Коагуляція, рецептори, що активуються протеазою, і діабетична хвороба нирок: уроки мишей з дефіцитом ENOS

Ендотеліальна синтаза оксиду азотуВідомо, що дисфункція (eNOS) загострює прогресування та прогноздіабетична хвороба нирок(DKD). Одним із механізмів, завдяки якому це досягається, є те, що низькі рівні eNOS пов’язані з гіперкоагуляцією, яка сприяє пошкодженню нирок. У зовнішньому каскаді коагуляції тканинний фактор (фактор III) і наступні фактори коагуляції, такі як активний фактор X (FXa), посилюють запалення через активацію рецепторів, що активуються протеазою (PAR). Нещодавно було показано, що відсутність або знижена експресія eNOS у діабетичних мишей, як моделі розвинутого DKD, підвищує рівні фактора ниркової тканини та експресію PAR1 і 2 у їхніх нирках. Крім того, фармацевтичне інгібування або генетичне видалення факторів згортання крові або PARsполегшення запаленняу DKD у мишей без eNOS. У цьому огляді ми підсумовуємо зв’язок між eNOS, коагуляцією та PARs і пропонуємо новий терапевтичний варіант для лікування пацієнтів із DKD.

Ключові слова:діабетичний гломерулосклероз; фактор Ха;запалення; тканинний фактор

НАТИСНІТЬ ТУТ, ЩОБ ОТРИМАТИ НАТУРАЛЬНИЙ ОРГАНІЧНИЙ ЕКСТРАКТ ЦИСТАНШИ З 25% ЕХІНАКОЗИДУ ТА 9% АКТЕОЗИДУ ДЛЯ ФУНКЦІЇ НИРОК

вступ

Кількість хворих надіабетична хвороба нирок(DKD) зростає в усьому світі (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD є однією з основних причин смертності пацієнтів з діабетичними ускладненнями (Afkarian et al. 2013). Крім того, DKD прогресує і є основною причиною термінальної стадії захворювання нирок, що потребує замісної ниркової терапії (Gregg та ін. 2014; Liyanage та ін. 2015). У Японії на діабетичну нефропатію припадає понад 39% нових пацієнтів на діалізі (Nitta et al. 2020). Тому розвитокновий терапевтичнийпараметри необхідні для ведення пацієнтів із ДЗН.

системи в патогенезі DKD. Гіперкоагуляція пов’язана з DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Було показано, що підвищений рівень фібриногену в крові пов’язаний із низькою оцінюваною швидкістю клубочкової фільтрації, високою протеїнурією та серйозним гістологічним ушкодженням, і це був предиктор прогресування до термінальної стадії захворювання нирок (Dalla Vestra та ін. 2005; Pan et al. інші, 2018; Чжан та інші, 2018). Деякі дослідження показали кореляцію між рівнем D-димеру, продукту розпаду фібрину, та нирковою дисфункцією при ДЗН (Domingueti та ін. 2018; Пан та ін. 2018). Гіперкоагуляція при DKD, ймовірно, визначається кількома факторами. Наприклад, ренін-ангіотензин-альдостеронова система активує тканинний фактор (TF, фактор III) і збільшує кількість тромботичних подій (Dielis et al. 2005). В іншому випадку гіперглікемія, дисліпідемія, запалення або ендотеліальна дисфункція беруть участь у протромботичному стані в патогенезі DKD (Goldberg 2009).

Ендотеліальна дисфункція присутня при DKD, що прогресує до мікросудинних ускладнень (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Порушення вироблення ендотеліальної синтази оксиду азоту (eNOS) або зниження активності eNOS (наприклад, порушення фосфорилювання eNOS) є характерною ознакою ендотеліальної дисфункції при DKD (Nakagawa та ін. 2011; Cheng та ін. 2012). Ми показали, що втрата експресії eNOS була пов’язана з підвищенням рівня ТФ і зовнішньої активності системи згортання крові (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), що тісно пов’язане з тромботичними подіями у пацієнтів із хронічною нирковою недостатністю. захворювань (Kolachalama та ін. 2018).

На додаток до підвищеного ризику тромботичних подій, протеази коагуляції, такі як активний фактор FVII (FVIIa), активний фактор (FXa) і тромбін, які присутні в зовнішньому каскаді коагуляції, опосередковують пошкодження тканин через рецептор, що активується протеазою ( PAR)-залежний механізм (Madhusudhan та ін. 2016; Posma та ін. 2019). У цьому огляді ми узагальнюємо результати, отримані від діабетичних мишей без eNOS, і обговорюємо зв’язок між шляхом коагуляції-PAR, рівнями eNOS таПатогенез DKD.

Шлях тканинного фактора/рецепторів, що активуються протеазою

Тканинний фактор (TF), відомий як фактор III, є трансмембранним білком 47 кДа, який взаємодіє з фактором VII (FVII) (Grover and Mackman 2018). Комплекс TF/FVIIa є активатором зовнішнього каскаду коагуляції та каталізує активацію FX та FIX. FXa та активований кофактор V (FVa) утворюють протромботичний комплекс, який генерує тромбін. Нарешті, тромбін перетворює фібриноген на фібрин, що призводить до утворення тромбів (Grover and Mackman 2018). ТФ експресується як у гладком’язових клітинах судин, так і в адвентиційних фібробластах. За умов запалення його експресія індукується в ендотеліальних клітинах або циркулюючих клітинах, таких як моноцити (Østerud and Bjørklid 2006).

Рецептори, що активуються протеазою (PAR), є членами суперродини рецепторів, зв’язаних з G-білком, що включає чотири білки PAR (PAR1-4). PAR піддаються розщепленню протеазами на N-кінцевому кінці та активуються після зв’язування з новим N-кінцем, що містить прив’язаний ліганд. Чотири члени PAR (PAR1-4) активуються специфічними коагуляційними протеазами: комплекс TF і FVIIa активує PAR2, фактор Xa активує PAR1 і PAR2, а тромбін активує PAR1, PAR3 і PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier and Ruf 2012; Zhao et al. 2014). Зв’язок між TF, коагуляційними протеазами та PAR показаний на рис. 1.

Відомо, що PAR широко експресуються в клітинах нирок і беруть участь у патофізіології ураження нирок. Як PAR1, так і PAR2 експресуються в клубочкових ендотеліальних клітинах, мезангіальних клітинах і клітинах ниркових канальців, отриманих від людини або миші; PAR2, PAR3 і PAR4 експресуються в подоцитах людини; PAR1, PAR3 та PAR4 експресуються в мишачих подоцитах (Tanaka та ін. 2005; Vesey та ін. 2005; Madhusudhan та ін. 2012; Dong та ін. 2015; Madhusudhan та ін. 2016).

Хоча шкідливий або захисний вплив ПАР вураження нирокБуло продемонстровано, накопичені дані свідчать про те, що PAR посилюють запалення, стимулюючи вироблення цитокінів і хемокінів (Rothmeier and Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). Згідно з цим висновком, агоністи PAR1 і PAR2 сприяють експресії медіаторів запалення, таких як моноцитарний хемотаксичний білок 1 (MCP1) та інгібітор активатора плазміногену-1 (PAI-1), а також профіброзних молекул в ендотеліальних , мезангіальних і канальцевих клітин нирки (Vesey et al. 2005; Vesey et al. 2013; Ellinghaus et al. 2016; Waasdorp et al. 2016; Oe et al. 2019). У дослідженнях in vivo відсутність PAR1 або наявність інгібіторів PAR1 зменшувало запалення на моделях серповидного гломерулонефриту або обструктивного ураження нирок (Cunningham та ін. 2000; Waasdorp та ін. 2019; Lok та ін. 2020). Подібним чином, терапевтичний ефект інгібування PAR2 при пошкодженнях нирок супроводжувавсязменшується запаленняу нирках (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Поліморфізм ендотеліальної синтази оксиду азоту при DKD

Ендотеліальна синтаза оксиду азоту(eNOS) є однією з трьох ізоформ NOS, і вона сприяє виробленню NO в ендотелії судин (Walford and Loscalzo 2003). NO, що виробляється eNOS в ендотелії судин, відіграє вирішальну роль у регуляції розслаблення судин, протизапальній дії та запобіганні утворенню тромбів (Walford and Loscalzo 2003). Порушення експресії eNOS пов’язане з розвитком DKD. Нещодавно проведений метааналіз на людях виявив, що гени G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) та інтрон 4b/4a ​​(rs869109213) у eNOS (NOS3) тісно пов’язані з розвиток DKD (Dellamea та ін. 2014; Zhang та ін. 2015; Dong та ін. 2018). З цих варіантів роль поліморфізму G894T (Glu298Asp) у функції eNOS була добре охарактеризована. Знижене виробництво NO або накопичення нітритів було показано в трансфікованих клітинах СНО з 298Asp порівняно з клітинами з 298Glu (Noiri та ін. 2002). У сукупності ці результати вказують на те, що зниження виробництва NO через дисфункцію eNOS є важливим для прогресування DKD у людей.

Діабетичні миші без eNOS як модель діабетичної нефропатії людини

Створення надійних доклінічних моделей, схожих на DKD людини, є важливим для вивчення нових терапевтичних варіантів. Ґрунтуючись на доказах зв’язку між поліморфізмом eNOS і DKD, ряд досліджень продемонстрували, що нокаутні моделі eNOS ЦД I та II типу є одними з успішних моделей, що імітують DKD людини (Brosius та ін. 2009; Azushima та ін. 2018). Було продемонстровано, що у індукованих стрептозотоцином діабетичних мишей без eNOS розвивається важка альбумінурія, мезангіальне розширення, потовщення базальної мембрани клубочків і гіаліноз артеріол, що нагадує DKD людини (Nakagawa et al. 2007). Подібним чином миші з діабетом II типу (db/db) без eNOS показали важкий гломерулосклероз і альбумінурію (Zhao et al. 2006).

Підвищений ТФ у діабетичних мишей без eNOS

NO пригнічує утворення тромбу та агрегацію тромбоцитів (Walford and Loscalzo 2003). Оскільки утворення гломерулярного тромбу спостерігалося у діабетичних мишей без eNOS (Nakagawa et al. 2007), порушення експресії eNOS, ймовірно, пов’язане зі збільшенням ТФ-залежної коагуляції. Зв’язок між eNOS і TF при DKD розглядався в наших попередніх звітах (Li та ін. 2010; Wang та ін. 2011a; Oe та ін. 2016) (рис. 2).

Зниження або відсутність експресії eNOS підвищує ниркову активність TF у діабетичних мишей Akita Ми охарактеризували експресію TF у діабетичних мишей Akita (Ins2Akita/+), моделі ЦД I типу, з різними рівнями експресії eNOS (eNOS+/+, eNOS+/- та eNOS-/-) (Ванг та ін. 2011a). Ми виявили, що тяжкість DKD була пов’язана зі зниженою експресією eNOS. Екскреція альбуміну з сечею, гломерулосклероз і зниження швидкості клубочкової фільтрації посилювалися в такому порядку: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Цікаво, що експресія та активність ниркового ТФ були збільшені в eNOS+/-; Ins2Akita/+ та eNOS-/-; Миші Ins2Akita/+ порівняно з мишами eNOS+/+; Ins2Akita/+ миші. Відкладення клубочкового фібрину також було помітним у eNOS+/-; Ins2 Akita/+ та eNOS-/-; Ins2 Акіта/+ миші. Крім того, експресія мРНК Tf у нирках корелювала з тяжкістю захворювання, екскрецією альбуміну з сечею тазапальний процес нирокекспресія цитокінів.

Дієта з високим вмістом жиру та відсутність eNOS синергетично збільшують TF у діабетичних мишей

Багато досліджень продемонстрували зв’язок між ожирінням і тромбозом (Самад і Руф 2013). Наприклад, посилення регуляції шляху TLR4-NF-kB в умовах метаболічних захворювань підвищує рівні ТФ (Lv та ін. 2009; Оуенс та ін. 2012; Роджеро та Калдер 2018). Крім того, пальмітат насиченої жирної кислоти індукує вивільнення гістону H3 через механізми, залежні від шляху ROS і JNK, і позаклітинні гістони, які збільшують експресію TF в моноцитах (Shrestha et al. 2013). Зосереджуючись на зв’язку між коагуляцією, eNOS і дисліпідемією, наше попереднє дослідження продемонструвало комбінований вплив дефіциту eNOS і дієти з високим вмістом жиру на експресію ТФ (Li et al. 2010). У дослідженні мишей з нульовою eNOS лікували низькими дозами STZ для розвитку цукрового діабету та годували їжею з високим вмістом жиру. Відсутність експресії eNOS збільшила екскрецію альбуміну з сечею та гістологічні ушкодження, які ще більше посилювали дієту з високим вмістом жиру. Експресія та активність ТФ були збільшені в нирках мишей через відсутність експресії eNOS та дієти з високим вмістом жиру синергетичним чином. Цікаво, що підвищення рівня імунореактивного ТФ було продемонстровано експериментами з колокалізацією з маркером гломерулярних моноцитів/макрофагів.

Нейтралізуючі антитіла проти TF полегшують запалення в діабетичних нирках у мишей з нокаутом eNOS

Збільшення TF-залежної коагуляції пов’язане з посиленням запалення (Witkowski та ін. 2016). Послабилося пригнічення ТФ-залежної системи згортання кровізапальні захворювання, наприклад сепсис, спричинений LPS (Pawlinski та ін. 2010). Щоб з’ясувати причинно-наслідковий зв’язок між запаленням і ТФ при DKD, ми досліджували короткочасний ефект нейтралізуючих антитіл проти ТФ на запалення діабетичних нирок у мишей з дефіцитом eNOS (Li et al. 2010). Результати показали, що введення антитіл проти ТФ помітно знижувало рівні ниркової експресії генів, пов’язаних із запаленням і фіброзом, таких як мРНК Tnfa, Ccl2, Tgfb і Col4, у нирках мишей через чотири дні після нейтралізації ТФ.

Інгібітор коагуляції FXa полегшує пошкодження нирок у діабетичних мишей без eNOS

Коагуляція FXa, розташована нижче за TF/VIIa, також сприяє запаленню через PAR-залежний шлях. Його роль у DKD була продемонстрована на кількох тваринних моделях. Сумі та ін. (2011) продемонстрували, що фондапаринукс, інгібітор FXa, знижує рівень білка в сечі, гіпертрофію клубочків і відкладення фібрину у мишей db/db. Наша група продемонструвала терапевтичний ефект інгібування FXa у мишей з DKD без eNOS (Oe et al. 2016). Едоксабан (50 мг/кг/день), пероральний інгібітор FXa, вводили до eNOS-/-; Мишей Ins2Akita/+ протягом трьох місяців, і результати показали полегшення гістологічних ушкоджень, таких як проліферація мезангіального матриксу. Едоксабан знижував рівень експресії генів запалення в нирках (табл. 1). FXa активує PAR1 і PAR2. Щоб з’ясувати механізм опосередкованого FXa ураження нирок, ми продемонстрували, що протизапальні ефекти інгібіторів FXa подібні до ефектів PAR2-/- мишей і PAR2-/- мишей з інгібіторами FXa . Ці знахідки свідчать про те, що FXa, ймовірно, спричиняє запалення через PAR2-залежний механізм у DKD. Навпаки, едоксабан не покращив ушкодження клубочків у eNOS+/+; мишей Ins2Akita/+, що свідчить про те, що терапевтичний ефект інгібування FXa був пов’язаний із eNOS-залежною гіперкоагуляцією у мишей з діабетом I типу.

Інші фактори згортання крові при DKD

Оскільки тромбін націлений на PAR1, який прогресує судинне запалення (Chen and Dorling 2009), тромбін, ймовірно, загострює DKD. Проте було продемонстровано захисну або шкідливу роль тромбіну в патогенезі DKD; низькі дози тромбіну (50 пМ) запобігали, тоді як високі дози тромбіну (20 нМ) посилювали індукований глюкозою апоптоз у подоцитах (Wang et al. 2011b). Ефекти інгібіторів тромбіну, таких як дабігатран, на діабетичних мишей без eNOS повинні бути з’ясовані в майбутньому.

Фібриноген бере участь у різних запальних станах. Цікаво, що часткове зниження або відсутність фібриногену було корисним для моделей ішемії-реперфузії нирок або обструктивного фіброзу нирок (Sörensen та ін. 2011; Craciun та ін. 2014). Оскільки відкладення фібрину в клубочках збільшується у діабетичних мишей без eNOS (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), з’ясування його ролі в патогенезі DKD заслуговує подальших досліджень.

Експресія PAR1 і PAR2 у діабетичних мишей без eNOS

Підвищена експресія PAR пов'язана з пошкодженням нирок. Ми та інші продемонстрували, що рівні експресії мРНК Par1 та/або Par2 були збільшені на тваринних моделях з діабетичною нефропатією, пошкодженням нирок, спричиненим аденіном, обструктивним фіброзом нирок та ураженням нирок, спричиненим цисплатином (Chung et al. 2013; Hayashi). та ін., 2016; Ое та ін., 2016; Ватанабе та ін., 2019). Крім того, рівні гломерулярного білка PAR2 були підвищені у мишей db/db, моделі ЦД II типу (Sumi et al. 2011). Ми продемонстрували зв’язок між експресією PAR і дефіцитом eNOS у діабетичних мишей (Oe et al. 2016). Рівень експресії мРНК Par1 був значно вищим у eNOS−/−; Ins2Akita/+ мишей, ніж у eNOS−/−; Ins2Akita/+ та миші без DM. Подібним чином експресія Par2 була значно вищою в eNOS−/−; мишей Ins2Akita/+, ніж у мишей без DM. Навпаки, рівні мРНК Par4 не відрізнялися між генотипами. Відсутність eNOS посилює запалення при ДЗН (Wang et al. 2011a). Оскільки прозапальні цитокіни, як повідомляється, збільшують PARs (Nystedt et al. 1996), підвищене запалення, викликане відсутністю eNOS, ймовірно, індукує ниркову експресію Pars при DKD. У сукупності результати наших досліджень свідчать про те, що рівні експресії PAR1 і PAR2, подібно до випадку ТФ, були підвищені в діабетичних нирках за відсутності eNOS (рис. 2).

Делеція PAR2 полегшила діабетичне ураження нирок у мишей зі зниженим eNOS

Ми та інші досліджували роль PAR2 у DKD у попередніх дослідженнях. Делеція Par2 не вплинула на пошкодження клубочків у діабетичних мишей Акіта дикого типу (Ins2Akita/+) з eNOS (Oe et al. 2016). Крім того, STZ-індукований діабет у мишей без PAR2 продемонстрував знижену альбумінурію порівняно з діабетичними мишами дикого типу, але збільшив мезангіальне розширення (Waasdorp et al. 2017). У сукупності ці результати демонструють відсутність терапевтичних ефектів інгібування PAR2 на ураження нирок у ранніх і легких моделях DKD. Навпаки, ми продемонстрували вплив дефіциту PAR2 на DKD у діабетичних мишей породи Акіта зі зниженою експресією eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) (Oe et al. 2016). Відсутність PAR2 значно знижує рівень екскреції альбуміну з сечею, мезангіальне розширення та товщину GBM. Рівні експресії прозапальних і пов’язаних з фіброзом генів, включаючи Tnfa, Tgfb і Col4, також були знижені в нирках мишей. Ці дані свідчать про те, що PAR2 є патогенним не на ранніх стадіях, а на відносно пізніх стадіях діабетичного ушкодження клубочків, спричиненого дефіцитом eNOS (табл. 1).

Служба підтримки Wecistanche - найбільшого експортера cistanche в Китаї:

Електронна адреса:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Тел.:+86 15292862950

Зверніться в магазин, щоб дізнатися більше про технічні характеристики:

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