Tratamentul nefropatiei diabetice: monoxid de carbon

pentru mai multe informații:ali.ma@wecistanche.com

Partea Ⅱ: Monoxidul de carbon ameliorează senescența în nefropatia diabetică prin îmbunătățirea autofagiei

Guibin Meil; Chunjie Jiang; Xueer Cheng; & la al.

ABSTRACT

Obiective: Senescența, caracterizată prin oprirea permanentă a ciclului, joacă un rol important înnefropatie diabetica(DN). Cu toate acestea, mecanismul senescenței renale este încă neclar, iar tratamentul care îl vizează rămâne de explorat în continuare.

Materiale și metode: DN (nefropatie diabetica) șoarecii au fost induși de HFD și STZ și 3 tipuri de celule renale au fost tratate cu glucoză ridicată (HG) pentru a stabili modelul in vitro. Markerii legați de senescență și autofagie au fost detectați prin qRT-PCR și Western blot. În plus, inhibitorii de autofagie și co-imunoprecipitarea au fost utilizați pentru a clarifica mecanismulMonoxid de carbon (CO). În plus, relația specifică dintre autofagie și senescență a fost explorată prin co-localizare triplă imunofluorescență și ELISA.

Rezultate: Am dezvăluit că senescența a avut loc in vivo și in vitro, care ar putea fi inversată de CO (Monoxid de carbon). Din punct de vedere mecanic, am demonstrat că CO (Monoxid de carbon) a inhibat disfuncția autofagiei în DN (nefropatie diabetica) șoareci parțial prin disociarea complexului Beclin-1-Bcl-2. Alte rezultate au arătat că inhibitorii de autofagie au blocat îmbunătățirea CO (Monoxid de carbon) pe senescență. În plus, datele au arătat că autofagia a reglementat degradarea fenotipului secretor legat de senescență (SASP), inclusiv -1, Il-6, Tgf- și Vegf. Concluzii: Aceste rezultate au sugerat că CO (Monoxid de carbon) protejează DN (nefropat diabeticy) șoareci din senescența renală și pierderea funcției prin îmbunătățirea autofagiei mediată parțial de disociarea complexului Beclin-1-Bcl{-2, care este posibil atribuit degradării SASP. Aceste constatări aduc idei noi pentru prevenirea și tratamentul DN (nefropatie diabetica) și reglarea senescenței.

Faceți clic pe Cistanche DHT pentru funcție renală

CLICK AICI PENTRU PARTEA Ⅰ

4|DISCUŢIE

Celulele senescente acumulate sunt din ce în ce mai considerate a fi celule zombie maligne rezistente la moarte, având capacitatea de a induce disfuncții tisulare și de a alimenta boli legate de vârstă. Cercetătorii au raportat că transplantul de celule adipoase precursoare senescente la șoareci de 6-lună a provocat o scădere dependentă de doză a funcției corpului.2 În schimb, îndepărtarea celulelor senescente a îmbunătățit o serie de boli legate de vârstă, cum ar fi T2D,30osteoartrita31, și boala Alzheimer.32Rezultatele noastre au arătat apariția senescenței în DN (nefropatie diabetica) șoareci și 3 tipuri de celule renale expuse la HG. Aceste rezultate și cercetările anterioare au sugerat în mod constant prezența senescenței în DN (nefropatie diabetica). Interesant este că dintre cele 9 tipuri de țesut de șobolani SD de 27-lună, senescența renală a fost cea mai timpurie și cea mai gravă, ceea ce indică faptul că rinichiul era susceptibil la senescență.33 Pe baza acestor constatări, am speculat că terapiile care vizează senescența. celulele pot proteja împotriva DN (nefropatie diabetica). Dovezi limitate recente au arătat că CO (Monoxid de carbon) a atenuat senescența indusă de medicamente a celulelor endoteliale. În mod similar, am oferit rezultate că CO (Monoxid de carbon) a redus semnificativ o mare parte a fenotipului senescent și, în consecință, a recuperat funcția renală în DN (nefropatie diabetica) șoareci. În timp ce CO (Monoxid de carbon) s-a dovedit că exercită renoprotecție împotriva șoarecilor de ischemie-reperfuzie și transplant de rinichi prin intermediul căilor antiinflamatorii, anti-apoptozei și a altor căi clasice,4 studiul nostru a propus un mecanism nou prin care CO (Monoxid de carbon) conferă ameliorarea senescenței renale a DN (nefropatie diabetica) șoareci.

Cu excepția căilor p53/p21 și p16 recunoscute pe scară largă, senescența a fost descrisă ca fiind reglată pozitiv de autofagie. Aceste rezultate și cercetările anterioare au sugerat în mod constant prezența senescenței în DN (nefropatie diabetica) În concordanță cu aceasta, s-a constatat reducerea autofagiei la rinichii cu îmbătrânire5. Mai mult, a existat o corelație negativă între Atg5 și îmbătrânirea renală a DN (nefropatie diabetica) șoareci, sugerând potențialul de anti-senescență a autofagiei în DN (nefropatie diabetica). Rezultatele noastre au arătat că disfuncția autofagiei și a fluxului de autofagie in vivo și vitro au fost asociate pozitiv cu celulele senescente acumulate. Interesant, CO (Monoxid de carbon) a fost considerat a fi un activator eficient al autofagiei. În studiul nostru, CO (Monoxid de carbon) a activat autofagia dar a scăzut autofagozomii. Datele suplimentare au arătat că CO (Monoxid de carbon) a ameliorat funcția lizozomală și fluxul de autofagie prin transfecția RFP-GFP-LC3. În plus, inhibitorii de autofagie și siAtg7 au restrâns îmbunătățirea senescenței prin CO (Monoxid de carbon) in vitro, susținând acel CO (Monoxid de carbon) încetinirea senescenței prin autofagie.

Nu numai atât, disocierea complexului Beclin-1-Bcl{-2 de CO (Monoxid de carbon) a fost observată în DN (nefropatie diabetica) șoareci. După cunoștințele noastre, Beclin-1 funcționează ca un inițiator de autofagie atunci când este disociat de Bcl-2. Perturbarea complexului poate fi o țintă potențială pentru autofagia activată de CO (Monoxid de carbon). În plus, eliminarea site-urilor de legare Beclin-1 și Bcl{-2 nu numai că a activat autofagia, dar a îmbunătățit îmbătrânirea și durata de viață a șoarecilor,21 sugerând autofagia și senescența complexă reglate coordonat. Experimentele noastre au arătat că acest agent complex de disociere ABT737 a îmbunătățit și mai mult activarea autofagiei și îmbunătățirea senescenței prin CO (Monoxid de carbon) in vitro. În concordanță cu rezultatele noastre, perturbarea interacțiunii complexului Beclin-1-Bcl-2 influențează pozitiv mai multe boli, inclusiv protejarea împotriva leziunilor cardiace ale șoarecilor cu cardiomiopatie diabetică de grad 3 și exercitarea renoprotecției asupra șoarecilor provocați de ischemie-reperfuzie.37 Aceste observații au indicat că CO (Monoxid de carbon) poate activa autofagia prin disociarea complexului Beclin-1-Bcl{-2 pentru a ameliora senescența și leziunile renale.

FIGURA 5 Autofagia activată poate degrada SASP în DN (nefropatie diabetica) șoareci.

A, Imagini imunohistochimice și cuantificarea expresiei p65 și a translocației nucleare (n=3). Bară de scară: 50 μm. B, analiza Western blot a GATA4 (n=3).

C, Imagini reprezentative de imunofluorescență ale localizării mTOR, LC3 puncta și LAMP2 în rinichi. Bară de scară: 25 μm.

DG, Imaginile reprezentative de imunofluorescență au arătat co-localizarea triplă a IL-1, IL{-6, TGF- și VEGF cu LC3 și LAMP2 (săgețile roșii) iar săgețile albe au indicat locația cu LC3. Bară de scară: 25 μm.

H, Nivelul total de proteină VEGF (lizat celular și supernatant) în HPC tratat cu diferite formulări (HG, ABT737: 1 mmol/L, rapamicin: 10 nmol/L și CORM-2).

I, expresia proteinei VEGF în supernatantul HPC tratată diferit. J, raportul de eliberare a proteinei VEGF a HPC (supernatant/lizat total) (n=6). *P < .05,="" **p="">< .01,="" ***p=""><>

În plus, relația specifică dintre autofagie și senescență necesită o elucidare suplimentară. Autofagia este un proces de curățare pentru a furniza constituenți închisi la lizozom pentru degradare. Cercetătorii au demonstrat că autofagia a redus secreția de Il-1, o componentă majoră a SASP, prin calea de degradare. În mod surprinzător, co-localizarea IL-1, LC3 puncta și LAMP2 a fost observată în rinichi, sugerând degradarea IL{-1 de către CO (Monoxid de carbon) tratament in DN (nefropatie diabetica) șoareci. În plus, I{{0}} intracelular, TGF- și, respectiv, VEGF, co-localizate cu LC3 puncta și LAMP2, indicând intersecția dintre autofagie și degradarea SASP. În mod constant, s-a dovedit că autofagia activată de medicament reduce secreția de IL-6 în condrocite3", în timp ce suprimarea autofagiei prin ștergerea Atg7 a determinat un export crescut de IL-16.IL-6 și IL-8 în adipocite și celulele canceroase de sân.0 Cu toate acestea, IL-1 nu este un substrat direct pentru eliminarea autofagică în macrofage,1 sugerând că SASP a fost parțial degradat de autofagie.

De remarcat, am observat că SASP este co-locat cu autofagozomii în rinichiul DN (nefropatie diabetica) șoarecii (Figura 5D-G, săgeata albă), indicând că SASP poate fi înghițit de autofagozomi, dar scăpa de lizozomi. Acest lucru este potențial atribuit autofagiei secretoare, deoarece autofagozomii nu sunt livrați la lizozomi, ci fuzionează direct cu membrana plasmatică, ceea ce duce la eliberarea componentelor citosolice (SASP) în spațiul extracelular. Cu toate acestea, co-localizarea SASP și autolizozomii a crescut foarte mult în normal și CO (Monoxid de carbon)-au intervenit șoarecii (Figura 5D-G, săgeata roșie). Posibila explicație pentru acest fenomen este că atât secreția mediată de autofagie, cât și degradarea participă la transportul SASP.3 Deși reglarea divergenței dintre excreție versus degradarea conținutului intracelular rămâne pe deplin înțeleasă, am găsit atât CO (Monoxid de carbon)și agoniştii autofagiei au blocat exportul de VEGF în HPC tratat cu HG, sugerând că autofagia activată a contribuit la degradarea SASP. În plus, s-a raportat că afectarea funcției lizozomale provoacă eliberarea de materiale autolizozomale în celula microglială.4 Astfel, CO (Monoxid de carbon)-activarea indusă a autofagiei și restabilirea funcției lizozomale pot duce la mai multă degradare a SASP decât la secreție.

Multe dovezi au demonstrat că SASP secretat a jucat un rol negativ în unele boli. De exemplu, s-a raportat că SASP facilitează afectarea vasculară retiniană prin transmiterea senescenței la șoarecii cu retinopatie4, induce senescența și lezarea celulelor biliare nesenescente.46 Cu toate acestea, nu se știe dacă SASP este responsabil pentru DN (nefropatie diabetica) progresie. Rezultatele Omics au arătat că citokinele inflamatorii au fost reglate în sus la începutul și mai ales la DN târziu (nefropatie diabetica).7 În mod constant, am constatat că multe SASP au fost dezvoltate în DN (nefropatie diabetica) șoareci, printre care IL-1 a fost crescut cel mai semnificativ în comparație cu șoarecii normali și VEGF a fost co-localizat cu autolizozomi cel mai evident în normal și CO (Monoxid de carbon)-au intervenit şoarecii. Și tratamentul leziunilor renale atenuate anti-IL-lgG, inclusiv fibroza la șoarecii db/db.48 Deleția VEGF-B a protejat împotriva DN (nefropatie diabetica) prin reducerea acumulării de lipide renale, în timp ce supraexprimarea VEGF-A la șoarecii adulți a exacerbat disfuncția renală și modificarea structurii.50 Datele de mai sus privind reglarea SASP au sugerat în continuare rolul cheie al SASP în DN (nefropatie diabetica). Studiul nostru a mai arătat că administrarea de CO (Monoxid de carbon) a inhibat expresia și secreta SASP, ameliorând ulterior fibroza renală și modificările structurale. Prin urmare, am dedus că vârsta de blocare a senescenței mediate de SASP prin calea de degradare a autofagiei poate fi unul dintre mecanismele prin care CO (Monoxid de carbon) protejează HFD plus DN indus de STZ (nefropatie diabetica).

Luate împreună, prezentele constatări au indicat că CO (Monoxid de carbon) atenuarea senescenței renale a DN (nefropatie diabetica) prin îmbunătățirea mediată de autofagie prin disociarea complexului Beclin-1-Bcl{-2, care a fost parțial atribuită degradării SASP. Studiul nostru aruncă o lumină nouă asupra prevenirii și tratamentului DN (nefropatie diabetica) și reglarea senescenței renale. De așteptat, efectele specifice ale senescenței asupra DN (nefropatie diabetica) merită investigate în continuare. Pe de altă parte, medicamentele anti-senescență pot deveni o descoperire în tratamentul DN (nefropatie diabetica) și alte boli legate de vârstă.

FIGURA 6 CO a activat autofagia parțial prin disociarea complexului Beclin-1-Bcl{-2.

A, Co (Monoxid de carbon)-imunoprecipitarea Beclin-1 și Bcl-2 și cuantificarea raportului dintre Beclin-1 și Bcl{-2 în rinichi (n=3).

B, analiza Western blot a unei serii de proteine ​​autofagie (LAPM2, p62 și LC3) în HBZY-1 tratate diferit (HG, CORM-2 și agentul de disociere complex Beclin{-1-Bcl2 ABT737) ( n=5).

C, Cuantificarea expresiei p53, p21 și p16 (n=5 sau 6).

D, Imaginile de colorare SA- -gal a 3 tipuri de celule renale tratate diferit și rezultate statistice (n=3). Bară de scară: 50 μm. *P < .05,="" **p="">< .01,="" ***p=""><>

REFERINȚE

1. Alicia RZ, Rooney MT, Tuttle KR.Boală renală diabetică: provocări, progres și posibilități. Clin J Am Soc Nephrol. 2017;12(12):2032-2045.

2. Consorțiul CKDP, Matsushita K, Vandervelde și colab. Asocierea ratei estimate de filtrare glomerulară și a albuminuriei cu toate cauzele și mortalitatea cardiovasculară în cohortele populației generale: o meta-analiză colaborativă.Lancet.2010;375(9731):{{ 6}}. 3. Baker DJ, Wijshake T, Tchkonia T, et al. Clearance-ul celulelor senescente p16Ink4a-pozitive întârzie tulburările asociate îmbătrânirii.Natura. 2011;479(7372):232-236.

4. Kitada K, Nakano D, Ohsaki H, et al. Hiperglicemia provoacă senescență celulară printr-o cale dependentă de SGLT2- și p21-în tubii proximali în stadiul incipient al nefropatiei diabetice. J Diabetes Complicat.2014;28(5):604-611.

5. Tsai YC, Kuo PL, Kuo MC, et al. Interacțiunea miR-378i-Skp2 reglează senescența celulară în nefropatia diabetică.J Clin Med. 2018;7(12):468.

6. Baker DJ, Childs BG, Durik M și colab. Celulele pozitive p16(Ink4a) care apar în mod natural scurtează durata de viață sănătoasă. Natură. 2016;530(7589):184-189.

7. Al-Douahji M, Brugarolas J, Brown PA, Stehman-Breen CO (Monoxid de carbon), Alpers CE, Shankland SJ. Inhibitorul ciclin kinazei p21WAF1/CIP1 este necesar pentru hipertrofia glomerulară în nefropatia diabetică experimentală. Rinichi Int. 1999;56(5):1691-1699.

8. Wolf G, Schanze A, Stahl RAK, Shankland SJ, Amann K. Șoarecii knockout p27(Kip1) sunt protejați de nefropatia diabetică: dovezi pentru insuficiența haplotipului p27(Kip1). Rinichi Int. 2005;68(4):1583-1589.

9. BharathLP, Agrawal M, McCambridge G, et al. Metformin îmbunătățește autofagia și normalizează funcția mitocondrială pentru a atenua inflamația asociată îmbătrânirii.Cell Metab.2020;32(1):44-55.e6. 10. Ma Y, Qi M, An Y și colab. Autofagia controlează proprietățile celulelor stem mezenchimale și senescența în timpul îmbătrânirii osoase. Celulă îmbătrânită. 2018;17(1):e12709.

11. Garcia-Prat L, Martinez-Vicente M, Perdiguero E, et al. Autofagia menține stemness prin prevenirea senescenței. Natură. 2016;529(7584):37-42.

12. Hartleben B, Gödel M, Meyer-Schwesinger C, și colab. Autofagia influențează susceptibilitatea bolii glomerulare și menține homeostazia podocitelor la șoarecii în vârstă. J Clin Invest.2010;120(4):1084-1096.

13. Tagawa A, Yasuda M, Kume S, et al. Deteriorarea autofagiei podocitelor exacerbează proteinuria în nefropatia diabetică. Diabet. 2016;65(3):755-767.

14. Motterlini R, Otterbein LE. Potențialul terapeutic al monoxidului de carbon. Nat Rev Drug Discov.2010;9(9):728-743.

15. Abe T, Yazawa K, Fujino M, et al. Monoxidul de carbon de înaltă presiune preservă grefele de rinichi de șobolan de la apoptoză și inflamație.Lab Invest.2017;97(4):468-477.

16. Kim DS, Song L, Wang J, et al. Monoxidul de carbon inhibă apoptoza insulelor prin inducerea autofagiei. Semnal antioxid Redox. 2018;28(14):1309-1322.

17. Lee S, Lee SJ, Coronata AA, et al. Monoxidul de carbon conferă protecție în sepsis prin îmbunătățirea autofagiei și fagocitozei dependente de beclin 1-.Antioxid Redox Signal.2014;20(3):432-442.

18. WS J, Li Y, Yang P, Huang Y, Lu S, Xu F.Rolul roman almonoxid de carbonîn îmbunătățirea rezultatului neurologic după stop cardiac la șobolani în vârstă: implicarea inducerii autofagiei mitocondriale.JAm Heart AssoC.2019;8(9):e011851.

19. Zheng M, Chen Y, ParkJ și colab. CO (Monoxid de carbon) ameliorează senescența endotelială indusă de 5-fluorouracil prin activarea SIRT1. Arch Biochem Biophys.2019;677:108185.

20. Jiang C, Zhang S, Li D, et al. Fluxul afectat de ofagie a feritinei indus de dieta bogată în grăsimi mediază rezistența hepatică la insulină prin stresul reticulului endoplasmatic. Food Chem Toxicol.2020;140:111329.

21. Fernandez AF, Sebti S, Wei Y, et al. Perturbarea complexului de reglare a autofagiei beclin 1-BCL2 promovează longevitatea la șoareci. Natură. 2018;558(7708):136-140.

22. Liu M, Liang K, Zhen J, et al. Deficiența Sirt6 exacerbează leziunile podocitelor și proteinuria prin direcționarea semnalizării Notch. Nat Commun.2017;8(1):413.

23. Sturmlechner I, Durik M, Sieben CJ, Baker DJ, van Deursen JM. Senescența celulară în îmbătrânirea și bolile renale. Nat Rev Nephrol. 2017;13(2):77-89.

24. Bird TG, Müller M, Boulter L, et al. Inhibarea TGF restabilește un răspuns regenerativ în leziunile hepatice acute prin suprimarea senescenței paracrine. Sci Transl Med.2018;10(454):eaan1230.

25. Stolz A,Ernst A,DikicI. Recunoașterea mărfurilor și traficul în autofagie selectivă. Nat Cell Biol.2014;16(6):495-501.

Notă:cele de mai sus nu sunt o listă completă de referință