Coagularea, receptorii activați de protează și boala renală diabetică: lecții de la șoarecii cu deficit de ENOS

oxid nitric sintază endotelialSe știe că disfuncția (eNOS) exacerbează progresia și prognosticulboli renale diabetice(DKD). Unul dintre mecanismele prin care se realizează acest lucru este că nivelurile scăzute de eNOS sunt asociate cu hipercoagulabilitatea, care favorizează leziunile renale. În cascada de coagulare extrinsecă, factorul tisular (factorul III) și factorii de coagulare din aval, cum ar fi factorul activ X (FXa), exacerbează inflamația prin activarea receptorilor activați de protează (PAR). Recent, s-a demonstrat că lipsa sau expresia redusă a eNOS la șoarecii diabetici, ca model de DKD avansat, crește nivelurile factorului de țesut renal și expresia PAR1 și 2 în rinichii lor. Mai mult, inhibarea farmaceutică sau ștergerea genetică a factorilor de coagulare sau PARameliorarea inflamațieiîn DKD la șoarecii lipsiți de eNOS. În această revizuire, rezumăm relația dintre eNOS, coagulare și PAR și propunem o nouă opțiune terapeutică pentru gestionarea pacienților cu DKD.

Cuvinte cheie:glomeruloscleroza diabetică; factor Xa;inflamaţie; factor tisular

CLICK AICI PENTRU A OBȚINE EXTRACT DE CISTANCHE ORGANIC NATURAL CU 25% ECHINACOSIDE ȘI 9% ACTEOSIDE PENTRU FUNCȚIA RENICALE

Introducere

Numărul de pacienţi cuboli renale diabetice(DKD) este în creștere la nivel mondial (de Boer și colab. 2011; Kainz și colab. 2015; Ogurtsova și colab. 2017). DKD este una dintre cauzele majore de mortalitate la pacienții cu complicații diabetice (Afkarian et al. 2013). În plus, DKD este progresivă și este cauza principală a bolii renale în stadiu terminal care necesită terapie de substituție renală (Gregg și colab. 2014; Liyanage și colab. 2015). În Japonia, nefropatia diabetică reprezintă mai mult de 39% dintre pacienții noi dializați (Nitta et al. 2020). Prin urmare, dezvoltareaterapeutic nousunt necesare opțiuni pentru a gestiona pacienții cu DKD.

sistem în patogeneza DKD. Hipercoagulabilitatea este asociată cu DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Un nivel crescut de fibrinogen în sânge s-a dovedit a fi asociat cu rata de filtrare glomerulară estimată scăzută, proteinurie ridicată și leziuni histologice severe și a fost un predictor al progresiei către boala renală în stadiu terminal (Dalla Vestra et al. 2005; Pan et al. al. 2018; Zhang et al. 2018). Unele studii au arătat o corelație între nivelul de D-dimer, un produs de degradare a fibrinei și disfuncția renală în DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Hipercoagulabilitatea în DKD este probabil determinată de mai mulți factori. De exemplu, sistemul renină-angiotensină-aldosteron activează factorul tisular (TF, factor III) și crește evenimentele trombotice (Dielis et al. 2005). În caz contrar, hiperglicemia, dislipidemia, inflamația sau disfuncția endotelială sunt implicate în starea pro-trombotică sub patogeneza DKD (Goldberg 2009).

Disfuncția endotelială este prezentă în DKD care progresează spre complicații microvasculare (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Producția deteriorată de oxid nitric sintază (eNOS) sau reducerea activității eNOS (de exemplu, fosforilarea afectată a eNOS) este un semn distinctiv al disfuncției endoteliale în DKD (Nakagawa și colab. 2011; Cheng și colab. 2012). Am arătat că o pierdere a expresiei eNOS a fost legată de creșterea nivelului TF și de activitatea sistemului de coagulare extrinsecă (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), care este strâns asociată cu evenimentele trombotice la pacienții cu rinichi cronic. boli (Kolachalama et al. 2018).

Pe lângă riscul crescut de evenimente trombotice, proteazele de coagulare, cum ar fi factorul activ FVII (FVIIa), factorul activ (FXa) și trombina, care sunt prezente în cascada de coagulare extrinsecă, mediază leziunile tisulare printr-un receptor activat de protează. Mecanism dependent de PAR (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). În această revizuire, rezumăm constatările obținute de la șoarecii diabetici fără eNOS și discutăm relația dintre calea coagulare-PAR, nivelurile eNOS șiPatogeneza DKD.

Factor tisular/Calea receptorilor activați de protează

Factorul tisular (TF), cunoscut sub numele de factor III, este o proteină transmembranară de 47 kDa care interacționează cu factorul VII (FVII) (Grover și Mackman 2018). Complexul TF/FVIIa este un activator al cascadei de coagulare extrinsecă și catalizează activarea FX și FIX. FXa și cofactorul V activat (FVa) formează un complex protrombotic care generează trombina. În cele din urmă, trombina transformă fibrinogenul în fibrină, ducând la formarea de trombi (Grover și Mackman 2018). TF este exprimat atât în ​​celulele musculare netede vasculare, cât și în fibroblastele adventițiale. În condiții inflamatorii, expresia sa este indusă în celulele endoteliale sau în celulele circulante, cum ar fi monocitele (Østerud și Bjørklid 2006).

Receptorii activați de protează (PAR) sunt membri ai superfamiliei receptorilor cuplați cu proteina G, care cuprinde patru proteine ​​PAR (PAR1-4). PAR-urile suferă clivaj de către proteaze la capătul N-terminal și sunt activate la legarea la un nou capăt N-terminal care conține un ligand legat. Cei patru membri ai PAR (PAR1-4) sunt activați de proteazele de coagulare specifice: complexul TF și FVIIa activează PAR2, factorul Xa activează atât PAR1, cât și PAR2, iar trombina activează PAR1, PAR3 și PAR4 (Camerer și colab. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier și Ruf 2012; Zhao și colab. 2014). Relația dintre TF, proteazele de coagulare și PAR este prezentată în Fig. 1.

Se știe că PAR-urile sunt exprimate pe scară largă în celulele renale și sunt implicate în patofiziologia leziunii renale. Atât PAR1 cât şi PAR2 sunt exprimate în celule endoteliale glomerulare, celule mezangiale şi celule tubulare renale derivate de la om sau şoarece; PAR2, PAR3 și PAR4 sunt exprimate în podocitele umane; PAR1, PAR3 și PAR4 sunt exprimate în podocitele murine (Tanaka și colab. 2005; Vesey și colab. 2005; Madhusudhan și colab. 2012; Dong și colab. 2015; Madhusudhan și colab. 2016).

Deși efectele nocive sau protectoare ale PAR înleziuni renaleau fost demonstrate, acumularea de date sugerează că PAR exacerba inflamația prin stimularea producției de citokine și chemokine (Rothmeier și Ruf 2012; Isermann 2017; Posma și colab. 2019). În concordanță cu această descoperire, agoniştii PAR1 și PAR2 promovează exprimarea mediatorilor inflamatori, cum ar fi proteina chemotactică monocitară 1 (MCP1) și inhibitorul activatorului de plasminogen-1 (PAI{-1) ​​și moleculele pro-fibrotice în endoteliul celulele tubulare, mezangiale și renale (Vesey și colab. 2005; Vesey și colab. 2013; Ellinghaus și colab. 2016; Waasdorp și colab. 2016; Oe și colab. 2019). În studiile in vivo, lipsa PAR1 sau prezența inhibitorilor PAR1 a redus inflamația în modelele de glomerulonefrită semilună sau de leziune obstructivă a rinichilor (Cunningham și colab. 2000; Waasdorp și colab. 2019; Lok și colab. 2020). În mod similar, efectele terapeutice ale inhibării PAR2 în leziunile renale au fost însoțite deinflamație redusăîn rinichi (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Polimorfismele endoteliale de sintază de oxid nitric în DKD

oxid nitric sintază endotelial(eNOS) este una dintre cele trei izoforme NOS și contribuie la producerea de NO în endoteliul vascular (Walford și Loscalzo 2003). NO produs de eNOS în endoteliul vascular joacă un rol crucial în reglarea relaxării vasculare, antiinflamației și prevenirea formării trombilor (Walford și Loscalzo 2003). Deteriorarea expresiei eNOS este asociată cu dezvoltarea DKD. Meta-analizele efectuate recent asupra oamenilor au arătat că G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) și intronul 4b/4a ​​(rs{{869109213) în genele eNOS (NOS3) sunt strâns asociate cu dezvoltarea DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). Dintre aceste variante, rolul polimorfismului G894T (Glu298Asp) în funcția eNOS a fost bine caracterizat. Producția redusă de NO sau acumulare de nitriți a fost indicată în celulele CHO transfectate cu 298Asp comparativ cu cele cu 298Glu (Noiri și colab. 2002). În mod colectiv, aceste rezultate indică faptul că producția redusă de NO prin disfuncția eNOS este importantă pentru progresia DKD la om.

Șoarecii diabetici care nu au eNOS ca model de nefropatie diabetică umană

Stabilirea unor modele preclinice de încredere, asemănătoare DKD umană, este esențială pentru studiul unor noi opțiuni terapeutice. Pe baza dovezilor care arată o asociere între polimorfismul eNOS și DKD, o serie de studii au demonstrat că modelele knock-out eNOS de tip I și tip II DM sunt unele dintre modelele de succes care imită DKD uman (Brosius et al. 2009; Azushima et al. al. 2018). S-a demonstrat că șoarecii diabetici induși de streptozotocină fără eNOS dezvoltă albuminurie severă, expansiune mezangială, îngroșarea membranei bazale glomerulare și hialinoză arteriolară, asemănătoare cu DKD umană (Nakagawa et al. 2007). În mod similar, șoarecii cu diabet de tip II (db/db) lipsiți de eNOS au prezentat glomeruloscleroză și albuminurie severă (Zhao et al. 2006).

TF crescut la șoarecii diabetici lipsiți de eNOS

NO inhibă formarea trombilor și agregarea trombocitelor (Walford și Loscalzo 2003). Deoarece a fost observată formarea de tromb glomerular la șoarecii diabetici lipsiți de eNOS (Nakagawa și colab. 2007), expresia afectată a eNOS este probabil asociată cu creșterea coagulării dependente de TF. Asocierea dintre eNOS și TF în DKD a fost abordată în rapoartele noastre anterioare (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (Fig. 2).

Reducerea sau lipsa expresiei eNOS crește activitatea renală a TF la șoarecii Akita diabetici. Am caracterizat expresia TF la șoareci Akita diabetici (Ins2Akita/+), un model de tip I DM, cu diferite niveluri de expresie a eNOS (eNOS+/+, eNOS+/-). și eNOS-/-) (Wang și colab. 2011a). Am descoperit că severitatea DKD a fost asociată cu o expresie redusă a eNOS. Excreția urinară de albumină, glomeruloscleroza și reducerea ratei de filtrare glomerulară au fost exacerbate în următoarea ordine: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Interesant, expresia și activitatea rinichilor TF au fost crescute în eNOS+/-; Ins2Akita/+ și eNOS-/-; Soareci Ins2Akita/+ comparativ cu cei din eNOS+/+; Ins2Akita/+ soareci. Depunerea de fibrină glomerulară a fost de asemenea remarcabilă în eNOS+/-; Ins2 Akita/+ și eNOS-/-; Ins2 Akita/+ soareci. În plus, expresia ARNm Tf renală a fost corelată cu severitatea bolii, excreția urinară de albumină șiinflamator renalexpresia citokinelor.

Dieta bogată în grăsimi și lipsa eNOS cresc în mod sinergic TF la șoarecii diabetici

Multe studii au demonstrat o legătură între obezitate și tromboză (Samad și Ruf 2013). De exemplu, reglarea în sus a căii TLR4-NF-kB în condiții de boală metabolică crește nivelurile de TF (Lv și colab. 2009; Owens și colab. 2012; Rogero și Calder 2018). În plus, palmitatul de acid gras saturat induce eliberarea histonei H3 prin mecanisme dependente de calea ROS și JNK și histonele extracelulare, care cresc expresia TF în monocite (Shrestha et al. 2013). Concentrându-se pe relația dintre coagulare, eNOS și dislipidemie, studiul nostru anterior a demonstrat efectele combinate ale deficienței eNOS și ale unei diete bogate în grăsimi asupra expresiei TF (Li et al. 2010). În studiu, șoarecii eNOS-null au fost tratați cu STZ în doză mică pentru a dezvolta DM și au fost hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi. Lipsa expresiei eNOS a crescut excreția urinară de albumină și leziunile histologice, care au fost și mai mult exacerbate de o dietă bogată în grăsimi. Expresia și activitatea TF au fost crescute în rinichii de șoarece din cauza lipsei exprimării eNOS și a unei diete bogate în grăsimi într-o manieră sinergică. În mod interesant, o creștere a nivelului de TF imunoreactiv a fost demonstrată prin experimente de colocalizare cu un marker glomerular monocite/macrofag.

Anticorpii neutralizanți împotriva TF ameliorează inflamația la rinichii diabetici la șoarecii eNOS-Knockout

O creștere a coagulării dependente de TF este asociată cu o inflamație crescută (Witkowski et al. 2016). S-a ameliorat inhibarea sistemului de coagulare dependent de TFboli inflamatorii, cum ar fi sepsisul indus de LPS (Pawlinski et al. 2010). Pentru a elucida legătura cauzală dintre inflamație și TF în DKD, am examinat efectul pe termen scurt al anticorpilor de neutralizare împotriva TF asupra inflamației rinichilor diabetici la șoarecii cu deficit de eNOS (Li et al. 2010). Rezultatele au arătat că administrarea de anticorpi anti-TF a redus semnificativ nivelurile de expresie renală ale genelor legate de inflamație și fibroză, cum ar fi ARNm Tnfa, Ccl2, Tgfb și Col4 în rinichii de șoarece la patru zile după neutralizarea TF.

Inhibitorul de coagulare FXa ameliorează leziunea renală la șoarecii diabetici lipsiți de eNOS

Coagularea FXa, situată în aval de TF/VIIa, contribuie, de asemenea, la inflamație prin calea dependentă de PAR. Rolul său în DKD a fost demonstrat în mai multe modele animale. Sumi și colab. (2011) au demonstrat că fondaparinux, un inhibitor de FXa, a redus nivelul proteinelor urinare, hipertrofia glomerulară și depunerea de fibrină la șoarecii db/db. Efectul terapeutic al inhibării FXa la șoarecii DKD fără eNOS a fost demonstrat de grupul nostru (Oe et al. 2016). Edoxaban (50 mg/kg/zi), un inhibitor oral de FXa, a fost administrat la eNOS-/-; Soareci Ins2Akita/+ timp de trei luni, iar rezultatele au arătat ameliorarea leziunilor histologice, cum ar fi proliferarea matricei mezangiale. Nivelurile de expresie ale genelor inflamatorii în rinichi au fost reduse de edoxaban (Tabelul 1). FXa activează atât PAR1, cât și PAR2. Pentru a elucida mecanismul leziunii renale mediate de FXa, am demonstrat că efectele antiinflamatorii ale inhibitorilor de FXa sunt similare cu cele găsite la șoarecii PAR2-/- și șoarecii PAR{2-/- cu inhibitori FXa. . Aceste descoperiri au sugerat că FXa a provocat probabil inflamație printr-un mecanism dependent de PAR2-în DKD. În schimb, edoxabanul nu a îmbunătățit leziunea glomerulară în eNOS+/+; Șoarecii Ins2Akita/+, sugerând că efectul terapeutic al inhibării FXa a fost asociat cu hipercoagulabilitatea dependentă de eNOS la șoarecii cu diabet de tip I.

Alți factori de coagulare în DKD

Deoarece trombina vizează PAR1, care progresează inflamația vasculară (Chen și Dorling 2009), trombina probabil exacerbează DKD. Cu toate acestea, rolurile protectoare sau dăunătoare ale trombinei în patogeneza DKD au fost demonstrate; trombina în doză mică (50 pM) a prevenit, în timp ce trombina în doză mare (20 nM) a agravat, apoptoza indusă de glucoză în podocite (Wang et al. 2011b). Efectele inhibitorilor de trombină, cum ar fi dabigatranul, asupra șoarecilor diabetici lipsiți de eNOS ar trebui elucidate în viitor.

Fibrinogenul este implicat în diferite stări inflamatorii. Interesant este că reducerea parțială sau absența fibrinogenului a fost benefică pentru modelele de ischemie-reperfuzie renală sau pentru fibroza obstructivă a rinichilor (Sörensen et al. 2011; Craciun et al. 2014). Deoarece depunerea de fibrină glomerulară este crescută la șoarecii diabetici lipsiți de eNOS (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), elucidarea rolului său în patogeneza DKD merită cercetări suplimentare.

Exprimarea PAR1 și PAR2 la șoarecii diabetici lipsiți de eNOS

Expresia crescută a PAR este asociată cu leziuni renale. Noi și alții am demonstrat că nivelurile de expresie ale ARNm Par1 și/sau Par2 au fost crescute la modelele animale cu nefropatie diabetică, leziune renală indusă de ade nouă, fibroză renală obstructivă și leziune renală indusă de cisplatină (Chung et al. 2013; Hayashi). et al. 2016; Oe et al. 2016; Watanabe et al. 2019). În plus, nivelurile de proteină PAR2 glomerulară au fost crescute la șoarecii db/db, un model de tip II DM (Sumi et al. 2011). Am demonstrat asocierea dintre expresia PAR și deficiența eNOS la șoarecii diabetici (Oe et al. 2016). Nivelul de expresie al ARNm Par1 a fost semnificativ mai mare în eNOS-/-; Soareci Ins2Akita/+ decât în ​​eNOS−/−; Ins2Akita/+ și șoareci non-DM. În mod similar, expresia Par2 a fost semnificativ mai mare în eNOS-/-; Șoarecii Ins2Akita/+ decât la șoarecii non-DM. În schimb, nivelurile de ARNm Par4 nu au diferit între genotipuri. Lipsa eNOS exacerbează inflamația în DKD (Wang și colab. 2011a). Deoarece citokinele proinflamatorii cresc PAR-urile (Nystedt et al. 1996), inflamația crescută cauzată de lipsa eNOS probabil induce expresia Pars renală în DKD. În mod colectiv, rezultatele studiilor noastre au sugerat că nivelurile de expresie ale PAR1 și PAR2, similar cu cazul TF, au fost crescute în rinichii diabetici atunci când eNOS lipsea (Fig. 2).

Deleția PAR2 a ameliorat leziunea renală diabetică la șoareci cu eNOS redus

Noi și alții am abordat rolul PAR2 în DKD în studiile anterioare. Deleția Par2 nu a afectat leziunea glomerulară la șoarecii Akita diabetici de tip sălbatic (Ins2Akita/+) cu eNOS (Oe et al. 2016). În plus, șoarecii diabetici induși de STZ fără PAR2 au prezentat albuminurie redusă în comparație cu șoarecii diabetici de tip sălbatic, dar expansiunea mezangială a crescut (Waasdorp și colab. 2017). În mod colectiv, aceste rezultate demonstrează că nu există efecte terapeutice ușoare ale inhibării PAR2 asupra leziunii renale în modelele precoce și ușoare de DKD. În schimb, am demonstrat efectele deficienței PAR2 asupra DKD la șoarecii Akita diabetici cu expresie redusă a eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) (Oe et al. 2016). Lipsa PAR2 a redus semnificativ nivelurile de excreție urinară de albumină, expansiunea mezangială și grosimea GBM. Nivelurile de expresie ale genelor proinflamatorii și legate de fibroză, inclusiv Tnfa, Tgfb și Col4, au fost, de asemenea, reduse în rinichii de șoarece. Aceste constatări sugerează că PAR2 este patogen nu la început, ci în leziunea glomerulară diabetică relativ avansată cauzată de deficiența eNOS (Tabelul 1).

Serviciul de asistență al Wecistanche-Cel mai mare exportator de cistanche din China:

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel:+86 15292862950

Cumpărați pentru mai multe detalii despre specificații:

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