Nicotina exacerba leziunile renale induse de tacrolimus prin moartea celulară programată
Mar 23, 2022
A lua legatura:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
Yu Ji Jiang, Sheng Cui, Kang Luo, Jun Ding
INTRODUCERE
În ciuda descoperirii de noi imunosupresoare, tacrolimus (TAC) rămâne piatra de temelie a regimurilor imunosupresoare în transplantul de organe solide. Cu toate acestea, utilizarea pe termen lung a TAC crește riscul de efecte adverse (de exemplu, nefrotoxicitate, neurotoxicitate, infecții, afecțiuni maligne, diabet și tulburări gastrointestinale) [1]. Printre acestea, acuterinichirăniresau nefrotoxicitatea cronică TAC a fost raportată la 46 la sută dintre primitorii de transplant pulmonar [2] și 22,4 la sută dintre primitorii de transplant de rinichi [3]. În timp ce acutărinichirănireeste considerată reversibilă după reducerea dozei de TAC sau o retragere completă, nefrotoxicitatea cronică, care duce la pierderea alogrefei, este ireversibilă. Nefrotoxicitatea cronică TAC se caracterizează prin glomerulopatie, hialinoza arteriolelor aferente și fibroza tubulointerstițială în dungi (TIF) [4]. Deși mecanismul exact al acestei dileme clinice rămâne necunoscut, recent am demonstrat că inflamația cauzată de stresul oxidativ, factorul de creștere transformator 1 (TGF- 1) și moartea celulară programată pot fi actori importanți [5]. Fumatul este o provocare critică pentru sănătatea publică și o povară financiară a societății, care reduce calitatea vieții. Rapoartele epidemiologice arată că în prezent există peste un miliard de fumători de țigări în întreaga lume și șase milioane de decese anual din cauza consumului de tutun. Aceste rate sunt în creștere, în special în țările în curs de dezvoltare sau nedezvoltate [6]. Este bine cunoscut faptul că fumatul este un factor de risc pentru diferite tipuri de cancer, evenimente cardiovasculare (infarct miocardic și accident vascular cerebral) și boli pulmonare obstructive. În rinichi, fumatul crește severitatea disfuncției renale la pacienții cu diabet zaharat, hipertensiune arterială, polichistic.rinichiboala, și post-transplant de rinichi [7]. Mai mult, fumatul poate provoca, de asemenea, leziuni renale de novo chiar și într-o populație sănătoasă fără boală renală cronică preexistentă (IRC) [8]. Acest studiu a urmărit să evalueze: (1) dacănicotină(NIC), o componentă toxică primară a fumatului, agravează leziunea renală indusă de TAC; și, dacă da, (2) ce mecanism reprezintă NIC(nicotină)-nefrotoxicitate accelerată.
cistanches herba poate ameliora funcția rinichilor
REZULTATE
Efectul NIC(nicotină)asupra parametrilor de bază
Tabelul 1 prezintă efectele NIC(nicotină)asupra parametrilor de bază în loturile experimentale. Ambele NIC(nicotină)și TACcrește UV (poliurie), care a fost crescut în continuare de NIC(nicotină)și tratamentul TAC. Nici NIC(nicotină)nici TAC nu a prevenit pierderea BW. Excreția proteinelor din urină, Scr, BUN și Cys-C au fost semnificativ mai mari în ambele NIC(nicotină)și grupurile TAC în comparație cu grupul VH; aceste niveluri au crescut în continuare odată cu combinarea celor două medicamente, ceea ce implică faptul că NIC(nicotină)accelerează disfuncția renală indusă de TAC. Nu au existat diferențe semnificative între grupuri SBP. Tratamentul cu TAC de patru săptămâni a crescut concentrația de TAC din sânge la 11,0±og ng/mL, în timp ce NIC(nicotină) did not influence blood TAC concentration(12.8±15 ng/mL,p>o.o5 vs. TAC).În plus, tratarea șobolanilor normali cu NIC(nicotină)a rezultat în concentrația de cotinină în ser și urină crește cu 56,5±17 ng/mL și, respectiv, cu 8;6±192,6 ug/zi. Aceste concentrații de cotinină în ser și urină le imită pe cele observate la oamenii care sunt fumători activi [13].
Tabelul 1. Efectul NIC(nicotină)asupra parametrilor funcționali
Efectul NIC(nicotină)asupra histopatologiei în nefrotoxicitatea cronică TAC
Nefrotoxicitatea cronică TAC se caracterizează prin caracteristici histologice unice, inclusiv TIF în dungi și glomerulopatie. Prin colorare histologică și microscopie electronică, am constatat că leziunea glomerulară cauzată de TAC se manifestă prin îngroșarea subsolului glomerular și ștergerea proceselor podocitelor piciorului (Fig. IA, IC și D), acest lucru se poate lega de creșterea excreției de proteine urinice. Pe analizele cantitative, atât NIC(nicotină)și TAC a crescut zona mezangială fracțională, cu o creștere suplimentară observată în NIC(nicotină)și grupul TAC. Schimbările majore ale nefrotoxicității cronice TAC au fost limitate la zonele tubulointerstițiale, așa cum sunt delimitate de depunerea fibroasă tubulointerstițială, atrofia tubulară și fibroza în dungi (Fig. 1B, 1E și F). Cifrele arată clar că scorul TIF în NIC(nicotină)plus TACgroup a fost mai mare decât în oricare dintre NIC(nicotină)grup sau grupul TAC.
Figura 1. Fotomicrografii reprezentative ale acidului periodic Schiff (PAS)(A), tricromul Masson (B), microscopia electronică cu transmisie (CF) și analiza cantitativă a leziunii glomerulare și a fibrozei tubulointerstițiale (TIF); (C) îngroșarea membranei bazale glomerulare (săgeți); (D) ștergerea piciorului podocului procese (săgeți);(E)umflarea tubulointerstițiului și depunerea extinsă de colagen (împrăștie);(F) tubuli atrofiați (săgeți).VH, vehicul; NIC(nicotină), nicotină; TAC, tacrolimus. p
Efectul NIC(nicotină)asupra expresiei citokinelor profibrotice în nefrotoxicitatea cronică TAC
Prezentul studiu a căutat să compare expresia citokinei profibrotice TGF- 1 și CTGF și componenta matricei extracelulare (ECM) a ig-h; între grupurile experimentale. În concordanță cu constatările TIF, NIC(nicotină)supraexpresia crescută indusă de TAC a TGF- 1profibrotic și CTGF și ECM ig-h3 (Fig.2)
Figura 2. Fotomicrografii reprezentative ale analizei imunoblotpentru (A) factorul de creștere transformator 1 (TGF-B1), (B TGF- -gena indusă-h (ig-h3) și (C) factorul de creștere a țesutului conjunctiv (CTGF). Sunt reprezentate valorile pentru expresia proteinei folosind grupul vehicul (VH) ca referință de 100% și normalizat la actină(nicotină), nicotină;TAC,tacrolimus. 3p
Efectul NIC(nicotină)asupra inflamației în nefrotoxicitatea cronică TAC
Pentru a defini efectul NIC asupra inflamației în leziunile renale induse de TAC, am studiat expresia mediatorilor proinflamatori și a genelor legate de piroptoză prin imunoblot și imunohistochimie. Fig. 3 a arătat că tratamentul cu TAC a reglat în plus expresia citokinelor legate de piroptoză (ⅡL-1, IL{-18 și NLRP3) și MCP-1, rezultând ED-1-pozitiv. infiltrarea celulară și creșteri suplimentare au fost găsite printr-un tratament combinat al NIC(nicotină)și TAC.
Figura 3. Fotomicrografii reprezentative ale imunohistochimiei pentru displazia ectodermică-1 (ED-1)(A) și analiză de imunoblotare pentru citokinele proinflamatorii (B). VH, vehicul; NIC(nicotină), nicotină; TAC, tacrolimus; MCP-1, proteină chemotactică a monocitelor-1;IL, interleukină; NLRP3, proteină care conține domeniul pirinei receptorului asemănător NOD3. p
Efectul NIC(nicotină)asupra stresului oxidativ în nefrotoxicitatea cronică TAC
După cum se arată în Fig.4, cronică(nicotină)Tratamentul TAC este strâns asociat cu un dezechilibru între enzimele oxidante și antioxidante [12,14. Analiza imunoblotting a arătat că NIC a suprareglat expresia NOX-2 și NOX{-4 indusă de TAC, dar a suprimat expresiile SOD1 și SOD2. În plus, nivelurile serice și urinare de 8-OHdG, un marker de stres oxidativ, au fost mai mari în grupurile NIC și TAC comparativ cu grupul VH și cele mai mari în grupul NIC plus TAC. Aceste constatări implică un efect sinergic al NIC și TAC asupra stresului oxidativ în acest model.
Figura 4. Fotomicrografii reprezentative ale analizei imunoblotting ale unei serii de proteine legate de stresul oxidativ (A) și ser (B) și urinar (C)Concentrații de 8-hidroxi-2'-deoxiguanozină (8-OHdG). VH, vehicul; NIC(nicotină), nicotină; TAC, tacrolim-us; SOD, superoxid dismutază; NOX,NADPH oxidaza.Bp
Efectul NIC(nicotină)asupra morții celulare programate în nefrotoxicitatea cronică TAC
Fie moartea celulară programată de tip I (apoptoză), fie de tip II (autofagie), este implicată în patogeneza leziunii renale cronice induse de TAC [1s]. Folosind testul TUNEL, am observat că cele mai multe celule TUNEL-pozitive sau corpuri apoptotice au fost localizate în celulele epiteliale tubulare și celulele endoteliale vasculare interstițiale, unde atrofia tubulară și TIF tipic au progresat (Fig. 5A). Analiza cantitativă a arătat că atât NIC(nicotină) și TAC a crescut semnificativ celulele TUNEL-pozitive în comparație cu grupurile VH; acest lucru a fost mai pronunțat în grupul NIC plus TAC. La nivel molecular, adăugarea de NIC(nicotină)la șobolani tratați cu TAC a dus la o dereglare semnificativă a Bcl-2/Bax și a scindat expresia caspazei-3 spre moartea celulei (Fig. 5B). În plus, microscopia electronică a arătat că tratamentul cu TAC a indus o formare abundentă de compartimente autofagice, cum ar fi vacuolele autofagice inițiale (AVi), vacuolele autofagice degradative (Avd) și mitofagia (o formă de autofagie selectivă) în NIC, TAC și NIC. plus grupuri TAC (Fig. 6). Imunoblotarea cantitativă a arătat că supraexprimarea proteinelor p62, LC3B, PINK1 și Parkin observate în rinichii de șobolan tratați cu TAC a fost crescută în continuare cu NIC (Fig. 6G și 6H).
Figura 5. Fotomicrografii reprezentative ale testului dUTP-biotin nick end labeling (TUNEL) mediat de TdT(A) și analiza imuno-blotting pentru genele care controlează apoptoza (B).Nicotinătratamentul crește celulele TUNEL-pozitive (săgeți) în rinichii de șobolan tratați cu tacro-limus.VH, vehicul; NIC(nicotină),nicotină; TAC, tacrolimus; Bcl, limfom cu celule B; Bax, Bcl2-asociat X. p
Efectul NIC(nicotină)asupra disfuncției mitocondriale în nefrotoxicitatea cronică TAC
Prin microscopia electronică cu transmisie, am observat în mod clar că atât NIC(nicotină)și TAC a distrus arhitecturile mitocondriale, așa cum este ilustrat prin dimensiunea și numărul redus de mitocondrii, cristae dezorganizate, vacuolizarea, fuziunea, formarea mitofagiei și mitocondriile împărțite în fisiune cu două sau trei organele fiice) (Fig.6). Rezultatele analizei cantitative au arătat că NIC(nicotină) tratamentul a scăzut și mai mult numărul și dimensiunea mitocondriilor în comparație cu tratamentul NIC sau TAC singur. Analiza imunoblotting a arătat că dereglarea proteinelor mitocondriale (OPA1 și Drpi) indusă fie de Nicor TAC a fost exacerbată prin administrarea concomitentă de NIC și TAC (Fig. 6).
Figura 6. Micrografii electronice cu transmisie reprezentative ale autofagiei și morfologiei mitocondriale(AF), analiză de imunoblotare (G, H) și cuantificarea numărului și mărimii mitocondriale în fiecare grup de tratament. (A) Formarea autofagiei în rinichi de tacrolimus (TAC) și/saunicotinășobolani tratați cu (NIC) (săgeată); (B) un compartiment autofagic care conține mitocondrii rinichii „TAC și/sau NIC(nicotină)șobolani tratați (mitofagie, săgeată); (C) mitocondrii normale; (D) număr redus de mitocondrii în rinichii TAC și/sau NIC(nicotină)șobolani tratați;(E) fuziunea mitocondrială observată în rinichii șobolanilor tratați cu TAC și/sau NIC (cerc); (F) mitocondrie împărțită în două sau mai multe organite fiice în rinichii șobolanilor tratați cu TAC și/sau NIC (fiziune, cerc) . VH, vehicul;LC3B, lanț ușor 3B;PINK1, fosfat și omolog de tensiune șters pe kinaza 1 indusă de cromozomul zece;OPA, proteină de atrofie optică; Drp, proteină legată de dinamină.p
fisetindesprerinichi
Efectul NIC(nicotină)asupra stresului reticulului endoplasmatic în nefrotoxicitatea cronică TAC
După cum se arată în Fig.7, Nicor TAC a indus degranularea ribozomilor, cisternele deconectate și dilatate și vacuolizarea peroxizomului în reticulul endoplasmatic (ER), în timp ce structura netedă a ER a rămas aproape normală (Fig.7B). Analiza imunoblotting a arătat că fie NIC(nicotină)sau TAC a crescut expresia genelor ER legate de stres, inclusiv CHOP, Bip, IRE-1 și ATF{-6, dar expresia lor a fost crescută și mai mult prin combinarea celor două (Fig.7C).
Figura 7. Fotomicrografii reprezentative ale microscopiei electronice de transmisie (A, B) și analizei imunoblotării genelor legate de stresul reticulului endoplasmatic (ER) (C).(A) ER rugoasă normală (săgeți); (B) degranularea ribozomilor, cisterne deconectate și dilatate și dilatarea veziculelor ER rugoase înnicotină(NIC) și/sau rinichi de șobolan tratat cu tacrolimus (TAC). VH, vehicul;CHOP, proteină omoloagă C/EBP;Bip, proteină imunoglobulină de legare; IRE-1c,proteina care necesită inositol-1c; ATF, factor de transcripție activator. p< o.01="" vs.vh,="">
DISCUŢIE
Fumatul de țigară este un important factor de risc modificabil pentru progresia BRC atât la populațiile sănătoase, cât și la pacienții cu boli de bază (de exemplu, diabet, hipertensiune arterială). Studiile clinice arată că fumatul crește excreția urinară de albumină și afectează negativ funcția rinichilor [16]; în plus, renunțarea la fumat poate îmbunătăți proteinuria la pacienții cu CKD și diabet de tip 2 și poate încetini progresia către boală renală în stadiu terminal[1-,18]. În plus, fumatul fie al primitorului, fie al donatorului contribuie la episoade de respingere și nefropatie cronică de alogrefă, ducând la pierderea alogrefei în transplantul de rinichi [19,2o]. Aceste efecte dăunătoare ale fumatului (NIC(nicotină))sunt oglindite de studiile pe modele de rozătoare de nefrectomie s/6[2al și nefropatie diabetică [o]. În studiul de față, am constatat că NIC(nicotină)suprafața mezangială fracțională indusă de TAC și TIF agravate. Aceste modificări patologice au dus la o afectare mai pronunțată a funcției renale și la creșterea excreției urinare de proteine. Pe baza acestor rezultate și a altor rapoarte, sugerăm că fumatul de țigară poate accelera pierderea alogrefei renale la primitorii de transplant care primesc imunosupresoare pe bază de TAC.
Inflamația joacă un rol esențial în evoluția nefrotoxicității cronice TAC, deoarece precede cicatricile renale în curs. Mediatorii proinflamatori crescuti, ca răspuns la stimuli dăunători, pot recruta celule inflamatorii, care, la rândul lor, supraexprimă citokine proinflamatorii și profibrotice, cum ar fi chemoatractanții, moleculele de adeziune și TGF- 1. Recent, am demonstrat că inflamazomul dependent și independent de NLRP3- este implicat în patogeneza nefrotoxicității cronice TAC [s]. Rezultatele noastre arată că administrarea NIC(nicotină)la șobolanii tratați cu TAC amplifică expresia genelor legate de piroptoză (NLRP3, IL{3}} și I-18), mediatorii proinflamatori MCP-1 și citokinele profibrotice TGF- și CTGF, conducând la afluxul excesiv de celule ED-1-pozitive și la reglarea ig-h; aceste răspunsuri reflectă severitatea leziunilor glomerulare și tubulare. Descoperirile noastre sunt în concordanță cu cele ale lui Arany și colab.[22]și Agarwal și colab.[23], care au arătat efectele NIC asupra inflamației renale și fibrozei.
Deși NIC(nicotină)exacerbarea pe bază de nefrotoxicitate cronică a TAC în acest model poate fi multifactorială, este probabil legată de impactul stresului oxidativ. Este bine cunoscut faptul că tratamentul cronic cu TAC este strâns asociat cu hipoxia asociată arteriolopatiei aferente, care se leagă ulterior de stresul oxidativ, care la rândul său activează supraexprimarea profibrotică a TGF- 1, ducând la fibroză. Acest construct este susținut de observația că terapiile antioxidante (de exemplu, coenzima Q10) atenuează expresia TGF- 1 și TIF prin păstrarea integrității mitocondriale în nefrotoxicitatea cronică TAC 24]. Recent, dovezi copleșitoare din studiile in vitro demonstrează o interrelație între expunerea cronică la NIC și stresul oxidativ într-o varietate de leziuni renale [o,25,26. Aici, am descoperit că NIC crește nivelurile 8-OHdG serice și urinare și crește expresia proteinei oxidante, în timp ce suprimă expresia proteinelor antioxidante, crescând astfel stresul oxidativ indus de TAC, precum și fibroza. Într-adevăr, agravarea NIC a rinichilor tratați cu TAC în acest studiu poate fi atribuită stresului oxidativ.
cistanche disfuncție erectilă
De asemenea, este posibil ca atât apoptoza (moartea celulară programată de tip I) cât și autofagia (moartea celulară programată de tip II) să fie implicate în NIC(nicotină)-nefrotoxicitate TAC cronică accelerată. După cum s-a ilustrat anterior, NIC induce direct apoptoza podocitelor și celulelor tubulare proximale renale [27,28]; de asemenea, induce indirect moartea celulelor apoptotice prin stresul oxidativ[2g] sau activarea TGF- 1[22].NIC(nicotină)poate induce, de asemenea, autofagie în celulele stelate pancreatice Bo], miocite cardiace de șoarece neonatal 31] și celulele musculare netede vasculare 32]. Astfel, stresul oxidativ și moartea celulară programată sunt interdependente. Folosind testul TUNEL și microscopia electronică, am observat în mod clar că NIC a crescut semnificativ numărul de celule TUNEL-pozitive în celulele epiteliale tubulare, celulele endoteliale vasculare interstițiale și compartimentele autofagice în rinichii de șobolan tratați cu TAC. Aceste modificări morfologice au fost însoțite de dereglarea genelor legate de apoptoză sau autofagie în rinichii de șobolan, ducând la moartea celulelor. Aceste dovezi cumulate sugerează că NIC(nicotină)în sine nu numai că induce stresul oxidativ și moartea celulară programată, dar promovează și efectul advers al TAC asupra rinichilor, ducând la disfuncție renală și leziuni arhitecturale, așa cum s-a raportat anterior în modelele de nefropatie diabetică indusă de streptozotocină (STZ) [o] și CKD ( s/6 nefrectomie) B3].
În plus, organele intracelulare originate de stresul oxidativ, cum ar fi disfuncția mitocondrială și stresul ER, joacă un rol critic în integritatea nefrotoxicității cronice TAC, declanșează stresul ER și dereglează genele mitocondriale și de control al stresului ER, iar efectele sunt agravate de tratamentul combinat cu cele două. . Astfel, deteriorarea fitnessului mitocondrial și stresul ER pot explica efectul NIC(nicotină) asupra leziunii renale induse de TAC
Studiul nostru a arătat că NIC(nicotină)la o doză de 15 mg/kg agravează leziunea renală indusă de TAC prin stres oxidativ, inflamație și moarte celulară programată, în concordanță cu studiile anterioare [27,37,38]. Cu toate acestea, alții au observat constatări opuse. Sadis et al.Bg] au arătat că NICat o doză de o.s mg/kg protejează rinichiul de leziuni de ischemie/reperfuzie prin calea antiinflamatoare colinergică. Un alt studiu al lui Agarwal et al.[23] a raportat că tratamentul oral pe termen lung cu NIC(nicotină)(28 de săptămâni) conferă efecte renoprotective la un model de proteinurie spontană de șobolan (șobolani Munchen-Wistar-Frömter). Motivele acestei discrepanțe în rolul NIC pe rinichi sunt necunoscute, dar pot depinde de doza NIC, durata tratamentului medicamentos sau modelul rozătoarelor. Sunt necesare studii suplimentare pentru a rezolva aceste probleme. Acest studiu demonstrează în mod clar că NIC exacerbează leziunea renală indusă de TAC într-un model de șobolan de nefrotoxicitate cronică TAC. Agravarea stresului oxidativ și moartea celulară programată poate fi un mecanism care stă la baza efectelor dăunătoare ale NIC. Descoperirile noastre oferă o perspectivă mai bună asupra impactului fumatului în rândul primitorilor de transplant.
cistamche în funcția rinichilor
REFERINȚE
1. Bentata Y. Tacrolimus: 20 de ani de utilizare în transplantul de rinichi adulți: ce ar trebui să știm despre nefrotoxicitatea acestuia. Organe Artif 202044140-152.
2. Sikma MA, Hunault CC, van de Graaf EA, et al. Concentrații mari de tacrolimus în sânge la începutul timpului după transplantul pulmonar și riscul de leziuni renale. Eur J Clin Pharmacol 201773:573-58o.
3. Yagisawa T, Omoto K, Shimizu T, Ishida H, Tanabe K. Arterioscleroza în biopsia cu timp zero este un factor de risc pentru nefrotoxicitatea cronică indusă de tacrolimus. Nefrologie (Carlton)201s;2o Suppl2:s1-57.
4. Nankivell BJ, P'Ng CH, O'Connell PJ, Chapman JR. Nefrotoxicitatea inhibitorului calcineurinei prin prisma histologiei longitudinale: compararea erelor ciclosporinei și tacrolimusului. Transplant 2016;1oo:1723-171.
5. Lim SW, Shin Y, Luo K, et al. Efectul Klotho asupra clearance-ului autofagiei în leziunile renale induse de tacrolimus. FASEB J 2o193:2694-2706.
6. Lim SS, Vos T, Flaxman AD, et al. O evaluare comparativă a riscului de sarcină a bolii și rănilor atribuite a 67 de factori de risc și grupări de factori de risc în 21 de regiuni, 199o-201o: o analiză sistematică pentru Studiul Global Burden of Dis-ease 201o.Lancet 2o12;38o:2224-226o.
7. Formanek P, Salisbury-Afshar E, Afshar M. Ajutând pacienții cu IRST și stadiile anterioare ale CKD să renunțe la fumat. Am J Kidney Dis 2018;72:255-266.
8. Jain G, Jaimes EA.Nicotinăsemnalizarea și progresia bolii renale cronice la fumători. Biochem Pharmacol 2013;861215-1223.
9. Zhang LY, Jin J, Luo K și colab. Shen-Kang protejează împotriva leziunii renale induse de tacrolimus. Coreean JIntern Med 2019341078-1090.
10. Ibrahim ZS, Alkafafy ME, Ahmed MM, Soliman MM. Efectul renoprotector al curcuminei împotriva stresului oxidativ combinat al diabetului șinicotinăla sobolani. Mol Med Rep 2016;13:3O17-3026.
