Endokanabinoidný systém a obličky: od renálnej fyziológie k poraneniu a chorobe

Kontakt: emily.li@wecistanche.com

Janice T. Chua¹ a kol

Abstraktné

Úvod:Ako prevalenciaobličkyOchorenie celosvetovo neustále narastá, existujú dôkazy o tomobličkyzranenieadysfunkciaakútna alebo chronická, je spojená s veľkými nepriaznivými následkami vrátane úmrtnosti. Medzitým účinné terapeutické možnosti pri liečbe akútobličkyzranenia (AKI) a chronickéobličkychoroba(CKD) boli zriedkavé. Mnohé z účinných liečebných postupov, ktoré sa rutinne používajú na rôzne patológie u pacientov bez ochorenia obličiek, nepreukázali účinnosť u pacientov s dysfunkciou obličiek. Preto existuje naliehavá potreba objavenia nových ciest, ktoré môžu byť zamerané na inovatívne a účinné klinické terapie stavov ochorenia obličiek.

Diskusia: V súčasnosti sa hromadia dôkazy, že endokanabinoidný (EC) systém hrá významnú úlohu pri normálnej renálnej homeostáze a funkcii. Okrem toho mnohé nedávne štúdie opísali mechanizmy, prostredníctvom ktorých môže zmena v systéme EC prispieť k poškodeniu obličiek a ochoreniu. Patrí medzi ne potenciálna úloha kanabinoidných receptorov pri tubuloglomerulárnom poškodení a fibróze, čo sú bežné znaky AKI, intersticiálnej nefritídy, glomerulopatie a iných stavov vedúcich k AKI a CKD.

Záver: Tieto zistenia naznačujú, že manipulácia so systémom EC môže byť účinnou terapeutickou stratégiou liečbyobličkychorobaazranenie. Na úplné vymedzenie úlohy tohto systému v rôznych podmienkach, ktoré ovplyvňujú, sú však potrebné ďalšie mechanické štúdieobličky. Okrem toho, zatiaľ čo väčšina súčasnej literatúry je zameraná na úlohu EC systému ako celku v renálnej patofyziológii, budúce štúdie budú musieť tiež objasniť príspevok každej zložky tohto systému, vrátane EC mediátorov, v patogenézeobličkychorobaa ich potenciálnu úlohu ako súčasť terapeutickej stratégie.

Kľúčové slová: akútobličkyZranenie; chronickýobličkychoroba; endokanabinoid; fibróza;zápal; nefropatia

Zabráňte chronickému ochoreniu obličiek

Úvod

Obličky hrajú ústrednú úlohu v normálnej telesnej homeostáze prostredníctvom rôznych funkcií, vrátane odstraňovania vedľajších produktov metabolizmu, odstraňovania toxínov, regulácie stavu telesného objemu, elektrolytov a systémovej hemodynamiky a produkcie hormónov, ako je erytropoetín a aktívny vitamín D. Preto nie je prekvapujúce, že poškodenie obličiek je spojené s významnou morbiditou a mortalitou. To platí bez ohľadu na to, či je pokles funkcie obličiek súčasťou akútnych procesov, ako je akútne poškodenie obličiek (AKI) v dôsledku tubulárnej nekrózy, alebo chronickejšieho procesu, ako je chronické ochorenie obličiek (CKD) spôsobené hypertenziou (HTN) alebo cukrovkou. Okrem toho sú mechanizmy zodpovedné za poškodenie obličiek zložité a môžu sa meniť. Zatiaľ čo tieto mechanizmy sú pravidelne kategorizované na základe typu poranenia (akútne alebo chronické) a anatomickej časti postihnutého nefrónu (vrátane glomerulu, tubulov, mezangia, vaskulatúry), medzi týmito kategóriami je zanedbateľné prekrytie. Napríklad existujú dôkazy naznačujúce, že AKI môže viesť k CKD. Okrem toho dochádza k častému prekrývaniu medzi rôznymi anatomickými miestami poranenia vzhľadom na to, že poškodenie jednej časti nefrónu počas určitého časového obdobia môže viesť k poraneniu iných miest. Napríklad, zatiaľ čo diabetická obličková choroba sa často prejavuje glomerulárnym poškodením a proteinúriou, počas dlhšieho časového obdobia vedie aj k tubulointersticiálnemu poškodeniu a fibróze vedúcej k progresívnemu CKD a konečnému štádiu ochorenia obličiek. Preto pochopenie základných ciest, ktorých zmeny môžu viesť k rôznym formám poškodenia a poranenia obličiek, môže hrať dôležitú úlohu pri navrhovaní účinných terapií na prevenciu a liečbu ochorení obličiek. V tejto súvislosti sa hromadia dôkazy, ktoré naznačujú, že endokanabinoidný (EC) systém hrá hlavnú úlohu v normálnej fyziológii obličiek. Okrem toho existujú údaje, ktoré dokazujú, že zmeny tejto dráhy môžu viesť k patogenéze akútneho aj chronického ochorenia obličiek. Preto môže byť hodnotenie systému sľubnou oblasťou objavu, čo môže viesť k vytvoreniu potenciálne nových terapií zameraných na liečbu rôznych foriem ochorení obličiek.

EC systém obsahuje endogénne ligandy odvodené od mastných kyselín, ich receptory a enzýmy potrebné na ich biosyntézu a degradáciu.1 Najcharakteristickejšie EC sú N-arachidonoyletanolamid, tiež známy ako anandamid (AEA) a {{4} }arachidonoyl sn-glycerol (2-AG).2 Tieto molekuly odvodené od lipidov sú generované na požiadanie metabolizmom membránových fosfolipidov v reakcii na rôzne stimuly, vrátane zvýšenej aktivácie intracelulárneho vápnika alebo metabotropných receptorov.3 Po produkcii, viažu sa na lokálne kanabinoidné receptory autokrinným alebo parakrinným spôsobom, hoci merateľné koncentrácie týchto ligandov možno nájsť aj v krvi, cerebrospinálnom moku a lymfe.4 Zatiaľ čo potenciálne endokrinné účinky týchto vEC zostávajú oblasťou aktívneho výskumu, je dobre známe, že pôsobia lokálne väzbou na dva široko študované kanabinoidné receptory, kanabinoidný podtyp-1 (CB1) a podtyp-2 (CB2).5 AEA a 2-AG následne môžu byť potláčané bunkami prostredníctvom mechanizmu vychytávania s vysokou afinitou6,7 a rýchlo degradované pôsobením enzýmov, amidhydrolázy mastných kyselín (FAAH) a monoacylglycerollipázy (MGL).

Zatiaľ čo úloha systému EC bola spočiatku zameraná na rozsiahly výskum v centrálnom nervovom systéme, v priebehu posledných dvoch desaťročí značný počet štúdií potvrdil jeho prítomnosť a význam v periférnych orgánoch vrátane obličiek. V tomto ohľade boli v obličkovom tkanive zistené značné koncentrácie EC, mechanizmus potrebný na ich biosyntézu a degradáciu, ako aj CB receptory.8,9 Účinky vyvolané pôsobením tohto systému v normálnych a patologických podmienkach obličky však neboli úplne vymedzené vzhľadom na mnohé zložitosti spojené s produkciou a rozkladom ligandov EC.8–11 Okrem toho môže byť rozdielna distribúcia a pôsobenie receptorov CB1 a CB2 v rôznych štruktúrach a podtypoch buniek v obličkách v konečnom dôsledku vedú k rôznym signálnym výsledkom, ktorých celkový vplyv bude ťažké predpovedať. V súlade s tým zostáva identifikácia fyziologických a patofyziologických úloh systému v oblasti nefrológie aktívnou oblasťou skúmania.

Systém EC a normálna fyziológia obličiek

Ukázalo sa, že CB1 a CB2 patria do triedy siedmich transmembránových doménových receptorov spojených s G-proteínom, ktoré sú funkčne závislé od aktivácie heterotrimérnych Gi/G0 proteínov.11 Hoci aktivácia oboch receptorov vedie k inhibíciou enzýmu adenylylcyklázy a zvýšenou aktivitou mitogénom aktivovanej proteínkinázy (MAPK) sa tiež ukázalo, že aktivácia CB1 stimuluje syntázu oxidu dusnatého a priamo riadi aktiváciu iónových kanálov. Posledne uvedené zahŕňajú dovnútra sa usmerňujúce draslíkové kanály typu A, vonkajšie draslíkové kanály typu D a vápnikové kanály typu N a P/Q.^10,12,13Napriek spoločnej podjednotke G-proteínu zdieľanej medzi receptormi CB1 a CB2, ich aktivácia môže vyvolať opačné biologické účinky v normálnych a chorých stavoch, čiastočne v dôsledku množstva a lokalizácie týchto kanabinoidných receptorov a ich EC ligandov.

Zatiaľ čo sa pôvodne predpokladalo, že receptor CB1 je lokalizovaný v centrálnom a periférnom nervovom systéme,^12,14ukázalo sa, že je prítomný v periférnych orgánoch, ako sú obličky.15,16 Napríklad prítomnosť funkčných CB1 receptorov bola preukázaná v proximálnych stočených tubuloch, distálnych tubuloch a interkalovaných bunkách zberného kanálika v ľudskej obličke13 ( Obr. 1). Okrem toho sa expresia receptora CB1 našla aj v iných častiach nefrónu u hlodavcov, ako sú aferentné a eferentné arterioly,17 hrubé vzostupné končatiny (TAL) Henleho slučky18 a glomeruly,^19–23ako aj v rôznych podtypoch obličkových buniek, ako sú glomerulárne podocyty,24,25 tubulárne epitelové bunky,13,15,20,21,24,26–29 a kultivované mezangiálne bunky.^30,31Podobne expresia CB2 receptorov, hoci sa predtým predpokladalo, že je prevažne v imunitných bunkách,32 bola tiež preukázaná v obličkovom tkanive.33 Napríklad expresia CB2 receptora bola lokalizovaná v podocytoch,²⁵bunky proximálneho tubulu,^26,33,34a mezangiálne bunky31 vo vzorkách obličkovej kôry človeka a potkana.

Okrem rozdielnej expresie CB receptorov v rôznych tkanivách a bunkách prispieva komplexná regulácia biosyntézy a degradácie vysokých bazálnych hladín EC v obličkách prostredníctvom downstream enzýmov k rôznym signálnym účinkom týchto ligandov.^{20,31,35–39}Zatiaľ čo obličková kôra vykazovala podobné hladiny AEA a 2-AG, ukázalo sa, že AEA je obohatená v dreni obličiek v porovnaní s kôrou, zatiaľ čo hladiny 2-AG v dreni boli podobné ako u obe EC v kortexe.39 Okrem toho je AEA prítomný v kultivovaných renálnych endotelových a mezangiálnych bunkách v nízkych hladinách a môže byť syntetizovaný z kyseliny arachidónovej a etanolamínu a katabolizovaný AEA amidázou v týchto podtypoch obličkových buniek.³¹Ukázalo sa, že expresia FAAH je zvýšená v renálnej kôre (napr. v glomerulus, tubulárnom systéme a zberných kanálikoch) v porovnaní s jej nízkymi hladinami expresie v dreni.³⁹

Vzhľadom na rôznorodú lokalizáciu EC a ich receptorov, ako aj zložitosť ich syntézy a katabolizmu, môže tento systém hrať rôzne úlohy v obličkách.funkciu. Za normálnych podmienok je EC systém schopný regulovať renálnu homeostázu, čo dokazuje jeho kontrola nad renálnou hemodynamikou, tubulárnou reabsorpciou sodíka a vylučovaním bielkovín močom. Tieto účinky boli do značnej miery spôsobené aktiváciou receptora CB1.17,18,31,39–41 V nasledujúcich častiach popisujeme niektoré účinky aktivácie systému EC na fyziologickú funkciu obličiek (obr. 1).

Renálna hemodynamika

Za normálnych fyziologických podmienok hrá EC systém rozhodujúcu úlohu v regulácii renálnej hemodynamiky. Napríklad sa ukázalo, že intravenózne podanie AEA znížilo rýchlosť glomerulárnej fi-filtrácie a zvýšilo obličkovú krv u hlodavcov, nezávisle od zmien krvného tlaku.17 Štúdie in vitro ukázali, že AEA môže vazodilatovať juxtamedulárne aferentné alebo eferentné arterioly17,31 cez CB1-závislý proces, normálne inhibovaný syntázou oxidu dusnatého,31 na reguláciu rýchlosti glomerulárnej filtrácie (GFR). Akcie signalizačného systému AEA sa pravdepodobne uskutočňujú prostredníctvom mezangiálnych buniek, ktoré sú schopné produkovať a metabolizovať AEA,31 ako aj prostredníctvom hyperpolarizácie buniek hladkého svalstva prostredníctvom aktivácie draslíkových kanálov.42 Treba poznamenať, že mechanizmy nezávislé od receptora CB1, ktorými môžu EC sprostredkovať vazodilatačný účinok, a teda regulovať renálnu hemodynamiku.43 Budúce štúdie musia ďalej objasniť úlohu týchto mechanizmov v normálnej renálnej fyziologickej homeostáze.

Tubulárny transport sodíka

Ukázalo sa, že AEA má regulačný účinok na tubulárny transport sodíka. V medulárnom TAL Henleho slučky sa ukázalo, že AEA (prostredníctvom interakcie s receptorom CB1) stimuluje produkciu oxidu dusnatého, čo vedie k inhibícii transportu sodíka cez apikálny transportér Na plus /H plus a Na plus /K plus /2Cl-co -prepravník. To bolo tiež spojené so zníženou spotrebou kyslíka v TAL časti nefrónu.¹⁸To naznačuje, že aktivácia receptorov CB prostredníctvom AEA môže regulovať prietok krvi obličkami, ako aj tubulárnu manipuláciu so rozpustenými látkami, čo môže v konečnom dôsledku ovplyvniť klírens obličkových solí a vody.

Vylučovanie a modulácia bielkovín močom

Na preskúmanie úlohy glomerulárnych receptorov CB1 pri modulácii vylučovania proteínov močom Hsu et al. použili CB1 transgénne myši a potkany liečené selektívnym agonistom CB1.⁴⁰ Aktivácia receptora CB1 v obličkách a špecificky v podocytoch a mezangiálnych bunkách glomerulu zvýšila vylučovanie bielkovín močom.⁴⁰Zistilo sa tiež, že zvýšená aktivácia a nadmerná expresia CB1 zvyšuje hladiny expresie vaskulárneho endotelového rastového faktora (VEGF) a následne znižuje hladiny nefrínového génu a proteínu, čo naznačuje potenciálnu dráhu pre dysreguláciu podocytov a proteinúriu.⁴⁰

Systém EC a ochorenie obličiek

Úloha EC systému v renálnej patológii a dysfunkcii je novou oblasťou výskumu, ktorá bola študovaná predovšetkým v kontexte CB receptorov. Zmeny expresie a aktivity CB receptora boli objavené pri rôznych obličkových ochoreniach, ako je diabetická nefropatia, CKD a rôzne typy poškodenia obličiek (obr. 2). Súhrnne tieto štúdie o renálnej patofyziológii naznačujú, že zacielenie na EC systém môže mať diagnostickú a terapeutickú hodnotu (tabuľky 1 a 2).

Diabetická nefropatia

Je dobre známe, že diabetes má veľké obličkové komplikácie, vrátane progresívneho ochorenia obličiek a patológie, stavu známeho ako diabetická nefropatia. Diabetická nefropatia je charakterizovaná glomerulárnou hypertrofiou a hyperfiltráciou, čo môže viesť k albuminúrii, renálnej fibróze, poklesu GFR a konečnému štádiu ochorenia obličiek.^44,45Niekoľko štúdií skúmalo úlohu EC systému pri diabete podmienenom poškodení podocytov, mezangiálnych a tubulárnych buniek, ako aj funkciu aktivácie CB receptora na nepriaznivé výsledky diabetickej nefropatie (obr. 2).

Hodnotenie myších modelov diabetického ochorenia obličiek a obličkového tkaniva od ľudí s pokročilou diabetickou nefropatiou ukázalo zvýšené hladiny expresie receptora CB1 v obličkách, a to najmä v glomerulárnych podocytoch a mezangiálnych bunkách.^19,30Okrem toho štúdie in vitro ukázali upreguláciu receptora CB1 s vystavením zvýšeným koncentráciám glukózy a albumínu v mezangiálnych bunkách30 a bunkách proximálnych tubulov.¹⁵ Ďalej sa zistilo, že receptor CB1 je nadmerne exprimovaný v glomerulárnych podocytoch u experimentálnych myší s diabetickou nefropatiou.^19,24Potenciálne dôsledky týchto zmien sa ukázali v ďalšej štúdii, ktorá zistila, že hyperlipidémia, ako je vyvolaná diabetickou nefropatiou, môže byť spojená s apoptózou v proximálnych tubulárnych bunkách indukovanou kyselinou palmitovou. Tieto účinky sú sprostredkované prostredníctvom upregulovanej expresie receptora CB1.²⁹

Vzhľadom na dôkazy naznačujúce škodlivú úlohu receptora CB1 pri diabetickej nefropatii niekoľko štúdií skúmalo užitočnosť antagonistov/inverzných agonistov CB1 ako potenciálnej terapeutickej možnosti pre diabetické ochorenie obličiek.^{15,20,24,46,47}

V myšom modeli diabetickej nefropatie indukovanej streptozotocínom (STZ) bola albuminúria znížená v dôsledku blokády receptora CB1 prostredníctvom selektívneho antagonistu receptora CB1.19 Podobné nálezy boli hlásené aj na genetických myšacích modeloch diabetickej nefropatie.^23,24Zistilo sa, že k výraznému zníženiu proteinúrie došlo vďaka zachovaniu glomerulárnych podocytov a obnovení expresie podocytových proteínov nefrínu, podocínu a zonula occludens-1.19,24 Okrem toho sa zistilo, že antagonizmus CB1 spojené so zníženou glomerulárnou a proximálnou tubulárnou apoptózou, čo v konečnom dôsledku vedie k zlepšeniu funkcie obličiek.^19,21,29

U diabetických tučných (ZDF) potkanov Zucker, u ktorých sa vyvinul diabetes typu 2 v dôsledku obezity spôsobenej dysfunkčným leptínovým receptorom, chronické podávanie inverzného agonistu receptora CB1 obnovilo GFR, znížilo proteinúriu a zlepšilo markery zdravia podocytov prostredníctvom modulácie renínu -angiotenzínový systém a inhibícia apoptózy.²⁴

Zatiaľ čo diabetické ochorenie obličiek je spojené so zvýšenou expresiou receptora CB1 v rôznych častiach nefrónu, existujú aj dôkazy, že expresia receptora CB2 je výrazne znížená. Napríklad diabetická nefropatia vyvolaná STZ u myší je spojená so zníženou reguláciou expresie CB2 receptora v glomerulárnych podocytoch.48 Podobne je znížená expresia receptora CB2 v bunkách proximálneho tubulu po vystavení zvýšeným koncentráciám albumínu a glukózy.34 Okrem toho CB2 Ukázalo sa, že aktivácia receptora zlepšuje albuminúriu, obnovuje expresiu proteínu podocytov, znižuje infiltráciu monocytov a znižuje expresiu renálnych profibrotických markerov25, 33 u potkanov s nefropatiou súvisiacou s obezitou. CB2 agonizmus pri obéznej diabetickej nefropatii BTBR ob/ob myšací kmeň tiež znížil albuminúriu, zlepšil dysfunkčnú expresiu nefrínu v podocytoch a znížil expanziu mezangiálnej matrice, akumuláciu fibronektínu a sklerotické poškodenie.⁴⁹

Tieto štúdie demonštrujú, že antagonizmus CB1 receptorov a aktivácia CB2 receptorov pomocou selektívnych farmakologických ligandov je spojená s obnovou renálnej štruktúry a funkcie, konkrétne albuminúrie a expresie zápalových markerov, v genetických a experimentálnych modeloch diabetickej nefropatie.

Ochorenie obličiek súvisiace s obezitou

obezita je spojená s rozvojom diabetickej nefropatie a pôsobí ako rizikový faktor pre rozvoj diabetickej nefropatie50, pričom obézni jedinci majú vyššie riziko progresie do konečného štádia ochorenia obličiek.⁵¹Štúdia Jenkina a spol.33 odhalila úlohu aktivácie receptora CB2 pri znižovaní progresie dysfunkcie obličiek súvisiacej s obezitou znížením proteinúrie, klírensu kreatinínu a renálnych fibrotických markerov. Na rozdiel od toho ZDF potkany liečené inverzným agonistom CB1 vykazovali zlepšenú renálnu štruktúru a funkciu.²⁴Prekvapivo tieto potkany tiež vykazovali výrazné zvýšenie telesnej hmotnosti v porovnaní s váhovou stabilitou kontrolných myší, čo sa považovalo za spôsobené rozvojom extrémnej hyperglykémie u kontrol liečených vehikulom.24 V samostatnej štúdii sa preukázal antagonizmus CB1 na zníženie albumínovej urie, zníženie mezangiálnej expanzie a zlepšenie expresie profibrotických a prozápalových obličkových proteínov u chudých a obéznych diabetických myších modelov.²³Tieto zistenia naznačujú, že dôsledky modulácie CB1 pri cukrovke sa môžu líšiť na základe experimentálneho modelu, prítomnosti obezity a prítomnosti hyperglykémie.

V iných štúdiách, ktoré využívali potkany s obezitou vyvolanou diétou, je expresia receptora CB1 v obličkách výrazne zvýšená a liečba antagonistom receptora CB1 znížila hmotnosť, systolický krvný tlak, plazmatický leptín, albuminúriu a hladiny kreatinínu v plazme. Toto je spojené so zlepšením glomerulopatie.16 Okrem toho štúdie s použitím obéznych potkanov kmeňa Zucker preukázali, že inverzný agonista CB1, rimonabant, zlepšil proteinúriu na zvieracom modeli nefropatie vyvolanej obezitou.²¹Liečba rimonabantom čiastočne obnovila klírens kreatinínu, znížila glomerulosklerózu a tubulárno-intersticiálnu fibrózu a znížila poškodenie tubulov a renálnu hypertrofiu.²¹Treba tiež poznamenať, že tieto zistenia mohli byť sprostredkované účinkami rimonabantu a nesúviseli so systémom ES. Zatiaľ čo obezita u potkanov fa/fa Zucker je spôsobená mutáciou leptínového receptora, rimonabant pôsobí tak, že zvyšuje vychytávanie leptínu obličkami, čo preukázateľne znižuje metabolickú aktivitu proximálnych tubulov.⁵²Zlepšenie renálnej funkcie v týchto rýchlostiach preto mohlo nastať v dôsledku mechanizmov súvisiacich s úlohou leptínu v metabolizme buniek proximálneho tubulu,^52–54na rozdiel od priamej akcie na systém ES.

Použitím nového myšacieho kmeňa, ktorému chýbajú receptory CB1 v bunkách proximálneho tubulu obličiek, Udi et al.⁵⁵zistili, že delécia receptora CB1 neochránila myši pred škodlivými metabolickými účinkami spojenými s obezitou, ale významne znížila akumuláciu lipidov vyvolanú obezitou v obličkách. Ďalej sa zistilo, že stimulácia receptorov CB1 v bunkách proximálneho tubulu obličiek je spojená so zníženou aktiváciou pečeňovej kinázy B1 a zníženou aktivitou proteínkinázy aktivovanej AMP, ako aj so zníženou beta-oxidáciou mastných kyselín.⁵⁵Tieto zistenia naznačujú potenciálny vzťah medzi receptorom CB1 buniek renálneho proximálneho tubulárneho epitelu a patologickými účinkami renálnej lipotoxicity a nefropatie vyvolanej obezitou.

Stručne povedané, zistenia týkajúce sa receptora CB1 zdôrazňujú jeho čiastočný potenciál pôsobiť ako terapeutický cieľ pre ochorenie obličiek vyvolané obezitou. Ďalšie štúdie sú potrebné na zistenie účinnosti modulácie CB1 v obličkách na zlepšenie renálnej dysfunkcie nezávisle od jej účinkov na hmotnosť.

Renálna intersticiálna choroba a fibróza

Ukázalo sa, že receptor CB1 je upregulovaný pri iných poruchách obličiek, ktoré sa vyznačujú intersticiálnym zápalom a fibrózou, vrátane akútnej intersticiálnej nefritídy.²⁰Použitím unilaterálnej ureterálnej obštrukcie (UUO) ako experimentálneho modelu renálnej fibrózy u myší Lecruet al.²⁰ukázali, že expresia receptora CB1 bola upregulovaná u zvierat UUO v porovnaní s kontrolami. S tým súvisí aj výrazný nárast skutočného obsahu 2-AG. Liečba UUO myší rimonabantom znížila syntézu monocytového chemoatraktantu proteínu-1 a znížila infiltráciu makrofágov.²⁰Ukázalo sa tiež, že aktivácia receptora CB1 viedla k zvýšeným hladinám VEGF, čo následne znížilo expresiu nefrínu a hladiny proteínov.⁴⁰

Akútne poškodenie obličiek

Hromadia sa dôkazy naznačujúce dôležitú úlohu receptorov CB1 a CB2 a ich moduláciu v patogenéze rôznych foriem AKI. Pokiaľ ide o ischemickú AKI, zistilo sa, že selektívne agonisty receptorov CB1 a CB2 majú účinok závislý od dávky pri prevencii tubulárneho poškodenia po renálnom ischémii/reperfúznom poškodení v obličkách myší.⁵⁶V samostatnej štúdii však podávanie kanabidiolu, nepsychoaktívnej zložky kanabisu so slabo definovanými farmakologickými vlastnosťami, viedlo k zníženiu poškodenia renálnych tubulov u potkanov po bilaterálnej renálnej ischémii/reperfúzii.⁵⁷Kanabidiol významne zmiernil zvýšenie sérového kreatinínu a renálnych hladín malondialdehydu a oxidu dusnatého spojené s týmto stavom.⁵⁷ V novšej štúdii sa preukázalo, že agonista CB2 receptora odvodený od triazolového pyrimidínu hrá ochrannú úlohu pri zápalovom poškodení obličiek po bilaterálnej ischémii/reperfúzii obličiek.⁵⁸

Séria štúdií preukázala škodlivú úlohu CB1 a ochranné účinky aktivácie CB2 na nefrotoxickom modeli AKI pri poškodení obličiek vyvolanom cisplatinou.35,59–61 Inhibícia receptora CB135 alebo aktivácia receptora CB259,60 obmedzila oxidačný stres a zápal a znížené tubulárne poškodenie v obličkách zvierat s AKI indukovanou cisplatinou. Okrem toho ß-karyofylén, prirodzený agonista receptora CB2, v závislosti od dávky chráni pred škodlivými účinkami nefrotoxicity vyvolanej cisplatinou.⁶¹

Ďalším hlavným prispievateľom k AKI, ktorý je spojený s významnou morbiditou a mortalitou, je poškodenie obličiek spojené so sepsou (SA-AKI).62,63 V štúdii s použitím myšieho modelu sepsy s ligáciou a punkciou slepého čreva (CLP) bol knockout CB2 receptora myši preukázali zvýšenú mortalitu, poškodenie pľúc, bakteriémiu, nábor neutrofilov a zníženú aktivitu p38 MAPK v mieste infekcie.⁶⁴Liečba selektívnym agonistom receptora CB2 znížila účinky spôsobené CLP, ako je zápal, poškodenie pľúc a nábor neutrofilov, a v konečnom dôsledku zlepšila prežitie.⁶⁴Tieto zistenia sú v súlade s dôkazmi, ktoré dokazujú, že po lokalizácii CB2 v leukocytoch sa ukázalo, že ich aktivácia zmierňuje aktiváciu endotelových buniek indukovanú faktorom nekrózy nádorov leukocytov a, adhéziu a migráciu leukocytov, ako aj prozápalové modulátory.^65–68Preto modulácia receptora CB2 môže predstavovať nový terapeutický cieľ pri liečbe SA-AKI.^5,69,70

Mechanizmus (mechanizmy), ktorým kanabinoidné receptory modulujú alebo obnovujú prežitie tubulárnych buniek po akútnom poškodení, nie sú v súčasnosti dobre definované. Molekulárne rozdiely v hladinách mRNA a proteínov kanabinoidného receptora20, 35, 71, ako aj rozdiely vo fyziologickom výsledku aktivácie receptora však pravdepodobne súvisia s typom AKI a s množstvom a lokalizáciou receptorov.

Ligandy EC v zdraví a chorobe obličiek. Zatiaľ čo mnohé zo štúdií hodnotiacich úlohu EC systému v renálnej homeostáze a patofyziológii sa zameriavali na CB receptory a ich moduláciu, je dôležité mať na pamäti, že celkové účinky aktivácie a inhibície EC systému sú závislé od rôznych faktorov, napr. len časť z nich súvisí s aktivitou CB receptorov. Napríklad hlavné endogénne aktivátory CB receptorov, AEA a 2-AG, sú prítomné v podstatných koncentráciách v obličkách8,9; avšak fyziologické reakcie vyvolané týmito ligandami za normálnych alebo patologických podmienok neboli úplne objasnené. Okrem toho sú vzácne podrobné štúdie o tom, ako môžu zvýšené alebo znížené hladiny týchto ligandov ovplyvniť funkciu obličiek a patológiu. Napríklad je dobre známe, že AEA hrá úlohu pri modulácii renálnej hemodynamiky.17,31 Zistilo sa, že infúzia tohto ligandu je spojená s vazorelaxáciou juxtamedulárnych aferentných arteriol in vitro,31 zvýšená renálna krv u hlodavcov17 a zmena tubulárneho sodíkového transportu.18 Aj keď tieto účinky môžu byť čiastočne sprostredkované aktiváciou receptorov CB1 a CB2, je dôležité zdôrazniť, že tieto zistenia naznačujú celkový účinok tohto ligandu a je ťažké presne identifikovať, ktoré receptory sú aktivované v každom z nich. segment nefrónu. Okrem toho existujú účinky nezávislé od CB receptorov, ktoré sa neberú do úvahy, keď sa úloha týchto ligandov mala hodnotiť iba v kontexte CB receptorov.

Nedávne štúdie sa začali zaoberať týmto dôležitým bodom pokusom definovať vplyv týchto ligandov na stavy obličkových chorôb. Biernacki et al.72 opísali zmeny v systéme EC v primárnych a sekundárnych HTN, pričom poznamenali, že tieto stavy viedli k renálnemu oxidačnému stresu prostredníctvom zvýšenia reaktívnych foriem kyslíka (ROS) a znížených hladín antioxidačných enzýmov. Napriek zvýšenej aktivite FAAH a MGL u potkanov s primárnou a sekundárnou hypertenziou sa hladiny AEA a 2-AG v obličkách významne zvýšili.72 Zvyšovanie endogénnych hladín AEA farmakologickou inhibíciou jeho degradačného enzýmu FAAH s Zistilo sa, že selektívny inhibítor FAAH, URB597, viedol k inhibícii tvorby ROS u oboch typov hypertenzných potkanov. Tieto účinky boli sprostredkované zlepšením antioxidačnej obrany v obličkách primárneho spontánne hypertenzného potkana (SHR) prostredníctvom dráhy Nrf2, ako aj prostredníctvom znížených prozápalových reakcií u potkanov so sekundárnou hypertenziou (DOCA-soľ).72 Okrem toho URB597 zvýšil ROS- závislé produkty fosfolipidovej peroxidácie a hladiny EC v oboch typoch hypertenzných obličiek, čo viedlo k zvýšenej expresii CB receptorov u potkanov SHR a zvýšenej expresii CB2 a TRPV1 receptorov u DOCA-saltratov.72 Chronická liečba normotenzných kontrolných potkanov Wistar s URB597 podobne zosilnená oxidácia fosfolipidov v obličkách, porovnateľná s jeho podávaním DOCA-soľným potkanom.72 Zatiaľ čo sa teda zdá, že EC systém hrá ochrannú úlohu pri HTN, podávanie inhibítora aFAAH významne nezmenilo prozápalové alebo oxidačné stavy spôsobené primárnou HTN. a vytvorili nerovnováhu medzi EC, oxidantmi a prozápalovými faktormi v sekundárnych HTN, pot čo v podstate vedie k rozvoju dysfunkcie obličiek.

Pokiaľ ide o iné obličkové stavy, ako je AKI, štúdie ukázali rôzne reakcie na poškodenie obličiek v hladinách expresie EC. Moradi et al.73 preukázali, že renálna ischémia/reperfúzne poškodenie je spojené s významným zvýšením obsahu renálneho 2-AG AG pomocou bilaterálneho modelu ischémie/reperfúzie AKI na myšiach. Zistilo sa, že zvýšenie koncentrácií 2-AG v obličkách po podaní inhibítora MGL viedlo k zlepšeniu skóre BUN v sére, kreatinínu a tubulárneho poškodenia; expresia génu mRNA renálneho zápalu a markerov oxidačného stresu sa však nezmenila. Naopak, v nefrotoxickom modeli AKI indukovanom cisplatinou cisplatina zvýšila hladiny AEA, ale nie 2-AG v obličkovom tkanive.35

Doteraz neboli úplne opísané mechanizmy a podmienky, za ktorých sú CB receptory aktivované EC v obličkách – a následne signálne kaskády, ktoré sú výsledkom tejto aktivácie. Štúdie preukázali protichodné výsledky opisujúce úlohu aktivácie receptora AEA a CB1 pri sprostredkovaní poškodenia glomerulárnych podocytov. Jourdan et al.74 ukázali, že chronická expozícia ľudských kultivovaných podocytov vysokej hladine glukózy viedla k významnej regulácii expresie génu receptora CB1, čo je tiež spojené so zvýšením bunkových AEA a 2-AG. Toto je spojené so známkami zápalu a poškodenia podocytov, ktoré sa prejavuje znížením podocínu a nefrínu a zvýšenou expresiou génu desmínu.74 Na rozdiel od toho, Li et al.75 uviedli ochranné funkcie AEA po poškodení podocytov vyvolanom L-homocysteínom (Hcys). AEA blokovala aktiváciu zápalu NLRP3 indukovanú Hcys v kultivovaných podocytoch a zlepšila dysfunkciu podocytov, čo v konečnom dôsledku vylúčilo poškodenie glomerulov.75 Preto kým predchádzajúca štúdia preukázala, že zvýšenie expresie génu receptora CB1 sprevádzané zvýšenou reguláciou AEA a 2-AG je V súvislosti s poškodením podocytov posledná štúdia naznačuje, že AEA má ochranné a protizápalové účinky na podocyty. Budúce štúdie sú potrebné na preskúmanie úlohy EC ligandov pri aktivácii CB receptora za rôznych podmienok pri zdraví a chorobe obličiek.

Záver

Zistilo sa, že EC systém reguluje rôzne funkcie pri zdraví obličiek a chorobných stavoch. Rôzne zložky systému EC, menovite receptory CB1 a CB2 a ich hlavné fyziologické aktivátory (AEA a 2-AG), boli lokalizované v rôznych podtypoch obličkových buniek u rôznych druhov. V dôsledku toho môže aktivácia alebo inhibícia CB1 a CB2 významne ovplyvniť funkciu obličiek s priaznivými alebo nepriaznivými účinkami. Zmenená expresia CB receptora bola preukázaná pri mnohých ochoreniach obličiek, vrátane nefropatie, CKD a AKI. Tieto zistenia viedli k skúmaniu manipulácie s CB receptormi pomocou farmakologických činidiel, ktoré čiastočne poukázali na CB receptory ako potenciálne terapeutické ciele pre renálnu dysfunkciu. Dôležitým výsledkom týchto štúdií bola demonštrácia, že receptory CB1 a CB2 pôsobia prostredníctvom samostatných dráh a modulujú odlišné downstream ciele v obličkách, napriek značne homogénnej distribúcii v obličkovom systéme.

Nedávno bol systém EC študovaný z hľadiska jeho asociácie s rôznymi stavmi obličkových chorôb. Súhrnne tieto štúdie naznačujú, že aktivita by sa mala skúmať oddelene od ich interakcií s receptormi CB, pretože v biologických odpovediach vyvolaných EC a aktivácii ich receptorov boli pozorované protichodné výsledky.

Súhrnne možno povedať, že významný dôraz sa kladie na hodnotenie úlohy CB receptorov vo funkcii obličiek, homeostáze a patofyziológii. Aj keď tieto snahy významne prispeli k nášmu pochopeniu úlohy EC systému v obličkách, zostávajú dôležité oblasti príležitostí pre budúci výskum, najmä úloha EC ligandov ako mediátorov aktivity EC systému. V súčasnosti zostáva ich úloha vo fyziológii a patofyziológii obličiek úplne objasnená. Okrem toho bude potrebné ďalej vyhodnotiť klinické implikácie a význam zmien EC systému.76 Zatiaľ čo súčasné údaje naznačujú, že modulácia funkcie a aktivity EC systému môže poskytnúť životaschopnú terapeutickú intervenciu pri renálnej dysfunkcii, budúce štúdie sú nevyhnutné na ďalšie objasnenie mechanizmy, prostredníctvom ktorých sa receptory EC a CB podieľajú na fyziológii a chorobe obličiek, ako aj klinický kontext, v ktorom by ich stimulácia alebo supresia mohla viesť k priaznivým alebo škodlivým účinkom na obličky.

Poďakovanie

Za obsah tohto článku nesú výhradnú zodpovednosť autori a v žiadnom prípade by sa nemal považovať za oficiálnu politiku alebo interpretáciu Ministerstva pre záležitosti veteránov USA alebo vlády USA. HM je podporovaná ocenením za rozvoj kariéry od Kancelárie pre výskum a vývoj ministerstva pre záležitosti veteránov, 1 IK CX 001043-01A2.

Vyhlásenie o zverejnení autora

Neexistujú žiadne konkurenčné finančné záujmy.

Referencie

1. Howlett AC. Kanabinoidné receptory. Prostaglandíny Iné lipidové mediátory. 2002;68-69:619-631.

2. DiPatrizio NV, Piomelli D. Šetrné lipidy: endokanabinoidy a nervová kontrola šetrenia energie. Trendy Neurosci. 2012;35:403–411.

3. Pacher P, Batkai S, Kunos G. Endokanabinoidný systém ako nový cieľ farmakoterapie. Pharmacol Rev. 2006;58:389-462.

4. Hillard CJ. Cirkulujúce endokanabinoidy: odkiaľ pochádzajú a kam idú? Neuropsychofarmakológia. 2018;43:155–172.

5. Munro S, Thomas KL, Abu-Shaar M. Molekulárna charakterizácia periférneho receptora pre kanabinoidy. Príroda. 1993;365:61–65.

6. Fowler CJ. Farmakológia kanabinoidného systému – otázka účinnosti a selektivity. Mol Neurobiol. 2007;36:15–25.

7. Beltramo M, Stella N, Calignano A, a kol. Funkčná úloha vysokoafinitného transportu anandamidu, ako sa ukázalo pri selektívnej inhibícii. Veda. 1997; 277:1094-1097.

8. Kondo S, Kondo H, Nakane S, a kol. 2-Arachidonoylglycerol, agonista endogénneho kanabinoidného receptora: identifikácia ako jeden z hlavných druhov monoacylglycerolov v rôznych tkanivách potkanov a dôkazy o jeho tvorbe prostredníctvom mechanizmov závislých a nezávislých od CA2 plus. FEBS Lett. 1998;429:152–156.

9. Ritter JK, Li G, Xia M, a kol. Anandamid a jeho metabolity: aké sú ich úlohy v obličkách? Front Biosci (Schol Ed). 2016;8:264–277.

10. Hryciw DH, McAinch AJ. Kanabinoidné receptory v obličkách. Curr Opin Nephrol Hypertens. 2016;25:459–464.

11. Howlett AC, Blume LC, Dalton GD. CB(1) kanabinoidné receptory a ich pridružené proteíny. Curr Med Chem. 2010;17:1382–1393.

12. Pertwee RG. Farmakológia kanabinoidných receptorov a ich ligandov: prehľad. Int J Obes (Londýn). 2006;30 Suppl 1:S13–S18.

13. Larrinaga G, Varona A, Perez I, a kol. Expresia kanabinoidných receptorov v ľudských obličkách. Histol Histopathol. 2010;25:1133–1138.

14. Osei-Hyiaman D, DePetrillo M, Pacher P a kol. Aktivácia endokanabinoidov na pečeňových receptoroch CB1 stimuluje syntézu mastných kyselín a prispieva k obezite vyvolanej diétou. J Clin Invest. 2005;115:1298–1305.

15. Jenkin KA, McAinch AJ, Zhang Y, a kol. Zvýšené expresie kanabinoidného receptora 1 a receptora 55 spojeného s G proteínom v bunkách proximálneho tubulu a celej obličke vystavenej diabetickým stavom. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2015;42:256–262.

16. Jenkin KA, O'Keefe L., Simcocks AC, a kol. Chronické podávanie AM251 zlepšuje albuminúriu a renálnu tubulárnu štruktúru u obéznych potkanov. J Endocrinol. 2015;225:113–124.

17. Koura Y, Ichihara A, Tada Y, et al. Anandamid znižuje rýchlosť glomerulárnej filtrácie prostredníctvom prevládajúcej vazodilatácie eferentných arteriol v obličkách potkanov. J Am Soc Nephrol. 2004;15:1488–1494.

18. Silva GB, Atchison DK, Juncos LI a kol. Anandamid inhibuje spotrebu kyslíka súvisiacu s transportom v Henleho slučke aktiváciou receptorov CB1. Am J Physiol Renálny Physiol. 2013;304:F376–F381.

19. Barutta F, Corbelli A, Mastrocola R, a kol. Blokáda kanabinoidného receptora 1 zlepšuje albuminúriu pri experimentálnej diabetickej nefropatii. Diabetes. 2010;59:1046–1054.

20. Lecru L, Desterke C, Grassin-Delyle S, a kol. Kanabinoidný receptor 1 je hlavným mediátorom renálnej fibrózy. Kidney Int. 2015;88:72–84.

21. Janiak P, Poirier B, Bidouard JP a kol. Blokáda kanabinoidných receptorov CB1 zlepšuje funkciu obličiek, metabolický profil a zvyšuje prežitie obéznych potkanov Zucker. Kidney Int. 2007;72:1345–1357.

22. Lin CL, Hsu YC, Lee PH a kol. Porucha kanabinoidného receptora 1 PPARgamma2 zvyšuje indukciu hyperglykémie, mezangiálneho zápalu a fibrózy v obličkových glomeruloch. J Mol Med (Berl). 2014;92:779–792.

23. Nam DH, Lee MH, Kim JE a kol. Blokáda kanabinoidného receptora 1 zlepšuje inzulínovú rezistenciu, metabolizmus lipidov a diabetickú nefropatiu u db/db myší. Endokrinológia. 2012;153:1387–1396.

24. Jourdan T, Szanda G, Rosenberg AZ, et al. Nadmerne aktívny kanabinoidný receptor 1 v podocytoch riadi diabetickú nefropatiu typu 2. Proc Natl Acad Sci US A. 2014;111:E5420–E5428.

25. Barutta F, Piscitelli F, Pinch S, a kol. Ochranná úloha kanabinoidného receptora typu 2 v myšom modeli diabetickej nefropatie. Diabetes. 2011; 60:2386-2396.

26. Jenkin KA, McAinch AJ, Grinfeld E, a kol. Úloha kanabinoidných receptorov v ľudskej proximálnej tubulárnej hypertrofii. Cell Physiol Biochem. 2010;26:879–886.

27. Tam J, Cinar R, Liu J, a kol. Inverzný agonizmus periférneho kanabinoidného-1 receptora znižuje obezitu zvrátením leptínovej rezistencie. Cell Metab. 2012; 16:167–179.

28. Sampaio LS, Taveira Da Silva R, Lima D, a kol. Endokanabinoidný systém v obličkových bunkách: regulácia transportu Na(plus) receptormi CB1 prostredníctvom odlišných bunkových signálnych dráh. Br J Pharmacol. 2015;172:4615–4625.

29. Lim JC, Lim SK, Han HJ a kol. Kanabinoidný receptor 1 sprostredkuje apoptózu indukovanú kyselinou palmitovou prostredníctvom stresu endoplazmatického retikula v ľudských obličkových proximálnych tubulárnych bunkách. J Cell Physiol. 2010;225:654–663.

30. Lim JC, Lim SK, Park MJ a kol. Kanabinoidný receptor 1 sprostredkováva apoptózu indukovanú vysokou glukózou prostredníctvom stresu endoplazmatického retikula v primárne kultivovaných potkaních mezangiálnych bunkách. Am J Physiol Renálny Physiol. 2011;301:F179– F188.

31. Deutsch DG, Goligorsky MS, Schmid PC, et al. Produkcia a fyziologické pôsobenie anandamidu vo vaskulatúre obličiek potkana. J Clin Invest. 1997;100:1538–1546.

32. Lee SF, Newton C, Widen R, a kol. Diferenciálna expresia mRNA kanabinoidného CB(2) receptora v subpopuláciách myších imunitných buniek a po stimulácii B buniek. Eur J Pharmacol. 2001;423:235–241.

33. Jenkin KA, O'Keefe L., Simcocks AC, a kol. Renálne účinky chronickej farmakologickej manipulácie s receptormi CB2 u potkanov s obezitou vyvolanou stravou. Br J Pharmacol. 2016;173:1128–1142.

34. Jenkin KA, McAinch AJ, Briffa JF, a kol. Expresia kanabinoidného receptora 2 v ľudských bunkách proximálneho tubulu je regulovaná albumínom nezávisle od signalizácie ERK1/2. Cell Physiol Biochem. 2013;32:1309–1319.

35. Mukhopadhyay P, Pan H, Rajesh M, a kol. Kanabinoidné receptory CB1 podporujú oxidačný/nitrozačný stres, zápal a bunkovú smrť v myšacom modeli nefropatie. Br J Pharmacol. 2010;160:657–668.

36. Koga D, Santa T, Fukushima T, a kol. Kvapalno-chromatograficko-atmosférická tlaková chemická ionizácia hmotnostné spektrometrické stanovenie anandamidu a jeho analógov v mozgu a periférnych tkanivách potkanov. J Chro- motor B Biomed Sci Appl. 1997;690:7–13.

37. Matias I, Petrosino S, Racioppi A, et al. Dysregulácia periférnych hladín endokanabinoidov pri hyperglykémii a obezite: účinok diét s vysokým obsahom tukov. Mol Cell Endocrinol. 2008;286(1–2 Suppl 1): S66–S78.

38. Long JZ, LaCava M, Jin X, a kol. Anatomický a časový portrét fyziologických substrátov pre hydrolázu amidu mastných kyselín. J Lipid Res. 2011; 52:337-344.