Efectele protectoare ale acidului pachimic în leziunea renală acută

A lua legatura:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

GUI-PING JIANG,YUE-JUANLIAO, L-LI HUANG,XU-JIAZENG & XIAO-HUI LIAO

Abstract

Leziuni renale acute(AKI) este o boală clinică frecventă. Ferroptoza, un nou tip de moarte celulară reglatoare, are un rol important de reglare în AKI (Leziuni renale acute). Acidul pahidermic(PA), un triterpenoid de tip lanostan din Poria cocos, a fost raportat a fi protector împotriva AKI(Leziuni renale acute). Cu toate acestea, mecanismul de protecție al PA(Acidul pachimic) în AKI(Leziuni renale acute)nu este încă pe deplin înțeles. Prezentul studiu și-a propus să investigheze efectul și mecanismul molecular al PA(Acidul pachimic) asupra feroptozei în leziunea de ischemie-reperfuzie renală in vio. Un total de 30 de șoareci au fost injectați intraperitoneal cu 5,10 și 20 mg/kg PA(Acidul pachimic) pentru 3 zile. Un clip pedicular renal bilateral a fost utilizat timp de 40 de minute pentru a induce leziuni renale de ischemie-reperfuzie și pentru a stabili modelul. Rezultatele au demonstrat că tratamentul cu PA(Acidul pachimic) scăderea creatininei serice și a azotului ureic din sânge și ameliorarea leziunilor patologice renale. Microscopia electronică cu transmisie nu a evidențiat nicio modificare caracteristică a feroptozei în mitocondriile țesutului renal în PA cu doze mari (Acidul pachimic) grup și numai edem ușor. În plus, tratamentul cu PA(Acidul pachimic) a crescut expresia glutationului și a scăzut nivelurile de expresie ale malondialdehidei și ciclooxigenazei 2. Tratament cu PA(Acidul pachimic) a îmbunătățit nivelurile de expresie a proteinelor și ARNm ale proteinelor înrudite cu feroptoză, glutation peroxidaza 4 (GPX4), familia de purtători dizolvați 7 (transportor de aminoacizi cationici, sistem y plus) membru 11 (SLC7All) și hemoxigenaza 1 (HO{{6). }}) în rinichi și a crescut nivelurile de expresie ale membrilor căii de semnalizare 2 ca 2 (NRF2) derivate din factorul nuclear eritroid. Luate împreună, rezultatele studiului de față sugerează că PA(Acidul pachimic) are efect protector asupra ischemiei-reperfuziei induseleziuni renale acutela șoareci, care pot fi asociate cu inhibarea feroptozei în rinichi prin activarea directă sau indirectă a NRF2 și reglarea în sus a expresiei proteinelor legate de ferroptoză din aval, GPX4, SLCTA11 și HO-1.

dr vita opc aprobat FDApentrurinichi

CLICK AICI PENTRU PARTEA Ⅰ

Discuţie

Studiile anterioare au demonstrat că PA(Acidul pachimic) ameliorează leziunea renală în AKI(Leziuni renale acute)și boala renală cronică prin stres antiinflamator și antioxidant (21,22). Cu toate acestea, dacă PA(Acidul pachimic) inhibă ferroptoza nu a fost încă investigată. Din câte știm, acest studiu a fost primul care a investigat efectul PA(Acidul pachimic) pe ferroptoză în IRI-AKI(Leziuni renale acute).În prezentul studiu, a fost utilizată clamparea bilaterală a pediculului renal la șoareci timp de 40 de minute, urmată de reperfuzie timp de 24 de ore, pentru a stabili cu succes IRI și a induce AKI.(Leziuni renale acute). Rezultatele au demonstrat că nivelurile Scr și BUN au fost semnificativ crescute în grupul model, iar tubii renali au fost afectați semnificativ, pe baza colorării H&E și a scorului Paller. Astfel, IRI-AKI(Leziuni renale acute)modelul a fost construit. În special, administrarea PA(Acidul pachimic) a scăzut semnificativ nivelurile serice de Scr și BUN îmbunătățite cu IRI și a atenuat leziunea renală într-o manieră dependentă de doză.

GPX4 joacă un rol important în ferroptoză (30). Moleculele mici, cum ar fi elastina, RSL-3 și RSL-5(13), prin diferite căi de semnalizare, inhibă direct sau indirect activitatea GPX4, scăzând astfel capacitatea antioxidantă a celulei, provocând supraîncărcarea speciilor reactive de oxigen și membrana reacții de peroxidare a lipidelor și, în cele din urmă, deteriorarea integrității membranei celulare și provocând ferroptoză celulară (13). La șoarecii knockout GPX4, deficiența GPX4 duce la insuficiență renală acută spontană și o rată crescută a mortalității precoce, în timp ce ferroptoza celulelor epiteliale tubulare renale este principala cauză a insuficienței renale la șoarecii knockout GPX4 (30). Astfel, creșterea activității GPX4 inhibă eficient ferroptoza. Sinteza GSH, un cofactor necesar pentru funcția GPX4, crește direct activitatea GPX4. Sinteza GSH este influențată de cistina. Transportul cistinei din spațiul extracelular în spațiul intracelular depinde în mare măsură de transportorul invers al cistinei/glutamatului (sistemul xc-) de pe membrana celulară. Acest transportor este un heterodimer compus din două subunități, SLC7Al1(xCT) și SLC3A2. Transportă în principal glutamatul în spațiul extracelular și mediază intrarea cisteinei în celulă (28). Inhibarea activității sistemului xc-afectează sinteza GSH prin inhibarea absorbției cistinei, ducând astfel la inactivitatea GPX4, o scădere a capacității antioxidante celulare, acumularea de specii reactive de oxigen cu lipide și, în cele din urmă, leziuni oxidative și ferroptoză (31) . Yang și colab. (32) au confirmat că prostaglandin-endoperoxid sintetaza 2 (PTGS2), care codifică COX-2, este un marker potrivit pentru peroxidarea lipidelor care are loc în timpul ferroptozei reglate GPX4-. Astfel, reglarea PTGS2 a fost sugerată a fi un marker în aval al ferroptozei. Îmbunătățirea sistemului xc-, promovarea absorbției cistinei, creșterea producției de GSH și creșterea activității GPX4 poate inhiba ferroptoza și scădea leziunea renală (32,33). Rezultatele acestui studiu au demonstrat că activitatea xc a sistemului a scăzut, sinteza GSH a scăzut, activitatea GPX4 a scăzut, expresia MDA și Cox-2 a crescut și ferroptoza a apărut în IRI-AKI(Leziuni renale acute)soareci. În plus, tratamentul cu PA(Acidul pachimic) a crescut semnificativ nivelurile de expresie ale GSH, xCT și GPX4 și au scăzut nivelurile de expresie ale MDA și Cox-2, sugerând astfel că tratamentul cu doze moderate și mari de PA(Acidul pachimic) îmbunătățește activitatea sistemului xc‑, promovează absorbția cistinei, crește producția de GSH, crește activitatea GPX4 și inhibă ferroptoza.

NRF2, un factor de transcripție inductibil de stres, a apărut ca un regulator cheie atât al peroxidării lipidelor, cât și al feroptozei (23). În special, o serie de proteine ​​și enzime (cum ar fi GPX4, xCT și subunitățile catalitice și modificatoare glutamat-cisteină ligază) sunt responsabile pentru prevenirea peroxidării lipidelor și, prin urmare, inițierea feroptozei, sunt gene țintă NRF2 (23). NRF2 joacă un rol cheie în reglarea metabolismului fierului/hemului (34). După activarea NRF2, NRF2 reglează în creștere proteinele legate de metabolismul fierului implicate în ferroptoză, cum ar fi feritina (lanțul ușor de feritină și polipeptida grea a feritină 1), proteinele intracelulare de depozitare a fierului (35), chelataza de fier și HO-1 (36). Adedoyin et al (37) au raportat că HO-1 din celulele epiteliale tubulare renale proximale poate rezista feroptozei induse de Erastin în AKI(Leziuni renale acute), astfel, scăderea AKI(Leziune renală acutăy). În plus, NRF2 reglează proteazele implicate în sinteza și metabolismul GSH, cum ar fi subunitățile catalitice și de reglare a glutamin-cisteină ligază, glutation sintetaza și o subunitate a transportorului cistină/glutamat xCT (38-40). GPX4 este o genă reglatoare țintă a NRF2 (41). Li și colab. (42) au demonstrat că pretratamentul cu Roxadustat (FG-4592) atenuează leziunea renală indusă de acid folic prin antiferoptoză prin calea Akt/GSK-3/NRF2. Rezultatele studiului de față au demonstrat că administrarea de doze moderate și mari de PA(Acidul pachimic) a promovat direct sau indirect activarea căii de semnalizare NRF2, a reglat în sus nivelurile de expresie ale proteinelor reglate feroptoză din aval, GPX4, xCT și HO-1, a crescut nivelurile de GSH în țesutul renal și a scăzut nivelurile lipidelor asociate ferroptozei proteina de peroxidare, COX-2 și indicatorul de oxidare a lipidelor, MDA.

Luate împreună, rezultatele studiului de față sugerează că PA(Acidul pachimic) poate îmbunătăți funcția renală și poate reduce leziunea renală în IRI-AKI(Leziuni renale acute)soareci. Acest efect protector poate fi asociat cu inhibarea ferroptozei în rinichi prin activarea directă sau indirectă a NRF2 și cu reglarea în sus a proteinelor legate de ferroptoză din aval, GPX4, xCT și HO-1 (Fig. 6). Cu toate acestea, studiul de față nu este lipsit de limitări. Efectul PA(Acidul pachimic) asupra feroptozei nu a fost studiată pe larg. Astfel, studiile prospective ar trebui să utilizeze elastina, un inhibitor selectiv al sistemului xc-, pentru a inhiba activitatea xCT la șoareci și, ulterior, să verifice dacă inhibarea xCT induce ferroptoza în celulele renale de șoarece, ducând astfel la AKI.(Leziuni renale acute)și dacă PA(Acidul pachimic) inhibă ferroptoza în principal prin calea xCT-GPX4. Studii mecanice suplimentare trebuie efectuate in vitro. În plus, PA ar trebui utilizat pentru a trata celulele epiteliale tubulare renale pentru a verifica efectul PA(Acidul pachimic) asupra feroptozei in vitro.

Figura 6. Diagrama schematică a mecanismelor moleculare propuse pentru PA(Acidul pachimic) reglarea feroptozei în IRI‑AKI(Leziuni renale acute).PA(Acidul pachimic) poate îmbunătăți funcția renală și poate reduce leziunea renală în IRI-AKI(Leziuni renale acute)șoareci prin activarea căii de semnalizare NRF2, GSH și proteinele din aval legate de ferroptoză (GPX4, xCT și HO-1) pentru a inhiba ferroptoza în rinichi. PA,acid pahidermic; IRI, leziune de ischemie-reperfuzie; AKI(Leziuni renale acute); NRF2, factor nuclear eritroid derivat 2 ca 2; GSH, glutation; GPX4, glutation peroxidaza 4; HO-1, hem oxigenaza 1; xCT, sistem transportor de glutamat; Glu, acid glutamic; Cys, cisteină.

Referințe

1. Hoste EAJ, Kellum JA, Selby NM, Zarbock A, Palevsky PM, Bagshaw SM, Goldstein SL, Cerda J și Chawla LS: Global epidemiology and outcomes of acute kidney injury. Nat Rev Nephrol 14: 607-625.2018.

2. Kaddourah A.Basu RK.Bagshaw SM și Goldstein SL: Investigatori AWARE: Epidemiologia leziunii renale acute la copiii și adulții tineri în stare critică. N Engl J Med 376: 11-20.2017.

3. Chertow GM, Burdick, Honor M, Bonventre JV și Bates DW: Leziuni renale acute, mortalitate, durata șederii și costurile la pacienții spitalizați. J Am Soc Nephrol 16:3365-3370,2005.

4. Susantitaphong P, Cruz DN, Cerda J, Abulfaraj M, Alqahtani F Koulouridis I și Jaber BL; Acute Kidney Injury Advisory Group al Societății Americane de Nefrologie: Incidența mondială a AKI(Leziuni renale acute): O meta-analiză. Clin JAm Soc Nephrol 8:1482-1493, 2013.

5. Ronco C, Bellomo R și Kellum JA: Acute kidney injury. Lancet 394:1949-1964,2019.

6. James MT, Bhatt M, Pannu Nand Tonelli M: Rezultatele pe termen lung ale leziunilor renale acute și strategiile pentru o îngrijire îmbunătățită. Nat Rev Nephrol 16: 193-205,2020.

7. Han SJ și Lee HT: Mecanisme și ținte terapeutice ale leziunii renale acute ischemice. Kidney Res Clin Pract 38: 427-440, 2019.

8. Priante G, GianeselloL, Ceol M, Del Prete D și England F: Cell death in the kidney.Int J Mol Sci 20:3598,2019.

9. Martin-Sanchez D,Poveda J,Fontecha-Barriuso M, Ruiz-Andres O, Sanchez-Nino MD, Ruiz-Ortega M, Ortiz A și Sanz AB:Targeting of regulated necrosis in kidney disease. Nefrologia 38: 125-135.2018.

10. Kers J.Leemans JC și Linkermann A: O privire de ansamblu asupra căilor de necroză reglată în leziunea renală acută. Semin Nephrol 36:139-152,2016.

11. Pefanis A, Perino FL, Murphy JM și Cowan PJ: Necroza reglementată în leziunea ischemiei-reperfuzie renală. Kidney Int 96:291-301,2019.

12. Hu Z, Zhang H, Yang SK, Wu X, He D, Cao K și Zhang W: Rolul emergent al ferroptozei în afectarea acută a rinichilor. Oxid Med Cell Longev 2019:8010614,2019.

13. Dixon SJ, Lemberg KM, Lamprecht MR, Skouta R, Zaitsev EM, Gleason CE, Patel DN, Bauer AJ, Cantley AM, Yang WS și colab: Ferroptosis: An iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Celula 149: 1060-1072,2012.

14. Li J, Cao F, Yin HL, Huang ZJ, Lin ZT, Mao N, Sun B și Wang G: Ferroptosis: Past, present, and future.Cell Death Dis 11:88,2020.

15. Linkermann A, Skouta R, Himmerkus N, Mulay SR, Dewitz C, De Zen F, Prokai A, Zuchtriegel G, Krombach F, Welz PS, et al: Moartea celulelor tubulare renale sincronizate implică ferroptoza. Proc Natl Acad Sci USA 111: 16836-16841,2014.

16. Ling H, Zhang Y, Ng KY și Chew EH: Acidul pachimic afectează invazia celulelor canceroase de sân prin suprimarea expresiei matricei metaloproteinazei-9 dependente de factorul nuclear kB. Breast Cancer Res Treat 126: 609-620.2011.

17. Li FF, Yuan Y, Liu Y, Wu QQ, Jiao R, Yang Z, Zhou MQ și Tang QZ: Acidul pachimic protejează cardiomiocitele H9c2 de inflamația și apoptoza induse de lipopolizaharide prin inhibarea kinazei reglate de semnal extracelular 1/2 și căile p38. Mol Med Rep 12: 2807-2813,2015.

18. Li JY, Wu HX și Yang G: acidul pachimic îmbunătățește supraviețuirea și atenuează leziunea pulmonară acută la șobolanii septici indusă de ligatura și puncția cecală. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:1904-1910.2017

19. Li TH, Hou CC, Chang CL și Yang WC: Proprietăți anti-hiperglicemice ale extractului brut și triterpenelor din Poria cocos. Evid Based Complement Alternat Med 2011: 128402,2011.

20. Shah VK, Choi JJ, Han JY, Lee MK, Hong JT și Oh KW: Acidul pachimic îmbunătățește comportamentele de somn induse de pentobarbital prin sistemele GABAA-ergice la șoareci. Biomol Ther(Seoul)22:314-320. 2014.

21. Cai ZY, Sheng ZX și Yao H: Acidul pachimic ameliorează leziunea renală acută indusă de sepsis prin suprimarea inflamației și prin activarea căii Nrf2/HO-1 la șobolani. Eur Rev Med Pharmacol Sci 21:{{5} },2017.

22. Chen DQ, Feng YL, Chen L, Liu JR, Wang M, Vaziri ND și Zhao YY: Acidul poricoic A îmbunătățește inhibarea melatoninei a AKI(Leziuni renale acute)Tranziția -la-CKD prin reglarea axei Gas6/AxINFxB/Nrf2. Radic liber Biol Med 134: 484-497,2019.

23. Dodson M, Castro-Portuguez R și Zhang DD: NRF2 joacă un rol critic în atenuarea peroxidării lipidelor și a feroptozei. Redox Biol 23:101107,2019.

24. Institutul pentru Cercetarea Animalelor de Laborator al Consiliului Național de Cercetare (SUA): Ghid pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator. Washington(DC): National Academies Press(SUA);1996.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK232589/doi: 10.17226/5140.

25. Wei Qand Dong Z: A mouse model of ischemic acute kidney injury: Note tehnice și trucuri.Am J Physiol Renal Physiol 303:F1487-F1494,.2012.

26. Paller MS, Hoidal JR și Ferris TF: Radicalii liberi de oxigen în insuficiența renală acută ischemică la șobolan. J Clin Invest 74:1156-1164, 1984.