Liečba diabetickej nefropatie: Oxid uhoľnatý

pre viac information:ali.ma@wecistanche.com

Časť II.: Oxid uhoľnatý zmierňuje senescenciu pri diabetickej nefropatii zlepšením autofágie

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

ABSTRAKTNÝ

Ciele: Senescencia, charakterizovaná trvalým zatknutím cyklu, zohráva dôležitú úlohu priDiabetická nefropatia(DN). Mechanizmus renálnej senescencie je však stále nejasný a liečba, ktorá sa naň zameriava, sa ešte musí preskúmať.

Materiály a metódy: DN (Diabetická nefropatia) myši boli indukované HFD a STZ a 3 typy obličkových buniek boli ošetrené vysokou glukózou (HG) na stanovenie modelu in vitro. Markery súvisiace so senescenciou a autofágiou boli zistené qRT-PCR a západnou škvrnou. Okrem toho sa na objasnenie mechanizmu použili inhibítory autofágie a ko-imunoprecipitácia.Oxid uhoľnatý(CO). Okrem toho špecifický vzťah medzi autofágiou a senescenciou bol skúmaný imunofluorescenčnou trojitou lokalizáciou a ELISA.

Výsledky: Odhalili sme, že senescencia sa vyskytla in vivo a in vitro, čo by co mohlo zvrátiť (Oxid uhoľnatý). Mechanisticky sme preukázali, že CO (Oxid uhoľnatý) inhibovala dysfunkciu autofágie v DN (Diabetická nefropatia) myši čiastočne prostredníctvom disociácie komplexu Beclin-1-Bcl-2. Ďalšie výsledky ukázali, že inhibítory autofágie blokovali zlepšenie CO (Oxid uhoľnatý) o senescencii. Okrem toho údaje odhalili, že autofágia regulovala degradáciu sekrečného fenotypu súvisiaceho so senescenciou (SASP) vrátane-1β, Il-6, Tgf-β a Vegf. Závery: Tieto výsledky naznačujú, že CO (Oxid uhoľnatý) chráni DN (diabetický nefropaty) myši zo senescencie obličiek a straty funkcie zlepšením autofágie čiastočne sprostredkovanej disociačným komplexom Beclin-1-Bcl-2, čo sa pravdepodobne pripisuje degradácii SASP. Tieto zistenia prinášajú nové nápady na prevenciu a liečbu DN (Diabetická nefropatia) a regulácia senescencie.

Kliknite na Cistanche DHT pre funkciu obličiek

KLIKNITE SEM PRE ČASŤ I.

4| DISKUSIA

Hromadiace sa senescentné bunky sa čoraz viac považujú za malígne zombie bunky odolné voči smrti, s kapacitou vyvolania dysfunkcie tkaniva a podnecovania chorôb súvisiacich s vekom. Výskumníci uviedli, že transplantácia senescentných prekurzorových tukových buniek do 6-mesačných myší spôsobila pokles funkcie tela závislý od dávky.2 Naopak, odstránenie senescentných buniek zlepšilo celý rad ochorení súvisiacich s vekom, ako je T2D,30osteoartritída31 a Alzheimerova choroba.32 Naše výsledky ukázali výskyt senescencie v DN (Diabetická nefropatia) myši a 3 typy obličkových buniek vystavených HG. Tieto výsledky a predchádzajúce výskumy dôsledne naznačovali prítomnosť senescencie v DN (Diabetická nefropatia). Zaujímavé je, že medzi 9 druhmi tkaniva 27-mesačných potkanov SD bola senescencia obličiek najskoršia a najzávažnejšia, čo naznačuje, že oblička bola náchylná na senescenciu.33 Na základe týchto zistení sme špekulovali, že terapie zamerané na senescentné bunky môžu chrániť pred DN (Diabetická nefropatia). Nedávne obmedzené dôkazy ukázali, že CO (Oxid uhoľnatý) zmiernenie senescencie endotelových buniek vyvolanej liekmi. Podobne sme poskytli výsledky, ktoré CO (Oxid uhoľnatý) výrazne znížená regulovaná veľká časť senescentného fenotypu a tým obnovená funkcia obličiek v DN (Diabetická nefropatia) myši. Zatiaľ čo CO (Oxid uhoľnatý) bolo preukázané, že vykonáva renoprotekciu proti ischémii-reperfúzii a transplantačným myšiam obličiek prostredníctvom protizápalovej, anti-apoptózy a iných klasických ciest,4 naša štúdia navrhla nový mechanizmus, ktorý CO (Oxid uhoľnatý) poskytuje zlepšenie z renálnej senescencie DN (Diabetická nefropatia) myši.

S výnimkou všeobecne uznávaných ciest p53/p21 a p16 bola senescencia opísaná ako regulovaná autofágiou pozitívne. Tieto výsledky a predchádzajúce výskumy dôsledne naznačovali prítomnosť senescencie v DN (Diabetická nefropatia) V súlade s tým sa zníženie autofágie zistilo v obličkách so starnutím.5 Okrem toho existovala negatívna korelácia medzi Atg5 a renálnym starnutím DN (Diabetická nefropatia) myši, naznačujúce potenciál antisenescencie autofágie v DN (Diabetická nefropatia). Naše výsledky ukázali, že dysfunkcia autofágie a toku autofágie in vivo a vitro bola pozitívne spojená s nahromadenými senescentnými bunkami. Zaujímavé je, že CO (Oxid uhoľnatý) sa považuje za účinný aktivátor autofágie. V našej štúdii CO (Oxid uhoľnatý) aktivovaná autofágia, ale znížená autofágozómy. Ďalšie údaje ukázali, že CO (Oxid uhoľnatý) ameliorovaná lyzozomálna funkcia a tok autofágie transfekciou RFP-GFP-LC3. Okrem toho inhibítory autofágie a siAtg7 obmedzili zlepšenie senescencie o CO (Oxid uhoľnatý) in vitro, podporujúc túto CO (Oxid uhoľnatý) spomalená senescencia prostredníctvom autofágie.

Nielen to, oddelenie komplexu Beclin-1-Bcl-2 podľa CO (Oxid uhoľnatý) bol pozorovaný v DN (Diabetická nefropatia) myši. Podľa našich vedomostí beclin-1 funguje ako iniciátor autofágie, keď je oddelený od Bcl-2. Narušenie komplexu môže byť potenciálnym cieľom autofágie aktivovanej CO (Oxid uhoľnatý). Okrem toho vyradenie väzobných miest Beclin-1 a Bcl-2 nielen aktivovalo autofágiu, ale zlepšilo starnutie a životnosť myší,21 čo naznačuje komplexnú koordinovane regulovanú autofágiu a senescenciu. Naše experimenty ukázali, že tento komplexný disociačný prostriedok ABT737 ďalej zvýšil aktiváciu autofágie a zlepšenie senescencie CO (Oxid uhoľnatý) in vitro. V súlade s našimi výsledkami, narušenie interakcie komplexu Beclin-1-Bcl-2 pozitívne ovplyvňuje viaceré ochorenia, vrátane ochrany pred srdcovými poraneniami diabetických kardiomyopatií myší3° a vyvíjania renoprotekcie na myšiach napadnutých ischémiou-reperfúziou.37 Tieto pozorovania naznačili, že CO (Oxid uhoľnatý) môže aktivovať autofágiu disociáciou komplexu Beclin-1-Bcl-2 na zmiernenie senescencie a poranenia obličiek.

OBRÁZOK 5 Aktivovaná autofágia môže degradovať SASP v DN (Diabetická nefropatia) myši.

A, Imunohistochemické obrazy a kvantifikácia expresie p65 a jadrovej translokácie (n = 3). Stupnicová lišta: 50 μm. B, Analýza západnej škvrny GATA4 (n = 3).

C, Reprezentatívne imunofluorescenčné obrazy mTOR, LC3 puncta a LAMP2 kolokalizácie v obličkách. Lišta stupnice: 25 μm.

D-G, Reprezentatívne imunofluorescenčné obrázky ukázali trojnásobnú kolokalizáciu IL-1β, IL-6, TGF-β a VEGF s LC3 a LAMP2 (červené šípky) a biele šípky označovali miesto s LC3. Lišta stupnice: 25 μm.

H, Celková hladina VEGF proteínu (bunkový lyzát a supernatant) v HPC ošetrená rôznymi formuláciami (HG, ABT737: 1 mmol/l, rapamycín: 10 nmol/l a CORM-2).

Ja, vegf proteínová expresia v supernatante HPC zaobchádzané inak. J, VEGF pomer uvoľňovania bielkovín HPC (supernatant/ celkový lyzát) (n = 6). *P< .05,="" **p="">< .01,="" ***p=""><>

A čo viac, špecifický vzťah medzi autofágiou a senescenciou si vyžaduje ďalšie objasnenie. Autofágia je čistiaci proces na dodanie uzavretých zložiek do lyzozómu na degradáciu. Výskumníci preukázali, že autofágia znížila sekréciu Il-1β, hlavnej zložky SASP, prostredníctvom degradačnej dráhy. Prekvapivo bola v obličkách pozorovaná kolokalizácia IL-1β, LC3 puncta a LAMP2, čo naznačuje degradáciu IL-1β CO (Oxid uhoľnatý) ošetrenie v DN (Diabetická nefropatia) myši. Okrem toho, intracelulárny I-6, TGF-β a VEGF, resp. spolu lokalizovaný s LC3 puncta a LAMP2, čo naznačuje priesečník medzi autofágiou a degradáciou SASP. Dôsledne bolo preukázané, že liekom aktivovaná autofágia znižuje sekréciu IL-6 v chondrocytoch,3", zatiaľ čo potlačenie autofágie odstránením Atg7 spôsobilo zvýšený vývoz IL-16. IL-6 a IL-8 v adipocytoch a bunkách rakoviny prsníka.0 Avšak IL-1α nebol priamym substrátom pre autofágovú elimináciu v makrofágoch,1sugescia, že SASP bol čiastočne degradovaný autofágiou.

Pozoruhodné je, že sme pozorovali, že SASP sa nachádza spolu s autofágozómami v obličkách DN (Diabetická nefropatia) myši (obrázok 5D-G, biela šípka), čo naznačuje, že SASP môžu byť pohltené autofágozómami, ale uniknúť lyzozómom. To sa potenciálne pripisuje sekrečnej autofágii v tom, že autofágozómy sa nedodávajú do lyzozómov, ale namiesto toho sa spájajú priamo s plazmatickou membránou, čo vedie k uvoľneniu cytosolických zložiek (SASP) do extracelulárneho priestoru. Spolulokalizácia SASP a autolyzozómov sa však v normále výrazne zvýšila a CO (Oxid uhoľnatý)-zasiahnuté myši (obrázok 5D-G, červená šípka). Možným vysvetlením tohto javu je, že sekrécia a degradácia sprostredkovaná autofágiou sa podieľajú na transporte SASP.3 Hoci regulácia divergencie medzi vylučovaním verzus degradácia vnútrobunkového obsahu zostáva plne pochopená, zistili sme, že co(Oxid uhoľnatý)a agonisti autofágie zablokovali vývoz VEGF v HPC ošetrenom HG, čo naznačuje, že aktivovaná autofágia prispela k degradácii SASP. Okrem toho bolo hlásené, že zhoršená lyzozomálna funkcia spôsobuje uvoľňovanie autolyzozómových materiálov v mikrogliálnej bunke.4 Co teda(Oxid uhoľnatý)Indukovaná aktivácia autofágie a obnovenie lyzozomálnej funkcie môže viesť k väčšej degradácii SASP ako sekrécie.

Mnohé dôkazy preukázali, že vylučovaný SASP hral negatívnu úlohu pri niektorých chorobách. Napríklad bol hlásený, že SASP uľahčuje poškodenie cievnej sietnice prenosom senescencie u myší retinopatie,4 indukuje senescenciu a poranenie nesenescentných žlčových buniek.46 Nie je však známe, či je SASPis zodpovedný za DN (Diabetická nefropatia) progresia. Výsledky omiky ukázali, že zápalové cytokíny boli regulované na začiatku a najmä v neskorej DN (Diabetická nefropatia).7Konsistentne sme zistili, že v DN bolo vyvinutých veľa SASP (Diabetická nefropatia) myši, medzi ktorými sa IL-1βwas zvýšil najvýraznejšie v porovnaní s normálnymi myšami a VEGF bol spolu lokalizovaný s autolyzozómami najzreteľnejšie v normálnom a CO (Oxid uhoľnatý) zasahujúce myši. A liečba anti-IL-β lgG oslabených poranení obličiek vrátane fibrózy u myší DB/DB.48 Odstránenie VEGF-B chránilo pred DN (Diabetická nefropatia) znížením akumulácie obličkových lipidov, zatiaľ čo nadmerná expresia VEGF-A u dospelých myší zhoršila dysfunkciu obličiek a zmenu štruktúry.50 Vyššie uvedené údaje o regulácii SASP ďalej naznačovali kľúčovú úlohu SASPin DN (Diabetická nefropatia). Naša štúdia tiež ukázala, že podávanie CO (Oxid uhoľnatý) inhiboval expresiu a vylučovanie SASP, následne zlepšil fibrózu obličiek a štrukturálne zmeny. Preto sme dospeli k záveru, že blokový vek senescencie sprostredkovanej SASP prostredníctvom degradačnej dráhy autofágie môže byť jedným z mechanizmov, ktorými CO (Oxid uhoľnatý) chráni DN vyvolanú HFD+ STZ (Diabetická nefropatia).

Súčasné zistenia spolu naznačujú, že CO (Oxid uhoľnatý) zmiernená renálna senescencia DN (Diabetická nefropatia) zlepšením autofágie sprostredkovanej disociáciou komplexu Beclin-1-Bcl-2, čo sa čiastočne pripisuje degradácii SASP. Naša štúdia vrhá nové svetlo na prevenciu a liečbu DN (Diabetická nefropatia) a regulácia renálnej senescencie. Očakáva sa, že špecifické účinky senescencie na DN (Diabetická nefropatia) sú hodné ďalšieho vyšetrovania. Na druhej strane, lieky proti senescencii sa môžu stať prelomom v liečbe DN (Diabetická nefropatia) a iných chorôb súvisiacich s vekom.

OBRÁZOK 6 CO aktivoval autofágiu čiastočne disociáciou komplexu Beclin-1-Bcl-2.

A, Co (Oxid uhoľnatý)-imunoprecipitácia Beclin-1 a Bcl-2 a kvantifikácia pomeru Beclin-1 k Bcl-2 v obličkách (n = 3).

B, Západná analýza škvrny série proteínov autofágie (LAPM2, p62 a LC3) v HBZY-1 ošetrených odlišne (HG, CORM-2 a Beclin-1-Bcl2 komplexné disociačné činidlo ABT737) (n = 5).

C, Kvantifikácia výrazu p53, p21 a p16 (n = 5 alebo 6).

D, SA-β-gal sfarbenie obrazy 3 druhov obličkových buniek ošetrené odlišne a štatistické výsledky (n = 3). Stupnicová lišta: 50 μm. *P< .05,="" **p="">< .01,="" ***p=""><>

REFERENCIE

1. Alicia RZ, Rooney MT, Tuttle KR.Diabetické ochorenie obličiekVýzvy, pokrok a možnosti. Clin J Am Soc Nephrol. 2017;12(12):2032-2045.

2. Konzorcium CKDP, Matsushita K, Vandervelde a kol. Asociácia odhadovanej miery glomerulárnej filtrácie a albuminurie so všetkou príčinou a kardiovaskulárnou úmrtnosťou v kohortách všeobecnej populácie: kolaboratívna metaanalýza. Lancet.2010;375(9731):2073-2081. 3. Baker DJ, Wijshake T, Tchkonia T a kol. Klírens p16Ink4a-pozitívny senescentných buniek odďaľuje poruchy spojené so starnutím. Príroda. 2011;479(7372):232-236.

4. Kitada K, Nakano D, Ohsaki H a kol. Hyperglykémia spôsobuje bunkovú senescenciu prostredníctvom cesty závislej od SGLT2 a P21 v proximálnych tubuloch v počiatočnom štádiu diabetickej nefropatie. J Diabetes Complicat.2014;28(5):604-611.

5. Tsai Y-C, Kuo P-L, Kuo M-C a kol. Interakcia miR-378i-Skp2 reguluje bunkovú senescenciu pri diabetickej nefropatii. J Clin Med. 2018;7(12):468.

6. Baker DJ, Childs BG, Durik M a kol. Prirodzene sa vyskytujúce p16(Ink4a) pozitívne bunky skracujú zdravú životnosť. Príroda. 2016;530(7589):184-189.

7. Al-Douahji M, Brugarolas J, Brown PA, Stehman-Breen CO (Oxid uhoľnatý), Alpers CE, Shankland SJ. Inhibítor cyklínu kinázy p21WAF1/CIP1 je potrebný na glomerulárnu hypertrofiu pri experimentálnej diabetickej nefropatii. Obličkový int. 1999;56(5):1691-1699.

8. Wolf G, Schanze A, Stahl RAK, Shankland SJ, Amann K. p27(Kip1)Vyraďovacie myši sú chránené pred diabetickou nefropatiou: dôkazy o nedostatočnosti haplotypu p27(Kip1). Obličkový int. 2005;68(4):1583-1589.

9. BharathLP, Agrawal M, McCambridge G a kol. Metformín zvyšuje autofágiu a normalizuje mitochondriálnu funkciu na zmiernenie zápalu spojeného so starnutím. Bunka Metab.2020;32(1):44-55.e6. 10. Ma Y, Qi M, An Y a kol. Autofágia riadi vlastnosti mezenchýmových kmeňových buniek a senescenciu počas starnutia kostí. Starnúca bunka. 2018;17(1):e12709.

11. Garcia-Prat L, Martinez-Vicente M, Perdiguero E a kol. Autofágia udržuje stonku tým, že zabraňuje senescencii. Príroda. 2016;529(7584):37-42.

12. Hartleben B, Gödel M, Meyer-Schwesinger C a kol. Autofágia ovplyvňuje náchylnosť na glomerulárne ochorenie a udržuje homeostázu podocytov u starnúcich myší. J Clin Invest.2010;120(4):1084-1096.

13. Tagawa A, Yasuda M, Kume S a kol. Zhoršená autofágia podocytov zhoršuje proteinúriu pri diabetickej nefropatii. Cukrovka. 2016;65(3):755-767.

14. Motterlini R, Otterbein LE. Terapeutický potenciál oxidu uhoľnatého. Nat Rev Drug Discov.2010;9(9):728-743.

15. Abe T, Yazawa K, Fujino M a kol. Vysokotlakový oxid uhoľnatý zachováva štepy obličiek potkanov pred apoptózou a zápalom. Lab Invest.2017;97(4):468-477.

16. Kim D-S, Song L, Wang J a kol. Oxid uhoľnatý inhibuje ostrovčekovú apoptózu prostredníctvom indukcie autofágie. Antioxidačný redoxný signál. 2018;28(14):1309-1322.

17. Lee S, Lee S-J, Coronata AA a kol. Oxid uhoľnatý poskytuje ochranu pri sepse zlepšením autofágie závislej od beclínu 1 a fagocytózy. Antioxid Redox Signal.2014;20(3):432-442.

18. WS J, Li Y, Yang P, Huang Y, Lu S, Xu F.Nová úlohaoxid uhoľnatýpri zlepšovaní neurologického výsledku po zástave srdca u starých potkanov: zapojenie indukujúcej mitochondriálnej autofágie. JAm Srdce AssoC.2019;8( 9):e011851.

19. Zheng M, Chen Y, ParkJ, et al. CO (Oxid uhoľnatý) ameliorates endotelová senescencia vyvolaná 5-fluorouracilom prostredníctvom aktivácie SIRT1. Arch Biochem Biophys.2019;677:108185.

20. Jiang C, Zhang S, Li D a kol. Zhoršený tok feritínového pažeráka vyvolaný diétou s vysokým obsahom tuku sprostredkúva hepatálnu inzulínovú rezistenciu prostredníctvom endoplazmatického stresu z retikula. Potraviny Chem Toxicol.2020;140:111329.

21. Fernandez AF, Sebti S, Wei Y, et al. Narušenie regulačného komplexu autofágie Beclin 1-BCL2 podporuje dlhovekosť u myší. Príroda. 2018;558(7708):136-140.

22. Liu M, Liang K, Zhen J, et al. Nedostatok Sirt6 zhoršuje zranenie podocytov a proteinúriu prostredníctvom zacielenia na signalizáciu Notch. Nat Commun.2017;8( 1):413.

23. Sturmlechner I, Durik M, Sieben CJ, Baker DJ, van Deursen JM. Bunková senescencia pri starnutí obličiek a chorobách. Nat Rev Nephrol. 2017;13(2):77-89.

24. Bird TG, Müller M, Boulter L, et al. Inhibícia TGFβ obnovuje regeneračnú odpoveď pri akútnom poškodení pečene potlačením parakrínovej senescencie. Sci Transl Med.2018;10(454):eaan1230.

25. Stolz A,Ernst A,DikicI. Rozpoznávanie nákladu a obchodovanie so selektívnou autofágiou. Nat Cell Biol.2014;16(6):495-501.

Nota:Vyššie uvedený zoznam nie je úplným referenčným zoznamom