Атероемболічна хвороба нирок: недостатньо визнаний тихий вбивця

Роль протеаз у запаленні

Ферментативний протеоліз контролює безліч фізіологічних і патофізіологічних процесів, таких як диференціація (Canalis et al. 2003), розвиток (Kopan and Ilagan 2009), апоптоз (Taylor et al. 2008), активація гормонів (Hampton 2002), нейродегенерація (O'Brien and Wong 2011) і рак (Kessenbrock та ін. 2010). Протеазна активність має важливе значення для розповсюдження та вирішення коагуляції та запалення. При запаленні швидка активність протеази є ключовим компонентом вродженої імунної системи та сприяє створенню мікрооточення, а також відповідає за ремоделювання тканин. Декілька протеаз активні в мікрооточенні запалення, наприклад катепсини (Joyce і Pollard 2009), урокіназні рецептори PAR (Andreasen та ін. 1997; Joyce і Pollard 2009), матриксні металопротеїнази (MMP) (Prudova and Overall 2010; auf dem Keller et ін., 2013; Екхард та ін., 2016), лізоцим (Satoskar та ін., 2020) і система комплементу (Ricklin та ін., 2010). Нещодавно було показано, що багато протеаз також націлені не тільки на їхні прямі субстрати, але також демонструють несподівані субстрати, модифікуючи додаткові білкові фактори, які, у свою чергу, взаємодіють один з одним залежним від протеолізу способом. Ця гіпотеза про жорстко регульовану та визначальну долю «протеазну мережу» (Fortelny та ін. 2014; Rinschen та ін. 2018b) постулює, що протеази утворюють функціональні мережі з багатьма взаємодіями для управління патофізіологічними процесами. Це поняття розширює традиційну та широко прийняту концепцію односпрямованих протеолітичних каскадів, таких як ініціація апоптозу опосередкованою каспазою-8/-9-протеолітичною активацією каспази 3 (Porter and Jänicke 1999). З 588 і 628 протеазами.

Фото: сушена цистанка

Система комплементу є ключовою сироваткоюпротеазна системаСистема комплементу є добре вивченою та актуальною протеолітичною системою, активація якої, як вважається, запускається під час клубочкової хвороби нирок. Система комплементу є важливою частиною вродженої імунної системи та має життєво важливе значення для підтримки тканинного гомеостазу (Ricklin та ін. 2010; Bajic та ін. 2015). Він може ідентифікувати та опсонізувати мішені, включно з мікробами-вторгненнями, імунними комплексами, некротичною тканиною та апоптичними клітинами, а потім сприяти їх безпечному видаленню за допомогою фагоцитозу (Merle та ін. 2015b). Протеолітичні каскади системи комплементу жорстко регулюються (рис. 1) кількома білками (Merle та ін. 2015a; Schmidt та ін. 2016). Якщо тонкий баланс між активацією та регуляцією порушується, система може діяти як палка з двома кінцями, спричиняючи самопошкодження, що проявляється у вигляді різних імуноопосередкованих та запальних захворювань (Bajic та ін. 2015). Ініціація системи комплементу може відбуватися трьома шляхами (рис. 1), які називаються класичним шляхом (CP), лектиновим шляхом (LP) і альтернативним шляхом (AP). У той час як CP та LP мають специфічні ініціюючі молекули (антитіла, зв’язані з антигенами та структури вуглеводних структур, відповідно), AP запускається спонтанною активацією фактора комплементу C3 у рідинній фазі. Шляхи конвергують при розщепленні фактора комплементу C3 на C3b і C3a, що призводить до (1) опсонізації патогенів продуктами розщеплення C3, (2) лізису клітин через утворення комплексу мембранної атаки та (3) запалення шляхом рекрутування запальні клітини, такі як нейтрофіли, прозапальними медіаторами, такими як C5a (Merle et al. 2015a). Хоча загальновизнано, що система комплементу відіграє важливу роль у прогресуванні захворювання та може керувати клінічною діагностикою та класифікацією, існує недостатнє розуміння того, які саме білки комплементу чи функціональні білкові фрагменти, які також називаються протеоформами (van der Burgt and Cobbaert 2018) найкраще підходять як чутливі та специфічні діагностичні біомаркери при вимірюванні в рамках звичайної клінічної допомоги при запальних захворюваннях нирок. Складність системи комплементу, яка охоплює приблизно 50 білків у циркуляції, вимагає цілісного та кількісного підходу для ідентифікації найважливіших факторів і маркерів запалення (Ricklin et al. 2010). Для огляду відповідних стратегій вимірювання ми звертаємось до інших оглядів (Ekdahl та ін. 2018). Найбільш часто використовуваними аналізами є нефелометрія та турбідиметрія, які використовують поліклональні антитіла проти певного аналіту (наприклад, C3 або C4). Примітно, що наразі відсутні комплексні підходи щодо високопродуктивного профілювання клінічних зразків. Клінічні випробування інгібіторів комплементу, таких як CCX168, націлених на C5aR (код клінічного випробування NCT02994927), OMS721, націлених на MASP2 (NCT03608033), або C1INH, націлених на C1r і C1s (NCT02547220), наразі досліджуються та потенційно можуть бути інтегровані як нові методи лікування окремих захворювань. Наразі тривають 28 клінічних випробувань, у тому числі шість випробувань III фази, які стосуються клубочкової хвороби нирок, і інгібітор С5 Екулізумаб вже доступний на ринку.Цистанхея має функцію тонізування нирок.

Фото: Поліпшення функції нирок

Система комплементу в мембраннихнефропатія(MN) — антитіла-опосередкована протеїнурична хвороба нирок. Відкладення гломерулярного комплементу можна легко виявити за допомогою методів імунофлуоресценції та мас-спектрометрії в біопсіях пацієнтів (Person та ін. 2019; Ravindran та ін. 2020). Запропонований патофізіологічний механізм MN випливає з досліджень на моделі захворювання на щурах, так званого пасивного нефриту Геймана (PHN) (Heymann 1952). У цій моделі спрямовані на подоцити гетерологічні антитіла від овець (або інших видів) переносяться щурам, викликаючи утворення субепітеліальних імунних відкладень, які вважаються морфологічною ознакою MN та протеїнурії. Введені антитіла індукують локальну активацію системи комплементу з утворенням комплексу мембранної атаки C5b-9 (Kerjaschki 1992). Повідомлялося, що при PHN блокування системи комплементу за допомогою фактора отрути кобри повністю запобігає розвитку протеїнурії (Salant et al. 1980). Однак інші експериментальні звіти описували розвиток МН за відсутності відкладення комплементу (Tomas та ін. 2016, 2017) та після фармакологічного виснаження комплементу (Leenaerts та ін. 1995), що кидає виклик концепції системи комплементу як єдиного медіатора пошкодження клітин і протеїнурія при МН. У пацієнтів із МН були виявлені аутоантитіла проти двох антигенів подоцитів, рецептора 1 фосфоліпази A2 (PLA2R1) і домену 7A (THSD7A) типу -1 тромбоспондину (Beck та ін., 2009; Tomas та ін., 2014). . Класичний шлях системи комплементу активується шляхом зв’язування антитіла з антигеном. Цей механізм в принципі може бути застосований до опосередкованого антитілами захворювання, такого як MN. Проте аутоантитіла до PLA2R1 і THSD7A є домінуючими в підкласі IgG4, який є підкласом IgG з найменшою здатністю зв’язування C1q (Відарссон та ін. 2014), що вказує на те, що альтернативний і лектиновий шляхи можуть відігравати певну роль у патогенезі MN (Seikrit et al. 2018; Zhang et al. 2020). Однак пацієнти з PLA2R1- та MN, асоційованим із THSD7A, зазвичай також мають аутоантитіла C1q-зв’язувальних підкласів, що не належать до IgG4, що головним чином забезпечує активацію системи комплементу через класичний шлях (Huang et al. 2013; von Haxthausen). та ін. 2018). Дослідження, опубліковане під час рецензування цієї статті, показало, що глікозилювання IgG4 у PLA2R1-, асоційованому MN, може бути відповідальним за активацію лектинового шляху та подальшу активацію протеолітичних шляхів подоцитів через протеази катепсину (Haddad et al. 2020). ). Взяті разом, присутність компонентів комплементу в місці пошкодження тканини безсумнівна при МН, але чи сприяє це патогенезу МН чи просто є епіфеноменом, сьогодні все ще неясно. Потрібні нові методологічні підходи, щоб з’ясувати роль комплементу в МН.

Фото: Цистанцвін Beприбутки

ВисновокПротеази є ключовими модуляторами гломерулярної функції, а комплемент є важливою протеолітичною системою, яка взаємодіє між епітелієм і вродженою імунною системою. У той час як кілька запальних захворювань нирок показують, що протеоліз є активним і може бути направлений генетично, все ще досліджується — як клінічно, так і доклінічно — чи може інгібування протеази стати терапевтичною стратегією при запальному захворюванні клубочків нирок. У цьому контексті можуть бути корисними нові аспекти характеристики системи комплементу. Традиційно розглядається як простий протеолітичний каскад, система комплементу демонструє все більш визнані складні взаємодії з іншими протеолітичними ферментами та інгібіторами (auf dem Keller et al. 2013), що призводить до серйозних проблем для розробки надійних параметрів для діагностики на основі комплементу та стратифікації пацієнтів. при захворюваннях нирок. Частина поточних обмежень має аналітичний характер, враховуючи той факт, що понад 50 білків, кожен з яких має кілька протеоформ із різними функціями та дуже різною кількістю, складають систему комплементу. Не було досягнуто консенсусу щодо того, що вимірювати, коли вимірювати, і як вимірювати активацію комплементу (Ekdahl та ін. 2018), а неканонічні ефекти протеаз комплементу ще не були систематично проаналізовані при захворюваннях нирок. Інші протеолітичні системи, такі як коагуляція та фібриноліз, з іншого боку, зазвичай не досліджуються, незважаючи на можливі взаємодії (Amara та ін. 2010; Oikonomopoulou та ін. 2012). Тому необхідне подальше вдосконалення методів мас-спектрометрії та хімічної біології для подальшої та глибшої дії профлепротеаз при запальних захворюваннях нирок. Аналіз протеолітичного мікрооточення при захворюваннях клубочків, включаючи систему комплементу, може допомогти стратифікувати пацієнтів для терапевтичного втручання, наприклад, інгібіторами комплементу. Кандидати для глибокого протеолітичного аналізу протеоміки включають мембранозну нефропатію та вовчаковий нефрит. Тут інтегроване протеомічне профілювання біопсій нирок людини та зразків сироватки призведе до кращого розуміння патобіології запалення, спричиненого протеазами, і може бути використано для стратифікації та визначення пріоритетів пацієнтів для терапії з інгібуванням комплементу.Цистанхе має функцію посилення функції нирок.

Фото: клацніть тут, щоб ваші нирки були здоровими

Список літератури

1. Amara U, Flierl MA, Rittirsch D та інші (2010) Молекулярний взаємозв’язокміж системами комплементу і згортання крові.J Immunol 185:5628–5636.https://doi.org/10.4049/jimmunol. 0903678

2. Andreasen PA, Kjøller L, Christensen L, Dufy MJ (1997) Система активатора плазміногену урокіназного типу при метастазах раку: огляд. Int J Cancer 72:1–22

3. Artunc F, Wörn M, Schork A, Bohnert BN (2019) Протеазурія — вплив активних протеаз сечі на затримку натрію при нефротичному синдромі. Acta Physiol 225:1–10. https://doi.org/10. 1111/apha.13249

4. Auf dem Keller U, Prudova A, Eckhard U та ін. (2013) Аналіз системного рівня протеолітичних подій у підвищенні проникності судин і активації комплементу при запаленні шкіри. Науковий сигнал 6: rs2–rs2.https://doi.org/10.1126/scisignal.2003512

5. Bajic G, Degn SE, Thiel S, Andersen GR (2015) Активація комплементу, регуляція та молекулярна основа для захворювань, пов’язаних з комплементом. EMBO J 34:2735–2757. https://doi.org/10.15252/embj. 201591881

6. Beck LH, Bonegio RGB, Lambeau G та інші (2009) Рецептор фосфоліпази типу М як цільовий антиген при ідіопатичній мембранозній нефропатії. N Engl J Med 361:11–21. https://doi.org/10.1056/ NEJMoa0810457

7. Berden JHM, Licht R, van Bruggen MCJ, Tax WJM (1999) Роль нуклеосом для індукції та клубочкового зв’язування аутоантитіл при вовчаковому нефриті. Curr Opin Nephrol Hypertens

8. Boersema PJ, Raijmakers R, Lemeer S та інші (2009) Мультиплексне пептидне маркування стабільного ізотопу диметилу для кількісної протеоміки. Nat Protoc 4:484–494. https://doi.org/10.1038/nprot.2009.21

9. Bomback AS, Markowitz GS, Appel GB (2016) Комплемент-опосередковані захворювання клубочків: історія про 3 шляхи. Kidney Int Rep 1:148–155. https://doi.org/10.1016/j.ekir.2016.06.005

10. Canalis E, Economides AN, Gazzerro E (2003) Морфогенетичні білки кісток, їх антагоністи та скелет. Endocr Rev 24:218–235. https://doi.org/10.1210/er.2002-0023

11. Canbay V, auf dem Keller U (2021) Нові стратегії ідентифікації субстратів протеази. Curr Opin Chem Biol 60:89–96. https://doi.org/10. 1016/j.cbpa.2020.09.009

12. Chen X, Wong YK, Wang J et al (2017) Ідентифікація цілі за допомогою кількісного профілювання білка на основі активності (ABPP). Протеоміка 17:1600212. https://doi.org/10.1002/pmic.201600212

13. Cravatt BF, Wright AT, Kozarich JW (2008) Профілювання білка на основі активності: від хімії ферментів до хімії протеомів. Annu Rev Biochem 77:383–414. https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.75.101304. 124125

14. Dayon L, Núñez Galindo A, Corthésy J та інші (2014) Комплексний і масштабований високоавтоматизований протеомний робочий процес на основі MS для виявлення клінічних біомаркерів у плазмі людини. J Proteome Res 13:3837–3845. https://doi.org/10.1021/pr500635f

15. Демір Ф., Нідермаєр С., Кіжаккедату Ю.Н., Хьюсген П.Ф. (2017) Профілювання N-кінців білка та їх модифікації в складних зразках. В: Шиллінг О (ред.) Методи в молекулярній біології. С. 35–50

16. Drag M, Salvesen GS (2010) Нові принципи відкриття ліків на основі протеази. Nat Rev Drug Discov 9:690–701. https://doi. org/10.1038/nrd3053

17. Dressler GR (2006) Клітинна основа розвитку нирок. Annu Rev Cell Dev Biol 22:509–529

18. Eckhard U, Huesgen PF, Schilling O et al (2016) Активне сайт-специфічне профілювання сімейства матричних металопротеїназ: протеомна ідентифікація 4300 сайтів розщеплення дев’ятьма MMP, дослідженими за допомогою структурного та синтетичного пептидного аналізу розщеплення. Matrix Biol 49:37–60. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2015.09.003

19.M Egerman J Wong T Runxia та ін., 2020. Плазміногенурія пов’язана з пошкодженням подоцитів, набряком і дисфункцією нирок при захворюваннях клубочків FASEB J Of Publ Fed Am Soc Exp Biol 1–14 https://doi.org/10.1101/19006809

20. Ekdahl KN, Persson B, Mohlin C та інші (2018) Інтерпретація серологічних біомаркерів комплементу при захворюванні. Front Immunol9:2237.https://doi.org/10.3389/fmmu.2018.02237

21. Enari M, Talanian RV, Wrong WW, Nagata S (1996) Послідовна активація ICE-подібних і CPP32-подібних протеаз під час Fas-опосередкованого апоптозу. Nature 380:723–726. https://doi.org/10.1038/ 380723a0

22. Філдс Г.Б. (2010) Протоколи матричної металопротеїнази. Humana Press, Тотова, Нью-Джерсі

23. Fortelny N, Cox JH, Kappelhof R et al (2014) Мережевий аналіз показує повсюдне функціональне регулювання між протеазами в протеазній мережі людини. PLoS Biol 12:e1001869. https://doi.org/10.1371/ журнал. біо.1001869

24. Gevaert K, Goethals M, Martens L та інші (2003) Дослідження протеомів і аналіз процесингу білків шляхом мас-спектрометричної ідентифікації відсортованих N-кінцевих пептидів. Nat Biotechnol 21:566–569. https://doi.org/10.1038/nbt810

25. Gianviti A, Barsotti P, Barbera V, et al (1999) Відстрочений початок системного червоного вовчака у пацієнтів із «повною» нефропатією. Pediatr Nephrol 13:683–687. https://doi.org/10.1007/s004670050681

26. Haddad G, Lorenzen JM, Ma H et al (2020) Змінене глікозилювання IgG4 сприяє активації лектинового комплементу при мембранозній нефропатії, асоційованій з PLA2R1. J Clin Invest. https://doi.org/10.1172/JCI140453