Koagulácia, receptory aktivované proteázou a diabetická obličková choroba: Lekcie od myší s deficitom ENOS

Endoteliálna syntáza oxidu dusnatéhoJe známe, že dysfunkcia (eNOS) zhoršuje progresiu a prognózudiabetické ochorenie obličiek(DKD). Jedným z mechanizmov, ktorými sa to dosahuje, je, že nízke hladiny eNOS sú spojené s hyperkoagulabilitou, ktorá podporuje poškodenie obličiek. Vo vonkajšej koagulačnej kaskáde tkanivový faktor (faktor III) a následné koagulačné faktory, ako je aktívny faktor X (FXa), zhoršujú zápal prostredníctvom aktivácie proteázou aktivovaných receptorov (PAR). Nedávno sa ukázalo, že nedostatok alebo znížená expresia eNOS u diabetických myší, ako model pokročilej DKD, zvyšuje hladiny renálneho tkanivového faktora a expresiu PAR1 a 2 v ich obličkách. Ďalej farmaceutická inhibícia alebo genetická delécia koagulačných faktorov alebo PARzmiernený zápalv DKD u myší bez eNOS. V tomto prehľade sumarizujeme vzťah medzi eNOS, koaguláciou a PAR a navrhujeme novú terapeutickú možnosť na manažment pacientov s DKD.

Kľúčové slová:diabetická glomeruloskleróza; faktor Xa;zápal; tkanivového faktora

KLIKNITE SEM A ZÍSKAJTE PRÍRODNÝ BIO EXTRAKT CISTANCHE S 25 % ECHINAKOZIDU A 9 % AKTEOZIDU PRE FUNKCIU OBLIČIEK

Úvod

Počet pacientov sdiabetické ochorenie obličiek(DKD) celosvetovo narastá (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD je jednou z hlavných príčin mortality u pacientov s diabetickými komplikáciami (Afkarian et al. 2013). Okrem toho je DKD progresívna a je hlavnou príčinou konečného štádia ochorenia obličiek vyžadujúceho renálnu substitučnú terapiu (Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). V Japonsku predstavuje diabetická nefropatia viac ako 39 % nových dialyzovaných pacientov (Nitta et al. 2020). Preto rozvojnové terapeutickémožnosti liečby pacientov s DKD.

systém v patogenéze DKD. Hyperkoagulabilita je spojená s DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Ukázalo sa, že zvýšená hladina fibrinogénu v krvi súvisí s nízkou odhadovanou rýchlosťou glomerulárnej filtrácie, vysokou proteinúriou a ťažkým histologickým poškodením a bola prediktorom progresie do konečného štádia ochorenia obličiek (Dalla Vestra a kol. 2005; Pan a kol. al. 2018; Zhang et al. 2018). Niektoré štúdie preukázali koreláciu medzi hladinou D-diméru, produktu degradácie fibrínu, a renálnou dysfunkciou v DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Hyperkoagulabilita v DKD je pravdepodobne určená viacerými faktormi. Napríklad systém renín-angiotenzín-aldosterón aktivuje tkanivový faktor (TF, faktor III) a zvyšuje trombotické príhody (Dielis et al. 2005). V opačnom prípade sa hyperglykémia, dyslipidémia, zápal alebo endoteliálna dysfunkcia podieľajú na protrombotickom stave pod patogenézou DKD (Goldberg 2009).

V DKD je prítomná endoteliálna dysfunkcia, ktorá progreduje do mikrovaskulárnych komplikácií (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Zhoršená produkcia endotelovej syntázy oxidu dusnatého (eNOS) alebo znížená aktivita eNOS (napr. zhoršená fosforylácia eNOS) je charakteristickým znakom endotelovej dysfunkcie v DKD (Nakagawa et al. 2011; Cheng et al. 2012). Ukázali sme, že strata expresie eNOS bola spojená so zvýšením hladiny TF a aktivitou vonkajšieho koagulačného systému (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), ktorá je úzko spojená s trombotickými príhodami u pacientov s chronickými obličkami chorôb (Kolachalama et al. 2018).

Okrem zvýšeného rizika trombotických príhod, koagulačné proteázy, ako je aktívny faktor FVII (FVIIa), aktívny faktor (FXa) a trombín, ktoré sú prítomné vo vonkajšej koagulačnej kaskáde, sprostredkovávajú poškodenie tkaniva prostredníctvom receptora aktivovaného proteázou ( mechanizmus závislý od PAR (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). V tomto prehľade sumarizujeme zistenia získané od diabetických myší bez eNOS a diskutujeme o vzťahu medzi koagulačnou-PAR dráhou, hladinami eNOS aPatogenéza DKD.

Dráha tkanivového faktora/proteázou aktivovaných receptorov

Tkanivový faktor (TF), známy ako faktor III, je 47 kDa transmembránový proteín, ktorý interaguje s faktorom VII (FVII) (Grover a Mackman 2018). Komplex TF/FVIIa je aktivátorom vonkajšej koagulačnej kaskády a katalyzuje aktiváciu FX a FIX. FXa a aktivovaný kofaktor V (FVa) tvoria protrombotický komplex, ktorý vytvára trombín. Nakoniec trombín premieňa fibrinogén na fibrín, čo vedie k tvorbe trombov (Grover a Mackman 2018). TF je exprimovaný v bunkách hladkého svalstva ciev a adventiciálnych fibroblastoch. Pri zápalových stavoch je jeho expresia indukovaná v endotelových bunkách alebo cirkulujúcich bunkách, ako sú monocyty (Østerud a Bjørklid 2006).

Receptory aktivované proteázou (PAR) sú členmi superrodiny receptorov spojených s G-proteínom, ktorá obsahuje štyri proteíny PAR (PAR1-4). PAR podliehajú štiepeniu proteázami na N-terminálnom konci a sú aktivované po naviazaní na nový N-koniec obsahujúci viazaný ligand. Štyri členy PAR (PAR1-4) sú aktivované špecifickými koagulačnými proteázami: komplex TF a FVIIa aktivuje PAR2, faktor Xa aktivuje PAR1 aj PAR2 a trombín aktivuje PAR1, PAR3 a PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier a Ruf 2012; Zhao a kol. 2014). Vzťah medzi TF, koagulačnými proteázami a PAR je znázornený na obr.

Je známe, že PAR sú široko exprimované v obličkových bunkách a podieľajú sa na patofyziológii poškodenia obličiek. PAR1 aj PAR2 sú exprimované v glomerulárnych endotelových bunkách, mezangiálnych bunkách a obličkových tubulárnych bunkách odvodených od človeka alebo myši; PAR2, PAR3 a PAR4 sú exprimované v ľudských podocytoch; PAR1, PAR3 a PAR4 sú exprimované v myších podocytoch (Tanaka a kol. 2005; Vesey a kol. 2005; Madhusudhan a kol. 2012; Dong a kol. 2015; Madhusudhan a kol. 2016).

Hoci škodlivé alebo ochranné účinky PAR vpoškodenie obličiekhromadiace sa údaje naznačujú, že PAR zhoršujú zápal stimuláciou produkcie cytokínov a chemokínov (Rothmeier a Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). V súlade s týmto zistením agonisty PAR1 a PAR2 podporujú expresiu zápalových mediátorov, ako je monocytový chemotaktický proteín 1 (MCP1) a inhibítor aktivátora plazminogénu-1 (PAI-1) ​​a profibrotické molekuly v endoteliálnom , mezangiálne a obličkové tubulárne bunky (Vesey a kol. 2005; Vesey a kol. 2013; Ellinghaus a kol. 2016; Waasdorp a kol. 2016; Oe a kol. 2019). V štúdiách in vivo nedostatok PAR1 alebo prítomnosť inhibítorov PAR1 znižovala zápal v modeloch crescentickej glomerulonefritídy alebo obštrukčného poškodenia obličiek (Cunningham a kol. 2000; Waasdorp a kol. 2019; Lok a kol. 2020). Podobne boli terapeutické účinky inhibície PAR2 pri poraneniach obličiek sprevádzanéznížený zápalv obličkách (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Polymorfizmy endoteliálnej syntázy oxidu dusnatého v DKD

Endoteliálna syntáza oxidu dusnatého(eNOS) je jednou z troch izoforiem NOS a prispieva k tvorbe NO vo vaskulárnom endoteli (Walford a Loscalzo 2003). NO produkovaný eNOS vo vaskulárnom endoteli hrá kľúčovú úlohu pri regulácii vaskulárnej relaxácie, protizápalovej činnosti a prevencii tvorby trombu (Walford a Loscalzo 2003). Zhoršená expresia eNOS je spojená s vývojom DKD. Nedávno vykonané metaanalýzy na ľuďoch odhalili, že gény G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) a intrón 4b/4a ​​(rs{10}}) v eNOS (NOS3) sú úzko spojené s rozvoj DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). Z týchto variantov bola dobre charakterizovaná úloha polymorfizmu G894T (Glu298Asp) vo funkcii eNOS. Znížená produkcia NO alebo akumulácia dusitanov bola indikovaná v transfekovaných CHO bunkách s 298Asp v porovnaní s bunkami s 298Glu (Noiri et al. 2002). Súhrnne tieto výsledky naznačujú, že znížená produkcia NO dysfunkciou eNOS je dôležitá pre progresiu DKD u ľudí.

Diabetické myši bez eNOS ako model ľudskej diabetickej nefropatie

Vytvorenie spoľahlivých predklinických modelov podobných ľudskej DKD je nevyhnutné pre štúdium nových terapeutických možností. Na základe dôkazov preukazujúcich súvislosť medzi polymorfizmom eNOS a DKD množstvo štúdií preukázalo, že eNOS knock-out modely typu I a typu II DM sú niektoré z úspešných modelov napodobňujúcich ľudskú DKD (Brosius et al. 2009; Azushima et al. 2018). Ukázalo sa, že u diabetických myší vyvolaných streptozotocínom, ktorým chýba eNOS, sa rozvinie ťažká albuminúria, mezangiálna expanzia, zhrubnutie glomerulárnej bazálnej membrány a arteriolárna hyalinóza, ktorá sa podobá ľudskej DKD (Nakagawa et al. 2007). Podobne diabetické myši typu II (db/db), ktorým chýba eNOS, vykazovali závažnú glomerulosklerózu a albuminúriu (Zhao et al. 2006).

Zvýšená TF u diabetických myší bez eNOS

NO inhibuje tvorbu trombu a agregáciu krvných doštičiek (Walford a Loscalzo 2003). Pretože tvorba glomerulárneho trombu bola pozorovaná u diabetických myší bez eNOS (Nakagawa et al. 2007), zhoršená expresia eNOS je pravdepodobne spojená so zvýšením koagulácie závislej od TF. Asociáciou medzi eNOS a TF v DKD sme sa zaoberali v našich predchádzajúcich správach (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (obr. 2).

Znížená alebo nedostatočná expresia eNOS zvyšuje renálnu aktivitu TF u diabetických myší Akita Charakterizovali sme expresiu TF u diabetických myší Akita (Ins2Akita/+), model DM typu I, s rôznymi hladinami expresie eNOS (eNOS+/+, eNOS+/- a eNOS-/-) (Wang a kol. 2011a). Zistili sme, že závažnosť DKD bola spojená so zníženou expresiou eNOS. Vylučovanie albumínu močom, glomeruloskleróza a zníženie rýchlosti glomerulárnej filtrácie boli exacerbované v nasledujúcom poradí: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Je zaujímavé, že expresia a aktivita obličkovej TF boli zvýšené v eNOS+/-; Ins2Akita/+ a eNOS-/-; Myši Ins2Akita/+ v porovnaní s myšami v eNOS+/+; Myši Ins2Akita/+. Glomerulárna depozícia fibrínu bola tiež pozoruhodná v eNOS+/-; Ins2 Akita/+ a eNOS-/-; Myši Ins2 Akita/+. Okrem toho expresia renálnej Tf mRNA korelovala so závažnosťou ochorenia, vylučovaním albumínu močom aobličkové zápalovéexpresia cytokínov.

Diéta s vysokým obsahom tukov a nedostatok eNOS synergicky zvyšujú TF u diabetických myší

Mnohé štúdie preukázali súvislosť medzi obezitou a trombózou (Samad a Ruf 2013). Napríklad upregulácia dráhy TLR4-NF-kB v podmienkach metabolického ochorenia zvyšuje hladiny TF (Lv a kol. 2009; Owens a kol. 2012; Rogero a Calder 2018). Okrem toho palmitát nasýtených mastných kyselín indukuje uvoľňovanie histónu H3 prostredníctvom mechanizmov závislých od ROS a JNK dráhy a extracelulárnych histónov, ktoré zvyšujú expresiu TF v monocytoch (Shrestha et al. 2013). Naša predchádzajúca štúdia so zameraním na vzťah medzi koaguláciou, eNOS a dyslipidémiou preukázala kombinované účinky deficitu eNOS a diéty s vysokým obsahom tukov na expresiu TF (Li et al. 2010). V štúdii boli myši s nulovým eNOS liečené nízkou dávkou STZ, aby sa u nich vyvinul DM, a boli kŕmené stravou s vysokým obsahom tukov. Nedostatok expresie eNOS zvýšil vylučovanie albumínu močom a histologické poranenia, ktoré sa ďalej zhoršili diétou s vysokým obsahom tukov. Expresia a aktivita TF boli zvýšené v obličkách myší v dôsledku nedostatku expresie eNOS a diéty s vysokým obsahom tuku synergickým spôsobom. Je zaujímavé, že zvýšenie hladiny imunoreaktívneho TF bolo preukázané kolokalizačnými experimentmi s glomerulárnym monocytovým/makrofágovým markerom.

Neutralizujúce protilátky proti TF zmierňujú zápal v diabetických obličkách u eNOS-knockout myší

Zvýšenie koagulácie závislej od TF je spojené so zvýšeným zápalom (Witkowski et al. 2016). Zlepšila sa inhibícia koagulačného systému závislého od TFzápalové ochorenia, ako je sepsa vyvolaná LPS (Pawlinski et al. 2010). Aby sme objasnili príčinnú súvislosť medzi zápalom a TF v DKD, skúmali sme krátkodobý účinok neutralizujúcich protilátok proti TF na zápal diabetických obličiek u myší s deficitom eNOS (Li et al. 2010). Výsledky ukázali, že podávanie protilátok proti TF výrazne znížilo hladiny renálnej expresie génov súvisiacich so zápalom a fibrózou, ako sú mRNA Tnfa, Ccl2, Tgfb a Col4 v obličkách myší štyri dni po neutralizácii TF.

Inhibítor koagulácie FXa zlepšuje poškodenie obličiek u diabetických myší s nedostatkom eNOS

Koagulačný FXa, ktorý sa nachádza po prúde od TF/VIIa, tiež prispieva k zápalu prostredníctvom dráhy závislej od PAR. Jeho úloha v DKD bola preukázaná na niekoľkých zvieracích modeloch. Sumi a kol. (2011) preukázali, že fondaparinux, inhibítor FXa, znížil hladiny proteínov v moči, glomerulárnu hypertrofiu a ukladanie fibrínu u db/db myší. Terapeutický účinok inhibície FXa u myší DKD bez eNOS preukázala naša skupina (Oe et al. 2016). Edoxaban (50 mg/kg/deň), perorálny inhibítor FXa, bol podávaný eNOS-/-; Ins2Akita/+ myši po dobu troch mesiacov a výsledky ukázali zlepšenie histologických poranení, ako je proliferácia mezangiálnej matrice. Úrovne expresie zápalových génov v obličkách boli znížené edoxabanom (tabuľka 1). FXa aktivuje PAR1 aj PAR2. Aby sme objasnili mechanizmus poškodenia obličiek sprostredkovaného FXa, preukázali sme, že protizápalové účinky inhibítorov FXa sú podobné tým, ktoré sa vyskytujú u myší PAR2-/- a PAR2-/- myší s inhibítormi FXa . Tieto zistenia naznačujú, že FXa pravdepodobne spôsobuje zápal prostredníctvom mechanizmu závislého od PAR2- v DKD. Naopak, edoxaban nezlepšil glomerulárne poškodenie v eNOS+/+; Ins2Akita / + myši, čo naznačuje, že terapeutický účinok inhibície FXa bol spojený s hyperkoagulabilitou závislou od eNOS u diabetických myší typu I.

Ďalšie koagulačné faktory v DKD

Pretože trombín sa zameriava na PAR1, ktorý progreduje vaskulárny zápal (Chen a Dorling 2009), trombín pravdepodobne zhoršuje DKD. Preukázala sa však ochranná alebo škodlivá úloha trombínu v patogenéze DKD; nízka dávka trombínu (50 pM) zabránila, zatiaľ čo vysoká dávka trombínu (20 nM) zhoršila glukózou indukovanú apoptózu v podocytoch (Wang et al. 2011b). V budúcnosti by sa mali objasniť účinky inhibítorov trombínu, ako je dabigatran, na diabetické myši bez eNOS.

Fibrinogén sa podieľa na rôznych zápalových stavoch. Je zaujímavé, že čiastočná redukcia alebo absencia fibrinogénu bola prospešná pre modely renálnej ischémie-reperfúzie alebo obštrukčnej fibrózy obličiek (Sörensen et al. 2011; Craciun et al. 2014). Pretože ukladanie glomerulárneho fibrínu je zvýšené u diabetických myší, ktorým chýba eNOS (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), objasnenie jeho úlohy v patogenéze DKD si zaslúži ďalší výskum.

Expresia PAR1 a PAR2 u diabetických myší bez eNOS

Zvýšená expresia PAR je spojená s poškodením obličiek. My a iní sme preukázali, že hladiny expresie Par1 a/alebo Par2 mRNA boli zvýšené na zvieracích modeloch s diabetickou nefropatiou, poškodením obličiek vyvolaným ade9, obštrukčnou renálnou fibrózou a poškodením obličiek vyvolaným cisplatinou (Chung et al. 2013; Hayashi a kol. 2016; Oe a kol. 2016; Watanabe a kol. 2019). Okrem toho sa hladiny glomerulárneho proteínu PAR2 zvýšili u db/db myší, čo je model DM typu II (Sumi et al. 2011). Preukázali sme súvislosť medzi expresiou PAR a deficitom eNOS u diabetických myší (Oe et al. 2016). Úroveň expresie Par1 mRNA bola významne vyššia v eNOS-/-; Ins2Akita/+ myši ako u eNOS−/−; Ins2Akita/+ a non-DM myši. Podobne bola expresia Par2 významne vyššia v eNOS-/-; Ins2Akita/+ myši ako u non-DM myší. Na rozdiel od toho sa hladiny mRNA Par4 medzi genotypmi nelíšili. Nedostatok eNOS zhoršuje zápal v DKD (Wang et al. 2011a). Pretože prozápalové cytokíny údajne zvyšujú PAR (Nystedt et al. 1996), zvýšený zápal spôsobený nedostatkom eNOS pravdepodobne indukuje renálnu expresiu Pars v DKD. Súhrnne výsledky našich štúdií naznačujú, že hladiny expresie PAR1 a PAR2, podobne ako v prípade TF, boli zvýšené v diabetických obličkách, keď chýbal eNOS (obr. 2).

Delécia PAR2 zlepšila diabetické poškodenie obličiek u myší so zníženým eNOS

My a iní sme sa zaoberali úlohou PAR2 v DKD v predchádzajúcich štúdiách. Delécia Par2 neovplyvnila glomerulárne poškodenie u diabetických myší Akita divokého typu (Ins2Akita/+) s eNOS (Oe et al. 2016). Okrem toho diabetické myši indukované STZ bez PAR2 vykazovali zníženú albuminúriu v porovnaní s diabetickými myšami divokého typu, ale zvýšili mezangiálnu expanziu (Waasdorp et al. 2017). Súhrnne tieto výsledky ukazujú, že neexistujú žiadne alebo len mierne terapeutické účinky inhibície PAR2 na poškodenie obličiek v skorých a miernych modeloch DKD. Na rozdiel od toho sme preukázali účinky deficitu PAR2 na DKD u diabetických myší Akita so zníženou expresiou eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) (Oe et al. 2016). Nedostatok PAR2 významne znížil hladiny vylučovania albumínu močom, mezangiálnu expanziu a hrúbku GBM. Hladiny expresie prozápalových génov a génov súvisiacich s fibrózou, vrátane Tnfa, Tgfb a Col4, boli tiež znížené v obličkách myší. Tieto zistenia naznačujú, že PAR2 nie je patogénny na začiatku, ale v relatívne pokročilom diabetickom glomerulárnom poškodení spôsobenom deficitom eNOS (tabuľka 1).

Podporná služba Wecistanche - Najväčší vývozca cistanche v Číne:

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel:+86 15292862950

Nakupujte pre ďalšie špecifikácie Podrobnosti:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop