Нанозими, що чутливі до запалення, що імітують каталазу, полегшують гостре ураження нирок шляхом реверсії місцевого окисного стресу Ⅲ

Обговорення

Результати цього дослідження показали, що PTC-M може полегшити пошкодженнянирок у мишей IRIяк репрезентативну експериментальну модель AKI. Зокрема, PTC-M значно зменшив запалення та апоптоз у нирках мишей IRI та захищав від H 2O2-індукованого клітинного пошкодження в клітинах проксимального канальцевого епітелію людини. Ці висновки підкреслюють потенціал ферменту PTC-M як кандидата в терапевтичні засоби не тільки для IRI, але й для AKI через інші причини.

Органічні трави для здоров’я нирок

Наночастинки Mn3O4 мають ступінь подвійного окислення Mn2+ і Mn3+ і захищають клітини від пошкодження, опосередкованого АФК, запобігаючи окислювальному пошкодженню клітинних компонентів під час умов високого окисного стресу. Окрім цих переваг, процес синтезу Mn3O4 є простим, де навіть слабка основа може індукувати його утворення [19–21]. Незважаючи на великі перспективи, наночастинки на основі Mn3O4-не були використані

Рис. 8. Вплив PTC-M на запалення в нирках мишей IRI. Порівняння рівня експресії білка для HO-1, визначеного за допомогою імуноблоттингу з нирок фіктивних мишей, мишей IRI та IRI+PTC-M. -актин використовували як ендогенний контроль. B Порівняння рівня експресії мРНК для маркерів запалення, визначених за допомогою кПЦР з нирок фіктивних мишей, мишей IRI та IRI +PTC-M. C Репрезентативні зображення імуногістохімічного фарбування для HO-1 (ліворуч) і F4/80 (праворуч) у нирці фіктивних мишей, мишей IRI та IRI+PTC-M. Масштабні шкали, 25 мкм. Дані показані як середнє ± SEM. *П<0.05 vs. sham mice; #P<0.05 vs. IRI mice. MCP-1 monocyte chemoattractant protein -1, TNF-α tumor necrosis factor-α, ICAM-1 intercellular adhesion molecule-1, VCAM-1 vascular cell adhesion molecule-1, TGF-β transforming growth factor beta

багато для застосувань in vivo. Раніше властивість наночастинок Mn3O4 поглинати АФК використовувалася для цитозахисту [22], для розробки біонапівпровідників [20] і для зняття окисного стресу в рослин [23]. Однак малий розмір частинок і нестабільність або можлива агломерація цих наночастинок можуть негативно вплинути на належний розподіл і період напіврозпаду при використанні в умовах in vivo. Оскільки звичайний Mn3O4 не може бути націлений, потенційна токсичність для небажаних ділянок через вищі дози також може бути проблемою безпеки в умовах in vivo. Гідрофобно модифіковані НЧ Mn 3O4 можутьполегшити цю ситуацію, дозволивши їм завантажитися в наноносій, тим самим наділивши його здатністю пасивно націлюватися на місце дії. Ось ми синтезували1-стабілізований додекантіолом гідрофобний Mn3O4нанопарназви (dMn3O4NPs) і використовували їх каталазоподібний активщоб зменшити пошкодження нирок від ІРІ.

Нещодавно зв'язувачі ТЗ привернули увагу до розробки систем доставки, що реагують на АФК, до багатих АФК сайтів. TK-зв’язки будуть миттєво розщеплені окислювачами АФК, що призведе до втрати структурної цілісності систем наночастинок і прискорить вивільнення завантажених терапевтичних агентів [24–26]. Крім того, ТЗ-зв'язки стабільні в фізіологічних умовах. У цій роботіми використовували АФК-чутливий амфіфільний полімер PEGстеариновий кон'югат, отриманий гідрофільним ПЕГ конзв’язаний з гідрофобним C18 алкільним ланцюгом через лінкер TK(PEG-TK-C18, PTC), раніше синтезований нашою групою[15]. АФК-чутливі наноміцели були сконструйованісамостійна збірка ПТК і підготовлений дМн3O4НПбули завантажені всередину, що призвело до створення універсальної наноплатформифермент, PTC-M. Підготовлений ПТК-Мфермент містив різні домени (як показано вРис.1): (1) зовнішня PEG оболонка наділена біосумісністю,дисперсність і подовжений період напіврозпаду в циркуляції in vivo тавибіркове накопичення в осередках запалення через допстанцію через негерметичні судини та подальше інформування обов’язковеклітинно-опосередкована секвестрація (ELVIS) [27], (2) theTK-лінкер, який розщеплюється в середовищі, багатому на ROS, (3) сегмент C18, що пропонує гідрофобне ядродля включення dMn3O4НЧ, а також посилені клітинипоглинання та (4) dMn3O4НЧ для елімінації АФК. Theінші переваги включали просту процедуру синтезуdMn3O4НП. Після введення PTC-M циркулювавв крові і накопичується на багатих АФКзапальні ділянки з подальшою миттєвою дисоціацієюзв'язку ТЗ з АФК і дестабілізації ПТКM, уможливлюючи поступове звільнення та активаціюdMn3O4НП.

Характерними ознаками ІРІ нирок є активне запалення через імунну відповідь на ішемічне пошкодження тканин і підвищений окислювальний стрес. Зменшення тканинної перфузії призводить до гострого ушкодження канальців, що викликає запальні наслідки та індукує загибель канальцевих епітеліальних клітин. Ці пошкоджені клітини знову підсилюють запальну відповідь і створюють порочне коло. Добре відомо, що баланс між прозапальними та протизапальними медіаторами визначає пошкодження або відновлення тканин [28]. Наше дослідження показало підвищення регуляції HO -1 у нирках мишей IRI, яке пригнічувалося PTC-M. HO-1, відомий як ендогенний протизапальний фермент, модулює імунні відповіді після ішемії [29, 30]. Підвищена експресія HO-1 являє собою протизапальну та антиоксидантну реакцію проти IRI. Зменшення експресії HO-1 шляхом введення PTC-M опосередковано означало зниження запальної відповіді в тканинах. Навпаки, IL-6, MCP-1 і TNF- відомі як прозапальні медіатори та відіграють роль у посиленні запалення тканин. ICAM-1 і VCAM-1 сприяють посиленню запалення, сприяючи рекрутуванню запальних клітин. PTC-M також знижував експресію цих молекул. Оскільки ці запальні цитокіни запускають каскад системного запалення, дуже важливо придушити запальну відповідь на пошкоджені нирки. Відновлення ниркової перфузії активує ендотеліальні клітини судин, що запускає не лише вивільнення запальних цитокінів, але й продукцію АФК [31]. Активовані нейтрофіли також продукують і вивільняють АФК через активацію НАДФН-оксидази 2 білково-запальними цитокінами [32]. Надлишок ROS викликає пошкодження клітинних білків, ліпідів, нуклеїнових кислот, мембран і мітохондрій. Накопичення внутрішньоклітинних АФК призводить до станів окисного стресу та активації шляхів загибелі клітин. Таким чином, для лікування ІРІ нирок необхідне зниження апоптозу канальцевих клітин. Результати нашого дослідження показали, що експресія проапоптозного білка Bax була підвищена, а експресія антиапоптозного білка Bcl-2 була знижена, збільшуючи співвідношення Bax/Bcl-2, відповідно з попередніми дослідженнями [33]. PTC-M ефективно послабив ІЧ-індукований апоптоз, представлений зниженням співвідношення Bax/Bcl-2. Розщеплена каспаза 3, каспаза-палач, активована як у зовнішньому, так і у внутрішньому шляхах, також була зменшена під час обробки PTC-M. Відомо, що шлях MAPK бере участь у різноманітних клітинних реакціях для виживання проти зовнішніх подразників. Ці відповіді включають клітинну проліферацію, диференціацію, запалення та апоптоз [34]. У попередніх дослідженнях сигнальні шляхи MAPK активувалися після ІЧ-ушкодження [35, 36]. Згідно з нашими результатами, фосфорилювання ERK, JNK і p38 MAPK було збільшено після пошкодження інфрачервоного випромінювання та покращено за допомогою обробки PTC-M як в експериментах in vivo, так і in vitro.