Hemul se acumulează în rinichi și exacerbează leziunea acută a rinichilor provocând depunerea de hemoglobină și toxicitatea fierului tubular proximal

Articolul pe care îl studiem astăzi este un articol publicat în Kidney International de echipa profesorului Xiaoming Fan de la Universitatea din Toronto, Școala de Medicină, în iulie 2022: Hemopexina se acumulează în rinichi și se agravează leziunea acută a rinichilor prin depunerea de hemoglobină și exacerbarea toxicității fierului. în tubii proximali

Faceți clic pentru a cistanche herba pentru boli de rinichi

În leziunea renală acută (AKI) legată de hemoliză, hemoragie și transfuzie de sânge, există adesea hemoglobină liberă sau hem, iar fierul cu activitate catalitică poate avea potențiale efecte toxice. Hemul liber poate fi curățat de hemopexină (Hpx), dar rolul său în AKI rămâne controversat.

Cercetătorii au folosit un model AKI indus de cisplatină și șoareci knockout (KO) Hpx pentru a investiga rolul Hpx în AKI și pentru a determina în continuare localizarea țesutului și semnificația funcțională a depunerilor de Hpx în rinichi după AKI.

figura 1

     To study the renal accumulation of Hpx in AKI, the researchers first induced AKI in Hpx WT and KO mice with cisplatin and evaluated the accumulation of Hpx in the kidney. After cisplatin-induced AKI, renal Hpx protein in Hpx WT mice increased by an average of 2.5-fold (Fig. 1A–B). In contrast, Hpx KO mice did not express Hpx either at baseline or after cisplatin induction. On this basis, the researchers further detected Hpx in plasma and its mRNA expression in the liver and kidney and found that plasma Hpx increased significantly after cisplatin-induced AKI (Fig. 1C). Furthermore, after cisplatin-induced AKI, the expression of Hpx mRNA was increased >2000-pliu în ficat, dar nu a fost modificat semnificativ în rinichi (Fig. 1D).

figura 2

imaginea 3

Am evaluat rolul funcțional al Hpx în AKI și am constatat că Hpx WT a avut scoruri medii mai mari ale leziunilor renale decât Hpx KO într-un model AKI indus de cisplatină (Fig. 2A-B). Apoi, anchetatorii au evaluat creatinina plasmatică și au descoperit că creatinina plasmatică a fost crescută la șoareci după AKI indusă de cisplatină (Fig. 2C). Măsurarea azotului ureic din plasmă în WT și KO după tratamentul cu cisplatină a confirmat că șoarecii WT după leziunea renală AKI indusă de cisplatină (Fig. 2D). În plus, am descoperit că AKI a indus expresia Kim-1 și HO-1, dar expresia a fost atenuată în Hpx KO (Fig. 3B-C), oferind dovezi suplimentare pentru atenuarea leziunii renale. la șoarecii Hpx KO.

Figura 4

Anchetatorii au colorat rinichii pentru hemoglobină (Hb) și markerul celulelor tubulare proximale Megalin și au descoperit că Hb a fost depus în tubii proximali în acest model AKI (Fig. 4A-B). Cu toate acestea, la șoarecii Hpx KO, zona de colocalizare pozitivă a fost semnificativ mai mică decât la șoarecii WT AKI, sugerând că depunerea renală de Hb la șoarecii AKI induși de cisplatină este dependentă de Hpx. Apoi, am măsurat Hb liber celular din plasmă și am constatat că nivelurile de Hb liber celular din plasmă au fost crescute atât la șoarecii WT, cât și la KO în AKI indusă de cisplatină (Fig. 4C).

Nu a existat o diferență semnificativă în nivelurile de expresie a ARN-ului Hb renal între cele două grupuri, ceea ce sugerează că depunerea de Hb în rinichi provine mai degrabă din circulația sistemică decât din producția endogenă. Nivelurile de 4-HNE (un marker utilizat în mod obișnuit al peroxidării lipidelor și feroptozei în țesutul renal după AKI indusă de cisplatină) au fost semnificativ mai mari la șoarecii WT decât la șoarecii KO (Fig. 4D, E). Rezultatele de mai sus sugerează că hemoglobina se acumulează în tubii proximali renali într-o manieră dependentă de Hpx după AKI indusă de cisplatină.

Figura 5

Figura 6

Folosind celulele HK-2 ale liniei celulare tubulare proximale, studii suplimentare ale interacțiunii Hb și Hpx in vitro au arătat că Hb și Hpx s-au co-localizat și au apărut pe membrana celulară (Fig. 5A). În plus, combinația de Hb și Hpx a dus la mai multe depuneri de Hb pe celulele HK-2 (Fig. 5B). Și combinația de Hb și Hpx poate duce la exagerarea speciilor reactive de oxigen (ROS) induse de Hb (Fig. 6A). Important este că Hpx singur nu a avut efecte nocive. La 24 de ore după tratamentul cu Hb și Hb combinat cu Hpx, celulele au prezentat apoptoză evidentă (Figura 6B) și necroză (Figura 6C), în special în Hb combinat cu grupul Hpx. Observarea celulelor tratate la microscop cu fluorescență a arătat că celulele din grupul Hb plus Hpx au fost necrotice (Fig. 6D). Apoi, cercetătorii au folosit celule epiteliale tubulare proximale renale umane de cultură primară RPTEC pentru a demonstra efectul Hpx în leziunile celulare induse de hb, iar rezultatele au arătat că combinația de Hpx și Hb a crescut semnificativ RPTEC indus de Hb după 24 de ore de tratament ROS. , apoptoză și necroză (Fig. 6E-G).

Figura 7

Fierul activ este un mediator cheie al toxicității induse de Hb. În celulele HK-2 tratate cu Hb și Hpx, am demonstrat că Hb plus ROS indus de Hpx ar putea fi inhibat de chelatorul de fier DFO și inhibitorul de feroptoză Fer-1 (Fig. 7A). O evaluare suplimentară a efectului protector al DFO asupra AKI indusă de cisplatină la șoarecii WT și KO a constatat că DFO a atenuat leziunea renală la șoarecii Hpx WT după AKI indusă de cisplatină. Cu toate acestea, în comparație cu Hpx WT, afectarea rinichilor a fost redusă la șoarecii Hpx KO, în timp ce efectul protector al DFO a fost pierdut la șoarecii Hpx KO (Fig. 7B-C). Aceste experimente sugerează că DFO protejează împotriva leziunilor mediate de Hpx în AKI și că acumularea renală de Hpx este o sursă de fier reactiv în AKI.

În concluzie, acumularea de hemopexină în rinichi în modelele AKI agravează leziunea renală, iar inhibarea acumulării de hemopexină renală sau țintirea feroptozei poate fi benefică pentru AKI.