Cistanche poate proteja rinichiul ischemie-reperfuzie

Contact: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

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

Funcția de grefă întârziată estemanifestare a leziunii de reperfuzie ischemieîn contextul transplantului de rinichi. În timp ce sute de intervenţiireduce cu succes leziunea de reperfuzie de ischemieîn modelele experimentale, toate intervenţiile clinice au eşuat. Această evaluare clinică exploratorie a examinat posibilele origini metabolice ale leziunii de reperfuzie de ischemie clinică combinând datele din 18 biopsii tisulare pre și post-reperfuzie cu 36 de probe de sânge arteriovenos secvențial peste grefă în trei grupuri de studii. Aceste grupuri au inclus grefe de donatori vii și decedați cu și fără funcție de grefă întârziată. Alocarea grupului s-a bazat pe rezultatele clinice. Unghiul magic RMN a fost folosit pentru analiza țesuturilor și platformele bazate pe spectrometrie de masă au fost utilizate pentru analiza plasmei. Toaterinichiau fost funcționale timp de un an. Integrarea datelor metabolomice a identificat un profil discriminatoriu pentru a recunoaște viitoarea funcție întârziată a grefei. Acest profil a fost caracterizat prin catabolism post-reperfuzie ATP/GTP (recuperarea fosfocreatinei afectată semnificativ și producția persistentă semnificativă de (hipo)xantină) și leziuni tisulare semnificative în curs de desfășurare. Recuperarea eșec a fosfatului de energie înaltă a avut loc în ciuda glicolizei activate, oxidării acizilor grași, glutaminolizei și autofagiei și este legată de un defect la nivelul complexului de oxoglutarat dehidrogenază din ciclul Krebs. Întârzierea clinică a funcției grefei din cauza leziunii de reperfuzie ischemică asociată cu un colaps metabolic post-reperfuzie. Astfel, eforturile de a stinge funcția întârziată a grefei din cauza leziunii de reperfuzie de ischemie ar trebui să se concentreze pe conservarea competenței metabolice, fie prin păstrarea integrității ciclului Krebs și/sau prin recrutarea căilor de salvare metabolică. Kidney International (2020) 98, 1476–1488; https://doi.org/10.1016/ j.kint.2020.07.026

CUVINTE CHEIE: ATP; funcția grefă întârziată; glicoliză; leziune de reperfuzie de ischemie; metabolism; fosforilarea oxidativă

efecte cistanche: previnleziune de ischemie-reperfuzie

leziune de reperfuzie de ischemie (IRI)este fenomenul de afectare tisulară crescută după reperfuzia țesutului ischemic anterior.1,2 Este principalul contributor la afectarea organelor după infarctul miocardic sau cerebral3 și afectarea grefei după transplantul de organ.4 Deși nenumărate intervenții stinge IRI în modelele preclinice, succesul clinic rămâne de realizat.3,4 Astfel, apare un decalaj translaţional între modelele preclinice şi contextul clinic.

Funcția grefă întârziată (DGF) este manifestarea IRI în contextulrinichitransplant.5 DGF este definită ca fiind nevoia de dializă în prima săptămână sau săptămâni după transplant.6 Deși DGF este extrem de rar în contextul procedurilor de grefă la donator viu, afectează până la 90 la sută din transplanturile de grefă de la donator decedat.6 Anterior lucrările au demonstrat o asociere între DGF incident și glicoliza normoxică post-reperfuzie.7 Această observație implică faptul că DGF se referă la un defect în homeostazia energiei grefei ca urmare a disfuncției mitocondriale în faza de reperfuzie.7 Pe această bază, am emis ipoteza că DGF clinic implică și poate fi determinată de un defect metabolic (sau defecte). Obiectivul acestui studiu a fost de a efectua o analiză aprofundată a răspunsurilor metabolice laischemie-reperfuziecu și fără IRI (DGF). Această evaluare metabolică explorativă se bazează pe o abordare integrată, rezolvată în timp, care a implicat evaluarea secvențială a diferențelor de concentrație arteriovenoasă (AV) față de grefele reperfuzate și profilarea paralelă a biopsiilor de grefă (țesut). Au fost incluse trei grupuri de studiu: grefe de la grefe de donator decedat cu și fără IRI ulterior și grefe de donator în viață. Alocarea grupurilor de grefe de donatori decedați (þDGF și respectiv –DGF) s-a făcut retrospectiv pe baza rezultatului lor clinic. Grefele donatoare vii au fost incluse ca referință deoarece aceste grefe sunt asociate cu o recuperare funcțională instantanee după reperfuzie. Pentru a acoperi aspectele primare ale homeostaziei metabolice, accentul în acest studiu a fost pus pe următoarele grupuri metabolice brute: metabolismul nucleotidelor trifosfat, oxidarea acizilor grași (b), glicoliză/glutaminoliza, autofagie, ciclul Krebs (defecte) și deteriorarea celulelor. Datele sunt prezentate în consecință.

(Corespondență: Jan H. Lindeman, Departamentul de Chirurgie, Centrul Medical al Universității din Leiden, PO Box 9600, 2300 RC Leiden, Țările de Jos. E-mail: Lindeman@lumc.nl Primit la 20 ianuarie 2020; revizuit la 8 iunie 2020; acceptat la 2 iulie 2020; publicat online la 8 august 2020)

efecte cistanche: previnleziune de ischemie-reperfuzie

REZULTATE

Eșantionul de studiu a inclus 53 de pacienți. Biopsiile de țesut pereche au fost obținute de la 18 pacienți, iar eșantionarea AV secvențială a fost efectuată la 36 de pacienți. Un pacient a avut ambele biopsii și a fost supus prelevării AV. Detaliile clinice pentru cele 3 grupuri de studiu sunt prezentate în tabelul suplimentar S1A (biopsii tisulare) și S1B (prelevare de probe AV). Toate cazurile de DGF au necesitat dialize multiple pe o perioadă de timp de cel puțin 7 zile și toate au prezentat o recuperare funcțională adecvată. Niciunul dintre donatorii decedați fără DGF nu a necesitat dializă după transplant. Supraviețuirea grefei de un an a fost de 100%.

Am explorat mai întâi diferențele presupuse în semnăturile metabolice pentru cele 3 grupuri de donatori (grefele de donatori vii [de referință], grefele de donatori decedați –DGF și grefele de donatori decedați þDGF [IRI]) prin maparea metabolomului plasmatic (diferențele AV) pentru { {1}}minute punct de timp post-reperfuzie (Figura 1a) șimetabolom tisular(biopsii tisulare) pentru punctul de timp post-reperfuzie de 40-minute (Figura 1b). Aceste momente de timp au fost alese pentru a evita interferența din spălarea metaboliților care s-au acumulat în timpul ischemiei sau depozitării la rece sau care au fost constituenți ai fluidului de conservare (de exemplu, eliminarea histidinei din grefele donatoare vii; Figura suplimentară S1 arată utilizarea selectivă a H [Histidină] Fluid de conservare TK în aceste grefe).7 Rezultatele (scorurile z) pentru aceste momente sunt rezumate în hărțile termice din Figura 1a (diferențe AV) și 1b (țesut). Gruparea datelor a fost efectuată în funcție de cele 6 grupuri care acoperă toate datele metabolice: (i) catabolismul nucleozidic trifosfat, (ii) b-oxidare, (iii) glicoliză/glutaminoliza, (iv) autofagie, (v) defecte ale ciclului Krebs, și (vi) deteriorarea celulelor.

Hărțile termice pentru diferențele AV indică semnături metabolice paralele pentru donatorul viu și grefele –DGF și o semnătură distinctă clar pentru grefele þDGF (Figura 1a). Un model similar, deși mai puțin pronunțat, a fost observat pentru metaboliții de țesut (Figura 1b). Cartografierea exclusivă a grefelor –DGF și þDGF (fără grefa donatorului viu) a dus la concluzii similare (nu sunt prezentate), indicând faptul că includerea datelor donatorului viu (de referință) în analiză nu a interferat cu concluziile analizei. În mod colectiv, datele oferă o semnătură metabolică brută pentru IRI renal.

Din motive de claritate, datele metaboliților individuali sunt prezentate în termenii celor 6 grupuri metabolice. Pentru a evita interferența de la spălarea inițială a metaboliților care s-au acumulat în timpul depozitării la rece în primele cinci minute de reperfuzie, estimările pentru eliberarea sau absorbția netă după perfuzie se bazează pe integrarea diferențelor AV pentru 10-la {{3 }}minute intervale de timp post-reperfuzie (zona dintre curbe).

Primul grup de metaboliți („catabolismul nucleozidic trifosfat”) semnalează apersistent post-reperfuzieincompetență metabolică („power shutdown”) la grefele cu DGF ulterior (þDGF). Această concluzie se bazează pe recuperarea afectată post-reperfuzie a fosfocreatinei tampon fosfat cu energie înaltă în grefele þDGF (P <0.001; figura="" 2a)="" și="" pe="" post="" persistentă="" -catabolismul="" de="" reperfuzie="" adenozin="" trifosfat/guanozin="" trifosfat="" (atp/gtp).="" acesta="" din="" urmă="" este="" reflectat="" în="" eliberarea="" continuă="" (diferențe="" av)="" de="" hipoxantină="" și="" xantină="" (figura="" 2b="" și="" c,="" p="">< 0,0001="" și,="" respectiv,="" 0,02),="" produșii="" de="" degradare="" terminali="" ai="" atp="" și="" gtp="" din="" aceste="" grefe.="" datele="" pentru="" biopsiile="" tisulare="" pre-reperfuzie="" au="" arătat="" grade="" gradate="" de="" acumulare="" de="" inozină="" și="" hipoxantină="" la="" sfârșitul="" perioadei="" de="" depozitare="" ischemică,="" cu="" cel="" mai="" scăzut="" conținut="" găsit="" la="" grefele="" vii="" și="" cel="" mai="" mare="" la="" grefele="" donatoare="" decedate="" (figura="" 2d="" și="" e).="" conținutul="" de="" țesut="" de="" hipoxantină="" și="" inozină="" post-reperfuzie="" (t="" ¼="" 40="" min)="" a="" fost="" similar="" și="" scăzut="" în="" toate="" cele="" 3="" grupuri="" de="" donatori="" (figura="" 2d="" și="">

Catabolismul ATP post-reperfuzie în grefele þDGF a avut loc în ciuda unei restabiliri aparente post-reperfuzie a b-oxidării acizilor grași (Figura suplimentară S2), glicoliză/glutaminoliză activată (Figura 3) și autofagie (Figura 4). Toate cele 3 tipuri de grefă au prezentat restabilirea uniformă a conținutului de b-hidroxibutirat tisular (Figura suplimentară S2A) și eliminarea selectivă (absorbția) a acizilor grași cu lanț mediu (C8–C12) din circulație (Figurile suplimentare S1 și S2B–E), indicând uniformitate. restabilirea b-oxidării. Cu toate acestea, acumularea tisulară de acetil-carnitină în grefele donatorilor decedați –DGF și þDGF (Figura suplimentară S2F) și spălarea (diferențe AV) a acetilcarnitinei din grefele þDGF (Figura suplimentară S2G, P <{18}}.03) implică="" defecte="" gradate="" în="" eliminarea="" grupărilor="" acetil="" formate="" în="">

Planta de Cistanche

Cartografierea rețelelor de glicoliză/glutaminoliză (Figura 3) a arătat niveluri egale de glucoză tisulară (Figura 4a) și a confirmat glicoliza normoxică post-reperfuzie persistentă ca o caracteristică exclusivă a grefelor donatoare þDGF (adică eliberarea persistentă de lactat și piruvat (Figura 3b și 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-reperfuzieautofagie la aceste grefe.11.

Figura 1|Hărți de căldură grupate pentru diferențele de concentrație a metaboliților arterial-venos față de grefa donor la 30 de minute și conținutul de metaboliți din țesut la 40 de minute după reperfuzie. (a) Harta termică grupată pentru concentrațiile metaboliților arterial-venos la t ¼ 30 de minute după reperfuzie. Coloanele reprezintă cele 3 grupuri de donatori (grefe de donatori vii [grup de referință, n ¼ 10]; grefe de donatori decedați fără funcția de grefă întârziată ulterioară [DGF {–DGF, n ¼ 10}] și grefe de donatori decedați cu DGF mai târziu [þDGF, n ¼ 16]). Compușii sunt grupați în funcție de cele 5 grupuri metabolice și, în cadrul fiecărui grup, sunt clasificați pe baza scorului z al grupului de donatori vii. Verdele reflectă absorbția netă de către grefă, iar roșu reflectă eliberarea netă de la grefă. (Continuare)

Figura 1 (Continuare) (b) Harta termică grupată pentru metaboliții de țesut identificați în analiza de rezonanță magnetică nucleară a unghiului magic HR a biopsiilor de grefă luate la 40 de minute după reperfuzie. Coloanele reprezintă cele 3 grupuri de donatori (grup de donatori vii [grup de referință, n ¼ 6, grefe de donatori decedați fără DGF ulterioară [–DGF, n ¼ 6] și grefe de donatori decedați cu DGF mai târziu [þDGF, n ¼ 6]). Roșu reflectă un conținut de țesut deasupra, iar verdele reflectă un conținut de țesut sub media geometrică a celor 3 grupuri.

Acumularea post-reperfuzie de acetil-carnitină (țesut) în grefele –DGF și þDGF (Figura 2f) și eliberarea inițială (donator viu și grefe –DGF) și continuată (grefele þDGF) de acetilcarnitină (P < 0.{10).="" }}3)="" indică="" o="" eliminare="" tranzitorie="" (grefe="" –dgf)="" sau="" persistentă="" (grefe="" þdgf)="" afectată="" de="" acetil-coenzima="" a="" după="" reperfuzie="" (figura="" suplimentară="" 2g).="" deși="" această="" acumulare="" poate="" rezulta="" din="" glicoliză="" exagerată="" și="" b-oxidare,="" poate="" indica,="" de="" asemenea,="" eliminarea="" deteriorată="" a="" acetilului="" ca="" urmare="" a="" defectelor="" ciclului="" krebs.="" pentru="" grefele="" þdgf,="" acest="" din="" urmă="" mecanism="" este="" susținut="" de="" eliberarea="" selectivă="" și="" persistentă="" a="" a-cetoglutaratului="" intermediar="" ciclului="" krebs="" (figura="" 5c,="" p="">< 0,0005)="" ca="" o="" caracteristică="" exclusivă="" a="" acestor="" grefe="" și="" de="" o="" recuperare="" afectată="" a="" succinatului="" tisular="" în="" grefele="" þdgf.="" (figura="">

Un grup final de metaboliți discriminatori se referă la deteriorarea celulară în curs de desfășurare. Acest cluster includepost-reperfuzieeliberarea de uracil, un marker stabilit al leziunii celulare12,13 (Figura suplimentară S3A, P <0.0001) și="" a="" derivaților="" de="" aminoacizi="" care="" se="" asociază="" cu="" hidroliza="" plasmalogenilor="" (adică="" fosfo-etanolamină,="" etanolamină="" și="" fosfo-serină;="" figura="" suplimentară="" s3bd,="" p="">< 0.001;="" figura="" suplimentară="" s1).="" deși="" nu="" au="" fost="" prezente="" diferențe="" av="" pentru="" colină="" în="" grupul="" þdgf="" (p="0,60)," această="" observație="" este="" în="" contrast="" cu="" o="" absorbție="" netă="" de="" colină="" în="" grupul="" donator="" viu="" și="" -dgf="" (p=""><0,0001 și,="" respectiv,="" 0,02).="" prin="" urmare,="" în="" grefele="" þdgf,="" hidroliza="" plasmalogenilor="" de="" colină="" poate="" fi="" mascată="" de="" absorbția="" de="" colină.="" un="" astfel="" de="" mecanism="" este="" susținut="" de="" eliberarea="" selectivă="" și="" progresivă="" a="" betainei,="" produsul="" de="" oxidare="" al="" colinei14="" din="" grupul="" þdgf="" (figurile="" suplimentare="" s3g,="" p=""><>

Observațiile precedente asociază IRI incident cu persistentăpost-reperfuzieCatabolismul ATP și deteriorarea celulară continuă în contextul insuficienței mitocondriale și al activării căilor glicolitice și lipolitice (Figura 6). Având în vedere rolul vital al ATP în homeostazia și supraviețuirea celulară, s-a argumentat că recrutarea căilor auxiliare de regenerare a ATP (adică independent de respirația mitocondrială) ar fi benefică. În acest context, am considerat inozina, o nucleozidă care poate genera ATP prin căi netradiționale. După cum se arată în Figura 7, nici livrarea de inozină preventivă, nici de salvare (în concentrații de până la 10 mMol/l) nu a salvat epuizarea ATP după paralizia metabolică indusă chimic.

Figura 3|Glicoliză și glutaminoliză post-reperfuzie. Curbe pentru diferențele venoase arteriale (curba roșie este arterială, curba albastră este venoasă). Biopsii tisulare (grafice cu bare): barele albe reprezintă biopsiile pre-reperfuzie; barele gri reprezintă biopsii post-reperfuzie (t ¼ 40 min după reperfuzie). *P < 0,05.="" (a)="" conținutul="" de="" glucoză="" din="" țesut.="" (b–i)="" intermediari="" de="" glicoliză:="" lactat,="" piruvat,="" alanină,="" aspartat="" și="" asparagină.="" (k,l).="" intermediari="" de="" glutaminoliza="" glutamina="" si="" glutamatul.="" rezonanța="" magnetică="" nucleară="" tisulară="" (rmn;="" n="" ¼="" 6="" per="" grup):="" (a)="" recuperarea="" glucozei="" tisulare="" la="" donatorul="" viu.="" (d,="" f,="" h)="" conținutul="" stabil="" de="" țesut="" de="" lactat,="" alanină="" și="" aspartat="" reflectă="" eliminarea="" acestor="" intermediari="">

Figura 3 (continuare) din rinichi. (j) Asparagină tisulară nemăsurabilă în biopsiile post-reperfuzie cu funcția grefă întârziată (DFG). Diferențele de concentrație artero-venoase (AV) (n ¼ 10, 10 și 16 în grupurile vii, –DGF și, respectiv, þDGF): (b,c) lactat persistent post-reperfuzie (P < 0.0001)="" și="" piruvat="" (p="">< 0,04)="" eliberează="" din="" aceste="" grefe.="" (e)="" alanină="" (p="">< 0,02),="" (g)="" acid="" aspartic="" (p="">< 0,0001)="" și="" (þk)="" eliberare="" de="" glutamat="" (funcția="" de="" grefă="" întârziată="" (grefele="" dgf="" indicând="" glicoliză="" normoxică="" în="" p="">< 0,002)="" de="" la="" grefele="" þdgf="" indică="" oxidarea="" glutaminei="" în="" curs="" de="" desfășurare="" în="" aceste="" grefe.nu="" au="" fost="" observate="" diferențe="" av="" semnificative="" pentru="" glutamina="">

efecte cistanche: previnboli de rinichi

DISCUŢIE

Din acest studiu, realizat în contextul transplantului clinic de rinichi, reiese imaginea IRI (DGF) fiind o consecință a unei eșecuri post-reperfuzie aproape instantanee și persistente a fosforilării oxidative și a glicolizei normoxice activate care nu este capabilă să susțină homeostazia energetică. La rândul lor, bazinele de fosfat de înaltă energie sunt epuizate progresiv, iar integritatea celulară nu poate fi păstrată, ducând la deteriorarea continuă a țesuturilor.

Acest studiu clinic se bazează pe integrarea datelor metabolice derivate din biopsiile tisulare luate imediat înainte și la 40 de minute după reperfuzie și pe evaluarea secvențială a diferențelor AV asupra grefei reperfuzate. Aceste diferențe AV nu numai că oferă o indicație pentru ritmul și durata adaptărilor (mal) metabolice, dar permit, de asemenea, direcționarea tendințelor observate în biopsiile de țesut pereche și pentru aprecierea clearance-ului metaboliților (de exemplu, lactat) sau a absorbției din (de exemplu, mediu). -acizi grași cu lanț) circulația.15,16 Rezoluția abordării AV este ilustrată clar de datele acilcarnitinei, care nu numai că arată absorbția selectivă a acizilor grași cu lanț mediu, dar sugerează și că speciile nesaturate de carnitină C14 tetradecenoil și tetradecadienil carnitină se comportă în mod similar cu acizii grași cu lanț mediu (Date suplimentare S1) și s-ar putea să nu se bazeze pe transportatori specifici de acizi grași. deoarece majoritatea metaboliților formați sunt curățați eficient în circulație. Concentrațiile stabile ale sângelui arterial arată că homeostazia sângelui este menținută și, în consecință, metaboliții eliberați sau absorbiți sunt în mod eficient eliminați sau completați în altă parte. Rețineți că, în contextul rinichilor donatorului decedat și al intervalului de timp al studiului, clearance-ul urinar nu este un factor de interferență, deoarece toate grefele donatorului decedat au fost anurice pentru intervalul de măsurare de 40- minute.

Cartografierea datelor identifică o amprentă metabolică care este pe deplin discriminatorie pentru IRI. În mod specific, faza de reperfuzie a grefelor cu viitor DGF este caracterizată în mod uniform și distinctiv de fosforilarea oxidativă sever afectată (hipoxie histotoxică)18 și glicoliză normoxică compensatorie care nu este capabilă să susțină regenerarea ATP. Ultima concluzie se bazează pe recuperarea incompletă a fosfocreatinei tampon fosfat de înaltă energie19 și pe catabolismul persistent post-reperfuzie ATP/GTP reflectat de eliberarea continuă de (hipo)xantină. De fapt, aproximarea pierderilor de adenozină pentru grefele þDGF pe baza eliberării de hipoxantină (diferențe AV) în cele 30 de minute după reperfuzie (aproximare bazată pe ratele de flux post-reperfuzie raportate, medie20).țesut renalmasa,21 și conținutul renal de ATP22) sugerează aproape epuizarea fondului de ATP al grefei 30 de minutepost-reperfuzie. Epuizarea critică a rezervorului de ATP poate duce la o blocare catabolică care face ca celula să nu răspundă la restabilirea forțelor motrice de protoni care conduc generarea de ATP, făcând celula să nu răspundă la strategiile de salvare.

Deficitul post-reperfuzie de ATP și hipoxia histotoxică în grefele þDGF pot sta la baza eliberării selective a aminoacizilor asociate cu hidroliza fosfolipidelor (plasmalogenilor) în grefele þDGF. Studiile experimentale au identificat hidroliza plasmalogenilor și fosfolipidelor ca o caracteristică timpurie a hipoxiei tisulare, iar hidroliza plasmalogenilor a fost descrisă în contextul leziunii renale ischemice.24 Din punct de vedere mecanic, acest fenomen a fost legat de translocarea membranei și activarea unui calciu citosol. fosfolipaza A2 independentă rezultată din formarea complexului condus de hipoxie între fosfolipază și un element de reglare a fosfofructokinazei.25,26 Inversarea hipoxiei sau tratamentul cu ATP disociază complexul fosfolipază-fosfofructokinază și desființează activitatea fosfolipazei. Rețineți că dinamica încetării post-reperfuzie a eliberării (fosfo-)etanolaminei de la donatorul viu și grefele –DGF, precum și eliberarea persistentă în grefele þDGF, pot reflecta diferite grade și rate de recuperare metabolică. Cu toate acestea, în timp ce rapoartele anterioare implică rolul unei fosfolipaze citosolice independente de calciu A2,25,26, diferențele AV observate pentru betaină și (fosfo-)etanolamină implică o activare mai cuprinzătoare a fosfolipazelor care implică, de asemenea, fosfolipaze de tip C (fosfo-etanolamină) și D-fosfolipaze (etanolamină/colină). În mod similar, epuizarea asparaginei tisulare (Figura 4j) și eliberarea de aspartat (Figura 4g) din grefele þDGF pot reflecta activitatea afectată a asparaginei sintazei din cauza epuizării ATP.

Figura 4|Autofagia post-reperfuzie activată în grefele cu funcție de grefa întârziată (DGF).. Curbe pentru diferențele artero-venoase (curba roșie este arterială, curba albastră este venoasă). Biopsii tisulare (grafice cu bare): barele albe reprezintă biopsiile pre-reperfuzie; barele gri reprezintă biopsiile post-reperfuzie (t ¼ 40 min după reperfuzie). *P < 0,05.="" (a–c)="" eliberarea="" post-reperfuzie="" a="" metioninei,="" serinei="" și="" tirozinei="">

Figura 5|Defectul ciclului Krebs post-reperfuzie la grefe cu funcție de grefă întârziată în viitor (DGF). Curbele pentru diferențele de concentrație arterial-venoasă (AV) (curba roșie este arterială, curba albastră este venoasă). Biopsii tisulare (grafice cu bare): barele albe reprezintă biopsiile pre-reperfuzie; barele gri reprezintă biopsii post-reperfuzie (t ¼ 40 min după reperfuzie). *P < {{10}}.05.="" (a–h)="" diferențe="" av="" pentru="" intermediarii="" ciclului="" krebs="" (n="" ¼="" 10,="" 10="" și="" 16="" în="" grupurile="" vii,="" –dgf,="" respectiv="" þdgf):="" eliberare="" persistentă="" de="" a-cetoglutarat="" (din="" grefele="" þdgf;="" p="">< 0,001)="" .="" (e,="" g)="" recuperare="" absentă="" a="" succinatului="" tisular="" post-reperfuzie="" în="" grefele="" þdgf="" (p=""><>

Catabolismul post-reperfuzie ATP în grefele þDGF a avut loc în ciuda activării cuprinzătoare a căilor catabolice: glicoliză, b-oxidarea acizilor grași cu lanț mediu (activată uniform în toate tipurile de grefă), glutaminoliză (activată și tranzitoriu la reperfuzie la donatorii vii și grefele –DGF). ), și autofagia activată. De fapt, eliberarea post-reperfuzie de izovaleril- și butiril carnitină, produșii de deaminare ai aminoacizilor cu lanț ramificat izoleucină și leucină,11 au fost identificați ca biomarkeri discriminatori pentru viitorul DGF.

Eliberarea persistentă de acetilcarnitină și piruvat din grefele þDGF arată că fluxurile create de căile catabolice activate au depășit capacitatea oxidativă. Eliberarea de ketoglutarat post-reperfuzie, absorbția netă a citratului și izocitratului precursorului său din circulație și recuperarea succinatului tisulară eșuată implică faptul că fosforilarea oxidativă afectată implică un defect la nivelul complexului de oxoglutarat dehidrogenază. În mod specific, amprenta metabolică observată și intervalul de timp al tulburărilor metabolice nu indică un rol pentru direcționabilitatea inversă a ciclului Krebs27,28 în dereglarea metabolică persistentă, oferind dovezi suplimentare că mecanismul observat pentru IRI la rozătoare28 nu se traduce pe deplin la om. context.29.

Deteriorarea activității oxoglutarat dehidrogenazei poate fi cauzată de afectarea complexului cauzată de ischemie30, dar poate implica și, sau poate fi exagerată de, afectareapost-reperfuzieDeteriorarea activității oxoglutarat dehidrogenazei poate fi cauzată de afectarea complexului legată de ischemie30, dar poate implica și sau poate fi exagerată de afectarea disponibilității post-reperfuzie a cofactorilor săi acetil-coenzima A, FAD și NAD. 31 Pentru grefele þDGF, astfel de deficiențe ar putea apărea din cauza spălării acetil-coenzimei A post-reperfuzie și a unui status redox celular compromis (stres reducător cu disponibilitate afectată NADþ), noțiune susținută de raportul scăzut lactat-piruvat în grefele þDGF. 32.

Această abordare metabolică nu permite evaluarea implicării lanțului respirator. Cu toate acestea, am identificat mai devreme defecte legate de reperfuzia ischemiei în ambele complexe respiratorii I și II.7,29 Pe baza datelor din acest studiu și a lucrărilor mitocondriale anterioare, apare o imagine a IRI renală clinică care este o consecință a unui primar (sau provocând) insulte aduse navetei mitocondriale Krebs-redox care are loc înainte sau în primele cinci minute de reperfuzie. Eșecul restabilirii nivelului de ATP are ca rezultat activarea susținută și cuprinzătoare a căilor catabolice, care perpetuează criza energetică prin epuizarea progresivă a rezervorului celular de NAD și FAD (stres reducător).33 În acest context specific de respirație mitocondrială eșec, inozina purinică poate fi benefică. . Spre deosebire de adenozină,34 inozina este stabilă în plasmă; a fost identificat ca o sursă alternativă de ATP în celulele glicolitice obligatorii (adică, celulele lipsite de mitocondrii) cum ar fi eritrocitele35 și în celulele renale hipoxice36 și este epuizată în urma reperfuziei. Din păcate, suplimentarea cu inozină nu a salvat depleția celulară de ATP după o oprire metabolică forțată, lăsând puțin loc pentru strategiile de salvare metabolică care vizează stingerea IRI, subliniind dependența de strategiile preventive pentru limitarea IRI.

Tonifica cistanche renale

Există limitări la acest studiu. Datorită unui număr mare de comparații, potențialul de constatări semnificative din cauza șanselor aleatorii în stabilirea comparațiilor multiple este mare. Deși concluziile noastre sunt susținute de relații biologice solide, rezultatele pot fi confundate de probleme legate de comparații multiple.

O altă limitare este aceea că studiul se bazează pe mostre clinice; ca atare, înghețarea clampului necesară pentru evaluarea directă a ATP și a stării redox nu a fost posibilă. Deoarece metabolomul observat este clar diferit de cel raportat în modelele animale și reflectă o defecțiune a sistemului, nu am putut efectua evaluări mai detaliate în modele animale sau sisteme ex vivo, cum ar fi sistemul de spirometrie. Rezultatele acestui studiu sunt pentrurinichi; astfel, concluziile pentru alte organe pot fi diferite. Vârsta relativ mare a donatorilor din acest studiu este o reflectare a populației de donatori din Țările de Jos. Important, 10-rezultatele transplanturilor pe ani pentru Țările de Jos sunt cel puțin egale cu țările cu donatori mai tineri, cum ar fi Statele Unite.37 După cum era de așteptat, majoritatea cazurilor de þDGF au fost grefe DCD. Am observat la felprofiluri metabolicepentru grefe DBD și DCD; cu toate acestea, puterea acestui studiu explorator este evident prea mică pentru a detecta diferențe subtile între aceste două tipuri de donatori.

Figura 7|Atât tratamentul preventiv, cât și cel de salvare cu inozină nu reușesc să recupereze nivelurile de adenozin trifosfat (ATP). Linia celulară renală PK-1 a fost transfectată stabil cu biosenzorul fluorescent PercevalHR al raportului ATP-adenozin difosfat (ADP).

Paralizia metabolică indusă chimic a fost indusă prin adăugarea de rotenonă/actinomicină/2-deoxiglucoză și a fost monitorizat raportul ATP-ADP (fluorescență relativă). Maro, control; negru, controlul paraliziei metabolice; verde, tratament preventiv cu inozină (10 mMol/l); roșu, salvare inozină la t ¼ 15 minute după inducerea unei paralizii metabolice.

În concluzie, acest studiu arată că IRI renală clinică este precedată de un colaps metabolic aproape instantaneu și o criză de fosfat de mare energie însoțitoare. Acest deficit metabolic profund și persistent și natura sa instantanee (și, în consecință, fereastra minimă de oportunitate terapeutică) vor interfera cu orice intervenție farmaceutică care se bazează pe disponibilitatea ATP. Acest lucru poate explica translabilitatea slabă a constatărilor preclinice în cadrul clinic.2–4 Metabolomul observat al DGF clinic contrastează puternic cu răspunsurile metabolice raportate la șobolani, șoareci28,38 și porci39,40, care indică toate restabilirea fosforilării oxidative în minute de reperfuzie. Acest lucru poate avea legătură cu diferențele fundamentale în fiziologia mitocondrială sau metabolică dintre rozătoare și mamifere mai mari (de exemplu, acumularea de succinat indusă de ischemie nu are loc în rinichii donatorilor umani).29 În acest context, este important de subliniat că toți rinichii transplantați sunt expuși. lareperfuzia ischemieiși că doar un subgrup de grefe dezvoltă IRI (DGF). Alocarea grupurilor (þDGF sau –DGF) în acest studiu a fost efectuată retrospectiv și, astfel, discriminează între reperfuzia ischemiei și IRI. Nu se poate exclude ca reperfuzia ischemiei în modelele experimentale28,38–40 să fie insuficientă pentru a declanșa IRI.

În ciuda daunelor severe suferite, toate grefele þDGF s-au recuperat în cele din urmă, ceea ce implică un potențial de recuperare remarcabil cu condiția ca intervenții de legătură (de exemplu, dializă) să fie disponibile. De notat, deși metabolomi similari pentru DGF în grefe derivate de la donatori decedați după moarte cerebrală sau moarte cardiacă implică un mecanism uniform, există un impact contrastant al DGF asupra supraviețuirii grefei pe termen lung pentru cele 2 tipuri de donatori.41 De fapt, deși DGF influențează în mod clar supraviețuirea grefelor de la donatori decedați după moartea cerebrală, nu în cazul unor astfel de grefe de la donatori cardiaci. Acest contrast pare să reflecte un potențial superior de recuperare al grefelor de la donatorii cu moarte cardiacă.41

METODE

Comitetul de etică medicală a Centrului Medical al Universității din Leiden a aprobat protocolul de studiu. Consimțământul informat scris a fost obținut de la fiecare pacient. Acest studiu cu un singur centru a inclus 53 de pacienți care au suferitrinichitransplant: 37 au fost supuși procedurilor de grefă a donatorului decedat și 16 a unei proceduri de donator viu. Pe baza rezultatului clinic (DGF), primitorii de grefe de donatori decedați au fost alocați unui grup þDGF (n ¼ 16) sau -DGF (n ¼ 10). DGF a fost definit de necesitatea dializei în prima săptămână după transplant.6

Studiul se bazează pe o integrare a datelor metabolomice obținute din prelevarea de sânge arteriovenoasă (AV) secvențială în timpul primei jumătate de oră de reperfuzie și din biopsii de țesut pereche colectate imediat înainte și la 40 de minute după.

reperfuzie.

Prelevarea de sânge AV secvenţială peste grefă a fost efectuată la 36 de pacienţi (Tabelul suplimentar S1A). Probele de sânge din vena renală au fost colectate la 30 s și 3, 5, 10, 20 și 30 de minute și mostre arteriale la 0, 10 și 30 de minute după reperfuzie.42 Pre- și post-reperfuzie renală pereche. biopsiile au fost obținute imediat înainte și la 40 de minute după reperfuzie de la 6 grefe de donatori vii și 12 decedați (Tabelul suplimentar S1B; 1 pacient a avut atât biopsii, cât și AV prelevate).

Analizele metabolomice direcționate au fost efectuate utilizând proceduri standard de operare folosind platforme consacrate bazate pe spectrometrie de masă sau rezonanță magnetică nucleară cu unghi magic (biopsii tisulare).43 Metaboliții acoperiți de platforme sunt rezumați în tabelul suplimentar S1.

Potențialul inozinei de a salva deficitul metabolic în timpul unui colaps metabolic a fost testat în linia celulară a tubului proximal (LLC PK1) transfectată stabil cu biosenzorul fluorescent de ATP adenozin difosfat PercevalHR.44.

În ceea ce privește statisticile, hărțile termice au fost construite pe baza scorurilor z pentru fiecaremetabolit. Modificările în cadrul grupului în conținutul de metaboliți tisulari au fost testate prin testul Mann-Whitney și diferențele dintre grupuri prin testul Wilcoxon. Diferențele AV au fost estimate utilizând un model mixt liniar. Corecția pentru teste multiple nu a fost efectuată deoarece toate observațiile făceau parte din rețele teoretice. Detalii privind pacienții și metodele sunt furnizate în Metode suplimentare.

extract de cistanche

DEZVĂLUIRE

Toți autorii au declarat că nu există interese concurente.

MULȚUMIRI

Centrul de bază de rezonanță magnetică este finanțat de Facultatea de Medicină din NTNU Trondheim, Norvegia. Acest studiu a fost finanțat parțial de Fundația olandeză pentru rinichi (Strategii de salvare metabolică pentru îmbunătățirea rezultatului transplantului, proiect 17O/11).

MATERIAL SUPLIMENTAR

Fișier suplimentar (PDF)

Pacienți și metode suplimentare.

Tabelul S1. Caracteristicile pacientului și de transplant ale procedurilor în care au fost colectate biopsii de țesut pereche (A) și în care s-a efectuat prelevarea AV (B).

Tabelul S2. Platformele și metaboliții lor sunt utilizați pentru probele AV.

Figura S1. Date metabolomice complete.

Figura S2. Restabilirea b-oxidării (acizi grași cu lanț mediu) după reperfuzie.

Figura S3. Eliminarea selectivă și persistentă post-reperfuzie a aminoacizilor asociați cu uracil și fosfolipide (plasmalogen) din grefele cu viitor DGF.

Supliment de date 1. Date brute AV pentru platformele de acetilcarnitină, acizi organici și aminoacizi.

Supliment de date 2. Date brute AV pentru platforma cu purine și pirimidine.

REFERINȚE

1. Gutteridge JMC, Halliwell B. Specii reactive în boală: prieteni sau dușmani? În: Halliwell B, Gutteridge JMC, eds. Radicalii liberi în biologie și medicină. Oxford, Marea Britanie: Oxford University Press; 2015:511–638.

2. Davidson SM, Ferdinandy P, Andreou I, et al. Strategii multițintă pentru a reduce ischemia miocardică/leziunea de reperfuzie: subiectul săptămânii de revizuire JACC. J Am Coll Cardiol. 2019;73:89–99.

3. Lefer DJ, Bolli R. Dezvoltarea unui consorțiu NIH pentru evaluarea preclinicAl terapiilor CARdioprotective (CAESAR): o schimbare de paradigmă în studiile de limitare a dimensiunii infarctului. J Cardiovasc Pharmacol Ther. 2011;16:332–339.

4. Cavaillé-Coll M, Bala S, Velidedeoglu E, et al. Rezumatul atelierului FDA privind leziunea de reperfuzie de ischemie în transplantul de rinichi. Am J Transplant. 2013;13:1134–1148.

5. Schröppel B, Legendre C. Funcția grefă renală întârziată: de la mecanism la translație. Rinichi Int. 2014;86:251–258.

6. Mallon DH, Summers DM, Bradley JA, et al. Definirea funcției grefei întârziate după transplant renal: cel mai simplu este cel mai bun. Transplantul. 2013;96:885–889.

7. Wijermars LG, Schaapherder AF, de Vries DK și colab. Recuperarea metabolică defectuoasă postreperfuzie se asociază direct cu funcția grefă întârziată incidentă. Rinichi Int. 2016;90:181–191.

8. Zhang J, Fan J, Venneti S, et al. Asparagina joacă un rol critic în reglarea adaptării celulare la epuizarea glutaminei. Celula Mol. 2014;56: 205–218.

9. Holecek M. Relația dintre glutamina, aminoacizi cu lanț ramificat și metabolismul proteic. Nutriție. 2002;18:130–133.

10. Newgard CB, An J, Bain JR, et al. O semnătură metabolică legată de aminoacizi cu lanț ramificat, care diferențiază oamenii obezi de cei slabi și contribuie la rezistența la insulină. Cell Metab. 2009;9:311–326.

11. Drake KJ, Sidorov VY, McGuinness OP și colab. Aminoacizii ca substrat metabolic în timpul ischemiei cardiace. Exp Biol Med (Maywood). 2012;237: 1369–1378.

12. De Jong JW, Huizer T, Janssen M, et al. Fosfați de înaltă energie și cataboliții lor. În: Piper HM, Preusse CJ, eds. Ischemie-reperfuzie în chirurgia cardiacă. Dordrecht, Țările de Jos: Springer; 1993:295–315.

13. van Os S, de Abreu R, Hopman J, et al. Metabolismul purinelor și pirimidinelor și activitatea cerebrală electrocorticală în timpul hipoxemiei la mieii pe termen scurt. Pediatr Res. 2004;55:1018–1025.

14. Blom HJ, De Vriese AS. De ce sunt crescute nivelurile de homocisteină în insuficiența renală? O abordare metabolică. J Lab Clin Med. 2002;139:262– 268.

15. Ivanisevic J, Elias D, Deguchi H, et al. Metabolomica sângelui arteriovenos: o citire a metabostazei intra-țesutului. Sci Rep. 2015;5:12757.

16. Jang C, Hui S, Zeng X și colab. Schimbul de metaboliți între organele mamiferelor cuantificat la porci. Cell Metab. 2019;30:594–606.

17. Bremer J. Carnitine-metabolism and functions. Physiol Rev. 1983;63: 1420–1466.

18. Siggaard-Andersen O, Fogh-Andersen N, Gøthgen IH, Larsen VH. Statutul oxigenului al sângelui arterial și venos mixt. Crit Care Med. 1995;23:1284–1293.

19. Stoica SC. Fosfații de înaltă energie și inima donatorului uman. J Transplant pulmonar de inimă. 2004;23:S244–S246.

20. Lisik W, Gontarczyk G, Kosieradzki M și colab. Măsurătorile intraoperatorii ale fluxului sanguin în alogrefele de organe pot prezice funcția postoperatorie. Transplant Proc. 2007;39:371–372.

21. Molina DK, DiMaio VJ. Greutatea normală a organelor la bărbați: partea a II-a — creierul, plămânii, ficatul, splina și rinichii. Am J Forensic Med Pathol. 2012;33:368– 372.

22. Hems DA, Brosnan JT. Efectele ischemiei asupra conținutului de metaboliți din ficatul și rinichiul de șobolan in vivo. Biochem J. 1970;120:105–111.

23. De Medio GE, Goracci G, Horrocks LA, et al. Efectul ischemiei tranzitorii asupra metabolismului acizilor grași și lipidelor în creierul gerbilului. Ital J Biochem. 1980;29:412–432.

24. Rao S, Walters KB, Wilson L, et al. Modificări timpurii ale lipidelor în leziunile renale acute folosind lipidomica SWATH cuplată cu imagistica tisulară MALDI. Am J Physiol Renal Physiol. 2016;310:F1136–F1147.

25. Portilla D, Shah SV, Lehman PA, et al. Rolul fosfolipazei A2 plasmalogen-selective independente de calciu citosol în afectarea hipoxică a tubilor proximali de iepure. J Clin Invest. 1994;93:1609–1615.

26. Hazen SL, Wolf MJ, Ford DA, Gross RW. Asocierea rapidă și reversibilă a fosfofructokinazei cu membranele miocardice în timpul ischemiei miocardice. FEBS Lett. 1994;339:213–216.

27. Chinopoulos C. În ce sens se întoarce ciclul acidului citric în timpul hipoxiei? Rolul critic al complexului de a-cetoglutarat dehidrogenază. J Neurosci Res. 2013;91:1030–1043.

28. Chouchani ET, Pell VR, Gaude E, et al. Acumularea ischemică de succinat controlează leziunea de reperfuzie prin ROS mitocondrial. Natură. 2014;515:431–435.

29. Wijermars LG, Schaapherder AF, Kostidis S, și colab. Acumularea succinatului și leziunea de ischemie-reperfuzie: la șoareci, dar nu la bărbați, un studiu în ischemie-reperfuzie renală. Am J Transplant. 2016;16:2741–2746.

30. Tretter L, Adam-Vizi V. Alfa-cetoglutarat dehidrogenază: o țintă și generatoare de stres oxidativ. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2005;360: 2335–2345.

31. Heikal AA. Coenzimele intracelulare ca biomarkeri naturali pentru activități metabolice și anomalii mitocondriale. Biomark Med. 2010;4:241–263.

32. Sun F, Dai C, Xie J, și colab. Probleme biochimice în estimarea raportului NAD/NADH liber citosolic. Plus unu. 2012;7:e34525.

    ---