PGC-1 inhibă inflamazomul NLRP3 prin păstrarea viabilității mitocondriale pentru a proteja fibroza renală Ⅱ

DISCUŢIE

Studiul de față a arătat că PGC-1 a atenuat daunele mitocondriale și nivelurile de stres oxidativ, a restabilit integritatea mitocondrială și TNFAIP3 și a atenuat activarea căii inflamazomului NLRP3 în RTEC-urile și modelele animale tratate cu TGF- -leziuni renale. Aceste îmbunătățiri au avut ca rezultat concomitentscăderea leziunii celulare și a fibrozei. O figură schematică care arată mecanismul potențial privind reglarea inflamazomului NLRP3 de către PGC-1 este prezentată în Fig. 11 suplimentară. Constatările acestui studiu dezvăluie rolul PGC-1 în reglarea inflamazomului NLRP3. semnalizare prin modularea viabilității și dinamicii mitocondriale și, de asemenea, sugerează un posibilpotențialul terapeutic al PGC-1 pentru leziuni renale.

OBȚINEȚI EXTRACT NATURAL ORGANIC DE CISTANCHE CU 25% ECHINACOSIDE ȘI 9% ACTEOSIDE PENTRU INFECȚIA RINCHILOR

Inflamazomul NLRP3 a fost implicat înpatogeneza leziunii celulare, inflamaţie, și fibroză îndiverse leziuni renalemodele [15–19, 27–29]. În acord cu studiile anterioare, am arătat că nivelurile de expresie ale căilor inflamazomului NLRP3, inclusiv NLRP3, ASC, IL{6}} și IL-18 au fost crescute împreună cu nivelurile de expresie crescute ale markerilor de leziune celulară în TGF{{ 8}}a tratat RTEC-uri și modele animale cu dietă cu adenină și UUO. Se sugerează că mai multe modele moleculare asociate leziunii (DAMP) eliberate în timpul leziunii celulelor tubulare renale sunt sugerate pentru a activa inflamazomul NLRP3 [27, 30-37]. În special, celulele intrinseci ale rinichilor exprimă componente ale căii inflamazomului NLRP3 [38], iar activarea acestei semnalizări poate contribui la afectarea rinichilor [15, 29]. Cu toate acestea, este incert cum este activat NLRP3 în aceste celule. În acest studiu, ne-am concentrat în special pe regulatorii biogenezei mitocondriale, deoarece mitocondriile dereglate pot declanșa activarea căii inflamazomului NLRP3 [39, 40].

Având în vedere conținutul abundent mitocondrial găsit în rinichi, s-a acordat o atenție tot mai mare PGC-1 în domeniul cercetării bolilor renale. În rinichi, expresia PGC-1 este localizată în cortex și medulara exterioară, corespunzătoare regiunilor cu activitate mitocondrială ridicată [41]. Deoarece mitocondriile deteriorate sunt aparent observate în diferite forme de leziuni renale, mai multe studii au demonstrat rolul protector crucial al PGC-1 împotriva modelelor de boli de rinichi [41-43]. Mai mult, s-au acumulat dovezi că pierderea PGC-1 contribuie la dezvoltarea fibrozei renale și a CKD ulterioară [9, 44, 45]. În modelul de leziune renală indusă de Notch, PGC-1 a protejat, de asemenea, leziunea tubulară și a ameliorat fibroza [9]. Aici, am demonstrat rolul PGC-1 în prevenirea leziunilor renale în lumina reglării căii inflamazomului NLRP3. Supraexprimarea PGC-1 cu plasmidă și metformină a atenuat TGF- 1-a provocat deteriorarea celulelor, precum și activarea inflamazomului NLRP3. Aceste rezultate au fost în concordanță cu modelele de șoareci hrăniți cu adenină și UUO. În schimb, reglarea în jos a PGC-1 a crescut activarea inflamazomului NLRP3 și a leziunii celulare.

Până în prezent, puține studii au examinat relația dintre PGC-1 și NLRP3. Într-un studiu realizat de Diao și colab. [46], stresul reticulului endoplasmatic indus de arsuri severe în hepatocite a activat inflamazomul NLRP3. În mod interesant, activarea inflamazomului hepatic NLRP3 a fost în paralel cu inhibarea PGC-1. Ei au examinat în continuare regulatorii din amonte ai PGC-1, cum ar fi catalizatorul protein kinaza A, AMPK și sirtuina-1, toate acestea au fost semnificativ scăzute după arsuri. Ei au sugerat că lipsa PGC-1 poate juca un rol important în tulburarea metabolică și contribuie la activarea căii inflamazomului NLRP3. Cu toate acestea, acest studiu nu a clarificat modul în care PGC-1 este implicat în calea NLRP3.

În acest studiu, am demonstrat câteva mecanisme pe care PGC-1 le reglementeazăCalea inflamazomului NLRP3în rinichi. Având în vedere că PGC-1 joacă un rol cheie în reglarea biogenezei mitocondriale și a dinamicii mitocondriale, iar mitocondriile dereglate declanșează calea NLRP3, se poate presupune că PGC-1 ar putea regla calea inflamazomiei NLRP3 prin modularea viabilității mitocondriale. După cum se arată în experimentele noastre, nivelurile de expresie ale genelor mitocondriale legate de dinamica au fost dereglate în RTEC-urile tratate cu TGF- 1-. Aceste modificări au fost restabilite prin supraexprimarea PGC-1 și metformină, în timp ce reglarea în jos a PGC-1 a agravat această dereglare. Îmbunătățirea structurală a leziunilor mitocondriilor induse de TGF- 1-de către PGC-1 a fost observată și prin colorarea MitoTracker și prin microscopia electronică. Analiza funcțională a mitocondriilor a arătat că restaurarea PGC-1 a îmbunătățit semnificativ potențialul redus al membranei mitocondriale și rata scăzută de consum de oxigen în RTEC-urile tratate cu TGF- 1-. În cele din urmă, am arătat eliberarea de ADNmt în citosol din fracția mitocondrială în RTEC-urile tratate cu TGF- 1-. Această eliberare de ADNmt a fost împiedicată de supraexprimarea Ppargc1a.

Trebuie remarcat faptul că ADNmt condus de mitocondrii este cunoscut pentru a activa inflamazomul NLRP3 [39, 47]. Aceste descoperiri împreună sugerează că dinamica mitocondrială dereglată contribuie la activarea inflamazomului NLRP3 și la inflamația tubulointerstițială renală și la fibroză. Cu toate acestea, poate exista o interacțiune reciprocă între leziunea mitocondrială și inflamazomul NLRP3. Un studiu anterior al lui Yu et al. a demonstrat că activarea inflamazomului NLRP3 a provocat leziuni mitocondriale prin mai multe căi [39]. În mod similar, am arătat, de asemenea, că tăcere NLRP3 a atenuat activarea căii de semnalizare NLRP3 și a condus la îmbunătățiri ale dinamicii mitocondriale. Aceste descoperiri indică posibilitatea unei interacțiuni bidirecționale între NLRP3 și mitocondrii.

Fig. 8 PGC-1 reglează eliberarea de mtDNA, stresul oxidativ și TNFAIP3 pentru a regla inflamazomul NLRP3. Numărul de copii ale ADNmt a scăzut în fracțiunea mitocondrială, în timp ce a crescut în fracția citosolică în RTEC-urile tratate cu TGF- 1-, care au fost inversate prin supraexprimarea Ppargc1a. B Analiza microscopiei confocale cu colorare MitoSOX a evidențiat o producție crescută de ROS generat de mitocondrii în RTEC-urile tratate cu TGF- 1-, care au fost reduse cu supraexprimarea Ppargc1a și metformină. În schimb, siPGC-1 a exacerbat producția de ROS mitocondrial. C Detectarea ROS generată de mitocondrii în RTEC-urile tratate cu TGF- 1-prin analiza FACS. D Măsurarea nivelurilor de stres oxidativ prin MDA a arătat o reducere a nivelurilor de stres oxidativ în RTEC-urile tratate cu TGF- 1-cu supraexprimarea Ppargc1a și metformină, care au fost crescute de siPGC-1 . E Nivelurile de stres oxidativ măsurate prin MDA au fost reduse la șoarecii hrăniți cu adenină cu metformină. Nivelurile de exprimare a mARN-ului F, G și a proteinei ale TNFAIP3 în RTEC-urile tratate cu TGF- 1-au crescut cu supraexprimarea Ppargc1a și metformină, care au fost reduse de siPGC-1. Nivelul de expresie a ARNm H și a proteinei TNFAIP3 la șoarecii hrăniți cu adenină a fost crescut cu metformină. Notă: *P < 0.05 față de control; **P <0,05 față de RTEC tratați cu TGF- -sau șoareci hrăniți cu adenină. PGC-1 proliferator peroxizomal-coactivator- 1; ADNmt ADN mitocondrial; Familia de receptori asemănător NOD NLRP3, care conține 3 domeniul pirin; RTEC; celula epitelială tubulară renală; specii reactive de oxigen ROS; malondialdehidă MDA; proteina 3 indusă de factorul de necroză tumorală TNFAIP3; FACS sortarea celulelor activate prin fluorescență; Ade adenina; Metformină.

PGC-1 are, de asemenea, roluri critice în procesele metabolice esențiale, cum ar fi oxidarea acizilor grași, fosforilarea oxidativă și detoxifierea ROS [48-50]. În plus, mai mulți stimuli de activare a NLRP3- sunt asociați cu producția de ROS [32]. Astfel, reglarea nivelurilor de stres oxidativ de către PGC-1 poate afecta NLRP3activarea inflamasomului. Recent, mitocondrialproducția de ROSa fost descris că declanșează activarea inflamazomului NLRP3 în timpul fibrozei tubulointerstițiale renale. Zhuang şi colab. [22] au raportat că disfuncția mitocondrială indusă de albumină mediată de stresul oxidativ derivat din mitocondrie și leziunea tubulară renală ulterioară. În plus, inflamazomul NLRP3 a fost activat în rinichi prin supraîncărcare cu albumină, care a fost eliminată în întregime de MnTBAP, un captator mitocondrial de ROS. În conformitate cu aceste constatări, am arătat că stresul oxidativ sporit a fost asociat cu activarea căii inflamazomului NLRP3 în timpul leziunii renale. Acest nivel crescut de stres oxidativ a fost atenuat de supraexprimarea Ppargc1a și metformină, în timp ce a crescut după reglarea în jos a Ppargc1a. Reducerea nivelurilor de stres oxidativ de către metformină a fost, de asemenea, confirmată în două modele animale diferite. Luate împreună, nivelurile îmbunătățite de stres oxidativ, inclusiv producția mitocondrială de ROS prin deficiența PGC-1, poate duce la activarea inflamazomului NLRP3 și, în consecință, inflamația tubulointerstițială renală și fibroza.

Se știe că TNFAIP3 este reglat direct de PGC-1 și are un rol în inactivarea căii inflamazomului NLRP3 în celulele inflamatorii, cum ar fi macrofagele. Kang şi colab. [51] au arătat că telomerii disfuncționali cauzează suferință mitocondrială macrofage, dezechilibru metabolic și hiperactivarea inflamazomului NLRP3. Ei au identificat axa PGC-1 /TNFAIP3 ca un mecanism responsabil pentru rolul homeostatic al telomerului, iar perturbarea acestei axe a dus la macrofage Terc-/- inflamatorii și pneumonie bacteriană severă la șoarecii Terc-/-. În studiul de față, TGF- 1 a scăzut nivelul de transcriere al Tnfaip3 în RTEC-uri. PGC-1 a restabilit aceste modificări, în timp ce deprimarea Ppargc1a a scăzut și mai mult nivelul Tnfaip3. Interesant, am constatat că atât distrugerea Ppargc1a, cât și a Drp1 în RTEC-urile tratate cu TGF- 1- nu au redus activitatea inflamazomului NLRP3, în timp ce RTEC-urile cu supraexpresie Ppargc1a și Drp1 au prezentat mai puțină activare a inflamazomului NLRP3. Aceste descoperiri sugerează că PGC-1 poate modula semnalizarea NLRP3 prin alte căi, cum ar fi TNFAIP3, dincolo de dinamica mitocondrială.

Am folosit metformin ca activator indirect pentru PGC-1 . O doză farmacologică de metformină poate activa AMPK și crește sinteza ATP în diferite celule, inclusiv celulele intrinseci renale [52-55]. În acest studiu, am folosit 1 mM de metformină pe baza unor studii anterioare care arată că această doză de metformină a scăzut fibroza renală, stresul ER și a activat activitatea AMPK. În rinichiul șoarecilor hrăniți cu adenină și RTEC tratați cu TGF- 1, expresia p-AMPK a fost scăzută. În schimb, tratamentul cu metformin a inversat expresia scăzută a p-AMPK. Aceste modificări erau concordante cu PGC-1 . Având dovezi că metforminul activează axa AMPK-PGC-1, apar studii clinice privind efectele benefice ale metforminei împotriva leziunilor renale. Într-o analiză post-hoc a Trial to Reduce Cardiovascular Events with Aranesp Therapy (TREAT), utilizarea metforminei a fost asociată în mod independent cu un risc cu 23% mai mic de rezultat compozit al bolii renale [56]. În plus, un studiu observațional recent al lui Kwon și colab. a arătat că utilizarea metforminei a fost asociată cu un risc semnificativ mai scăzut de insuficiență renală în stadiu terminal la 10.426 de pacienți cu diabet zaharat de tip 2 [57]. Capacitatea metforminei de a activa AMPK a câștigat recent atenția în boala polichistică de rinichi, deoarece această acțiune a metforminei a scăzut proliferarea celulară prin inhibarea țintei mamiferelor a căii rapamicinei și a nivelurilor de AMP ciclic în studiile preclinice [58, 59]. Cu toate acestea, utilizarea metforminei în CKD avansată prezintă un risc de acidoză lactică [60]. Astfel, studiile viitoare ar trebui să cântărească efectele benefice ale metforminei împotriva acidozei lactice.

În concluzie, am demonstrat rolul PGC-1 în reglarea activării inflamazomului NLRP3 prin modularea dinamicii și viabilității mitocondriale și TNFAIP3 în timpul leziunii renale. Aceste rezultate sugerează că inhibarea inflamazomului NLRP3 de către PGC-1 poate fi o țintă terapeutică viitoare împotriva CKD.

REFERINȚE

1. Saran R, Robinson B, Abbott KC, Agodoa LYC, Bragg-Gresham J, Balkrishnan R,et al. Sistemul de date renale din SUA Raport anual de date 2018: epidemiologia bolii renalein Statele Unite. Am J Rinichi Dis. 2019;73:A7–a8. 2. Coresh J, Selvin E, Stevens LA, Manzi J, Kusek JW, Eggers P și colab. Prevalențaboală cronică de rinichi în Statele Unite. JAMA. 2007;298:2038–47. 

3. Levey AS, Atkins R, Coresh J, Cohen EP, Collins AJ, Eckardt KU, et al. Cronicboala renală ca problemă globală de sănătate publică: abordări și inițiative - aDeclarație de poziție de la Kidney Disease Improving Global Outcomes. Rinichi Int.2007;72:247–59. 

4. Tonelli M, Wiebe N, Culleton B, Casa A, Rabbat C, Fok M, et al. Rinichi cronicriscul de boală și mortalitate: o revizuire sistematică. J Am Soc Nephrol.2006;17:2034–47. 

5. Park S, Lee S, Jo HA, Han K, Kim Y, An JN și colab. Epidemiologia renală continuăterapie de substituție în Coreea: rezultate de la Serviciul Național de Asigurări de Sănătatebaza de date de daune din 2005 până în 2016. Kidney Res Clin Pract. 2018;37:119–29. 

6. Boor P, Ostendorf T, Floege J. Renalfibrosis: noi perspective asupra mecanismelor șitinte terapeutice. Nat Rev Nephrol. 2010;6:643–56. 

7. Liu BC, Tang TT, Lv LL, Lan HY. Leziuni tubulare renale: o forță motrice către cronicăboală de rinichi. Rinichi Int. 2018;93:568–79. 

8. Ghayur A, Margetts PJ. Factor de creștere transformator-beta și filtrarea glomerularăbarieră. Kidney Res Clin Pract. 2013;32:3–10.

9. Han SH, Wu MY, Nam BY, Park JT, Yoo TH, Kang SW și colab. PGC-1alfa protejeazădin rinichi indus de crestăturăfidezvoltarea brosis. J Am Soc Nephrol.2017;28:3312–22.

10. Galvan DL, Green NH, Danez FR. Semnele distinctive ale disfuncției mitocondriale înboală cronică de rinichi. Rinichi Int. 2017;92:1051–7.

11. Bhatia D, Capili A, Choi ME. Disfuncția mitocondrială în leziuni renale, inflamațieși boala: potențiale abordări terapeutice. Kidney Res Clin Pract.2020;39:244–58.

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

OBȚINEȚI EXTRACT NATURAL ORGANIC DE CISTANCHE CU 25% ECHINACOSIDE ȘI 9% ACTEOSIDE PENTRU INFECȚIA RINCHILOR