERS i podociti
Podociti su terminalno diferencirane epitelne ćelije koje formiraju ukrštane procese stopala koji čine barijeru glomerularne filtracije i ključna su komponenta u sprečavanju curenja proteina [33]. Oštećenje podocita, dediferencijacija i gubitak su patološka obeležja DN [34]. Nekoliko studija je pokazalo da je ERS povezan s ozljedom podocita [35-36], a upotreba inhibitora ERS ursodeoksiholne kiseline (UDCA) i 4-fenilmaslačne kiseline (4-PBA) može inhibirati hiperglikemiju/ in vitro apoptoza podocita izazvana hiperglikemijom [37]. Studije su otkrile da i AGE i albumin mogu inducirati apoptozu podocita kroz ERS put [38-39]. Osim toga, zasićena FFA-palmitinska kiselina u slobodnim masnim kiselinama (FFA) može inducirati podocitima inducirano spajanje X-box konneksina 1 (XBP-1) i regulaciju CHOP-a, čime se povećava apoptoza podocita in vitro i in vitro inducirana sa visokom glukozom. vivo kod DM miševa. apoptoza [40]. Wang et al. [41] su otkrili da je u bubrezima štakora u DM grupi, intermedijarni medij (IMD) i njegov receptor kalcitonin receptor sličan receptor/receptor aktivacije modifikator proteinski kompleks ko-receptor (CRLR/RAMP) mRNA i ekspresija proteina DM bili su značajno regulisani. Dalja istraživanja su otkrila da IMD može smanjiti klirens kreatinina i 24-satni protein u urinu kod DM štakora, te ublažiti patološko oštećenje bubrega. Ovaj efekat može biti povezan sa sposobnošću IMD-a da inhibira ERS u podocitima, čime se ublažava apoptoza podocita, povećava ekspresija sinaptopodina, nefrina i podocina i sprečava F. - Aktinski poremećaj citoskeleta izazvanog visokim nivoom glukoze. FANG et al. [42] su pokazali da retikulin 1A (RTN1A) može biti ključni regulator ERS u DN podocitima. Tim je pronašao markere RTN1A i ERS (GRP78, p-PERK) kod jednostrano nefrektomiranih db/db miševa. , CHOP) bili su visoko eksprimirani, a imunofluorescentnim obojenjem RTN1A i podocitnog markera sinaptopodina u presecima bubrega, ekspresija RTN1A je značajno povećana, dok je ekspresija sinaptopodina smanjena, što je poništeno nakon tretmana TUDCA. In vitro studije su otkrile da RTN1A posreduje ERS izazvan albuminom i apoptozu u podocitima, a pozitivna povratna sprega između RTN1A i CHOP doprinosi povećanju ERS u podocitima. Osim toga, epigenetska modifikacija DN stanja također može regulirati ERS i dovesti do oštećenja podocita. Li et al. [43] su otkrili da su podociti tretirani HG i streptozotocinom (STZ) izazvanim DN kod pacova oštećeni. U glomerulu, članovi porodice MicroRNA-30 bili su značajno smanjeni. Dalja istraživanja su otkrila da prekomjerna ekspresija miRNA-30 može liječiti DN ciljanjem na koneksin 43 (Cx43) od ublažavanja ERS-a i njegove inducirane apoptoze podocita. BAI et al. [44] su otkrili da je ekspresija lncRNA LINC01619 smanjena u tkivu humane DN bubrežne biopsije i da je povezana sa smanjenom proteinurijom i smanjenom funkcijom bubrega. Daljnje mehaničke studije otkrile su da bi regulacija LINC01619 na nižu razinu mogla smanjiti inhibiciju miR-27a, čime bi se povećala ekspresija gena za protein O1 (FOXO1) kutije vilice i indukujući ERS i ozljedu podocita.
2.2 ERS i tubularne epitelne ćelije
Glomerularne epitelne ćelije (RTEC) su važna komponenta barijere glomerularne filtracije, a njihovo oštećenje je usko povezano sa pojavom i razvojem DN. Oštećenja RTEC-a uključuju oksidativno oštećenje, upalno oštećenje i apoptozu [45], što dovodi do ozljede bubrežnih tubulara i epitelno-mezenhimske tranzicije (EMT) bubrežnih tubularnih stanica uzrokuju intersticijsku fibrozu bubrega i potiču razvoj DN do završnog stadijuma zatajenja bubrega [ 46]. Studije su otkrile da AGE mogu direktno dovesti do starenja i disfunkcije RTEC-a aktiviranjem ERS [47]. Albumin može inducirati regulaciju GRP78 gena u RTEC-ima, inicirati ERS i aktivirati Capase-12 da izazove oštećenje RTEC-a i apoptozu [48]. JIA i saradnici [49] su otkrili da albumin može stimulirati ekspresiju miR-4756 u HK2 ćelijama, a prekomjerna ekspresija miR-4756 može povećati ERS i inducirati EMT u HK2 ćelijama smanjenjem ekspresije Sestrin2 u HK2 ćelijama. Lim JC et al [50] otkrili su da palmitinska kiselina (PA) može aktivirati kanabinoidni receptor 1 (CB1R) što dovodi do ERS i apoptoze DN RTEC. RTN1 je uključen u progresiju DN izazivanjem ERS,
DN mišji model i HK2 ćelije indukovane sa visokim sadržajem glukoze su demonstrirane [51]. XIAO et al[52] koristili su RTN1a nokaut miševe i humani serumski albumin za inkubaciju HK2 stanica kako bi istražili ulogu RTN1a u ozljedi bubrežnih tubularnih stanica, i otkrili da je RTN1a uključen u posredovanje albuminom induciranih HK2 stanica i preopterećenja albuminom. ERS i apoptoza kod mišjih RTEC i tubulointersticijska fibroza kod miševa. Chen et al. [53] su otkrili da je protein koji vezuje elemente odgovora na ugljikohidrate (ChREBP) bio visoko eksprimiran kod pacijenata sa DM i miševa sa DM, a srušenje ChREBP moglo bi ublažiti visok nivo glukoze induciran ERS i oksidativni stres u HK-2 stanicama, čime bi se spriječio visok nivo glukoze nivoa. indukovana apoptoza HK-2 ćelija. PANG et al. [54-55] je otkrio da su ekspresija urotenzina II (UII) i ERS bili pojačano regulirani kod DN pacijenata i DM miševa, a daljnje studije su potvrdile da UII može aktivirati ERS put u HK2 ćelijama da izazove EMT. Wang et al. [56] su otkrili da visoka indukcija glukoze može dovesti do apoptoze i ERS u HK-2, dok značajno smanjuje nivoe lncRNA TUG1. Prekomjerna ekspresija lncRNA TUG1 mogla bi negativno regulisati miR-29c-3p, čime bi se povećala regulacija nivoa SIRT1 kako bi se spriječila visoka indukcija glukoze. ERS i oslabljena apoptoza u HK-2 ćelijama.
Pored toga, FANG et al. [57] otkrili su da albumin goveđeg seruma (BSA) također može inducirati inflamazom na bazi NOD-like receptor proteina 3 (NLRP3) i aktivaciju ERS u kultiviranim bubrežnim tubularnim epitelnim stanicama (NRK-52E), TUDCA inhibicija ERS također smanjena aktivacija inflamasoma NLRP3.
2.3 ERS i glomerularne endotelne ćelije
Glomerularne endotelne ćelije (GEnC) su važan dio barijere glomerularne filtracije (GFB), sa velikim brojem fenestracija na svojoj površini, koje imaju bolju permeabilnost za male molekularne supstance i veću permeabilnost za makromolekularne proteine. Niska, je osnova normalne funkcije glomerularne filtracije [58]. Homeostaza morfologije i funkcije GEnC usko je povezana s pojavom i razvojem DN [59].
Utvrđeno je da se napredni oksidirani proteinski produkt AOPP) akumulira u DM kao i kod pacijenata s kroničnom bubrežnom bolešću i doprinosi razvoju DN [60], a endotelno-mezenhimalna tranzicija (EndMT) doprinosi ranoj progresiji dijabetesa. fibroza bubrega[60]. 61]. LIANG et al. [62] je istakao da AOPP promoviraju EndMT GEnC-a povećanjem indukcije ERS u GEnC-ima. Međutim, postoji relativno malo studija koje se odnose na GEnCsERS u stanju DN, a daljnja istraživanja su još uvijek potrebna.
2.4 ERS i mezangijalne ćelije
Mezangijalne ćelije (MC), poznate i kao mezenhimske ćelije, su potporne ćelije u glomerulu sa funkcijama kao što su podrška, sekrecija, kontrakcija i fagocitoza [63-64]. Brojne studije su potvrdile da je rana faza DN abnormalna proliferacija MC i povećanje mezangijalnog matriksa. U srednjem i kasnom stadiju još uvijek postoji previše mezangijalnog matriksa u sklerotskim glomerulima, ali u ovom trenutku to je praćeno prekomjernom apoptozom i gubitkom MC. , što rezultira bubrežnom insuficijencijom. Inhibiranje abnormalne proliferacije i apoptoze MC je ključno za poboljšanje oštećenja MC uzrokovanih visokom glukozom i odgađanje razvoja DN. XU[65] et al. otkrili su da HG može inducirati oksidativni stres, ERS i apoptozu MC-a aktivacijom signalnog puta receptora epidermalnog faktora rasta (EGFR)/protein kinaze B (AKT)/reaktivnih vrsta kisika (ROS)/ERS. i proces fibroze. AGE inducirani MC su jedan od glavnih uzroka apoptoze i glomerularne disfunkcije u DN. Studije su otkrile da AGE indukuju ERS signalizaciju na način ovisan o vremenu i dozi. Intervencija sa ERS inhibitorom 4-PB može efikasno inhibirati eIF2 i ERS u ERS. Aktivacija CHOP signalizacije i preokretanje apoptoze MC izazvane AGEs [66]. Apoptoza mezangijalnih ćelija izazvana lipotoksičnošću je uključena u nastanak i razvoj DN. PARK et al. [67] uzgajali MC pacova sa palmitatom kako bi proučavali mehanizam oštećenja MC-a izazvanih lipotoksičnošću i otkrili da lipotoksičnost može povećati protein arginin regulacijom mehanizma MC-a. Ekspresija i aktivnost metiltransferaze 1 (PRMT1) indukuje ERS i pogoršava apoptozu MC. Protein koji vezuje masne kiseline 4 (FABP4) je protein nosilac masnih kiselina i povezan je sa pojavom i razvojem DN. YAO i suradnici [68] su otkrili da je u glomerulima DN biopsije bubrega i in vitro neesterificirana masna kiselina (NEFA) ili FABP4 tretiran visokom glukozom značajno eksprimiran u ljudskim mezangijalnim stanicama (HMC), što je bilo praćeno povećanom ekspresijom GRP78 i kaspaza-12, smanjena ekspresija B-ćelijskog limfoma-2 (Bcl-2) i povećana apoptoza. , ovi odgovori su obrnuti nakon tretmana sa inhibitorom FABP4 BMS309403 ili siRNA in vitro, što sugerira da ERS posredovan FABP4- može biti uključen u apoptozu DN mezangijalnih ćelija.
Iz navedenog se može vidjeti da je ERS usko povezan sa oštećenjem različitih urođenih ćelija bubrega u DN. Efikasna inhibicija ERS može odgoditi DN. Relevantni mehanizam je prikazan na slici 1. Međutim, postoji i nekoliko studija koje opisuju zaštitni efekat ERS u DN. Na primjer, CYBULSKY[25] je otkrio da ERS u DN može značajno smanjiti proizvodnju ROS, čime se smanjuje nivo oksidativnog stresa MC i štiti bubreg, dok nokautira ključni gen ERS, Tribbles homologni protein 3 (TRB3), će pogoršati DN. proteinurija. Pored toga, SHAO et al. [69] otkrili su da u mezangijalnim ćelijama kultivisanim sa visokim sadržajem glukoze, nokautiranje XBP1 može prekomerno proizvesti ROS, promovisati proizvodnju ECM, dovesti do oštećenja mezangijalnih ćelija i pogoršati napredovanje DN. Može se vidjeti da ERS ima dvosmjernu ulogu u DN, a efikasna regulacija ERS može biti važan napredak u prevenciji i liječenju DN.
