Прогресування встановленої недіабетичної хронічної хвороби нирок зупиняється лікуванням метформіном у щурів Ⅲ

ДИСКУСІЯ

Після десятиліть досліджень,ХХНпродовжує бути аглобальна проблема охорони здоров'япри цьому більшості пацієнтів діагностують, коли ХХН вже встановлена ​​(стадії 2–3a або навіть 3b–4). Хоча аздоровий спосіб життя та правильне лікування діабетуігіпертоніяможе запобігти виникненню абоуповільнення прогресування ХХН, ефективне лікування відсутнє. У цьому дослідженні метформін продемонстрував потужну діютерапевтична ефективністьшляхом припинення прогресування встановленої ХХН у анХХН, індукована аденіномщуряча модель. Було показано профілактичне лікування метформіномзберегти функцію нирокна моделях гризунів з діабетом і без діабету.37,38 Більше того, ми нещодавно продемонстрували, що на щурячій моделі ХХН, спричиненої аденіном – мінерального та кісткового розладу, профілактичне лікування метформіном пом’якшило розвиток тяжкого ХХН, а також подальше порушення судинної системи та кісток. супутніх захворювань.14 Проте даних про його потенціал як терапевтичного препарату мало.

НОВИЙ РОСЛИННИЙ СОСТАВ ДЛЯУПОВІЛЬНЮЄ ПРОГРЕСІЮ ХХН

Малюнок 8|Аналіз надмірної представленості основного списку білків з диференціальною експресією (DEP). Довжина смужки вказує на важливість шляху. Крім того, чим яскравіший колір, тим важливіший шлях

Нещодавно Borges та ін.39 досліджували терапевтичний ефект метформіну на моделі субтотальної нефректомії. Лікування метформіном (300 мг/кг у питній воді) було розпочато через 30 днів моделі, коли було відмічено вищий систолічний артеріальний тиск і альбумінурію, хоча й за відсутності підвищення рівня креатиніну в сироватці крові. Після 120 днів лікування метформіном спостерігалося зниження артеріального тиску, альбумінурія та менший інтерстиціальний нирковий фіброз, тоді як не було позитивного впливу метформіну на рівні креатиніну в сироватці.39 Хоча це дослідження підтверджує сприятливий вплив метформіну на дисфункцію нирок, модель була надто м’якою та з надто повільною швидкістю прогресування, щоб зробити прямий висновок про справжній терапевтичний потенціал метформіну. У нашій моделі ХХН у щурів, спричиненої аденіном, встановлена ​​ХХН від легкого до помірного ступеня була підтверджена на початку лікування 2--3-кратним підвищенням рівня креатиніну сироватки через 4 тижні та 3- до 4-кратного збільшення значень креатиніну в сироватці після 5 тижнів аденінової дієти, що відповідає категоріям ШКФ від G2 до G3 та категорії G3 відповідно. Після 8 і 9 тижнів аденінової дієти у тварин, які отримували носій, спостерігалося серйозне порушення функції нирок (тобто 10-кратне підвищення рівня креатиніну в сироватці крові порівняно з вихідними значеннями), що відповідає категоріям ШКФ від G4 до G5 (тобто , термінальна стадія захворювання нирок) і підтверджує прогресуюче функціональне зниження в цій моделі. Лікування метформіном, починаючи з легкого (4 тижні) і навіть помірного (5 тижнів) початку ХХН, суттєво (P < 0,0001) захищало щурів, які отримували аденін, від еволюції до важкої ХХН. У зв’язку зі зниженою функцією нирок у тварин, які отримували носій, рівні кальцію та фосфору в сироватці крові були збалансованими, що призводило до гіперфосфатемії та гіпокальціємії, пов’язаних із ХХН. Разом із припиненням зниження функції нирок метформін призвів до нормалізації мінерального гомеостазу, тим самим розширивши його багатообіцяючі терапевтичні наслідки для супутніх захворювань, пов’язаних із ХХН.14 Поточне дослідження показує, що терапевтичне лікування метформіном може призупинити прогресування вже встановленої ХХН у спричинених аденіном Модель щурів з ХХН. Перенесення ступеня ниркової дисфункції в нашому дослідженні на щурах на людську популяцію ХХН показує, що метформін повинен бути здатний зупинити прогресування ХХН після її діагностики на стадіях 2-3, уникаючи або принаймні відкладаючи радикальні втручання, такі як діаліз.

Малюнок 10|Вплив метформіну на Yap1 і його подальші мішені на фактор росту сполучної тканини (Ctgf) і насичений цистеїном ангіогенний індуктор 61 (Cyr61). Експресія Yap1 (a,b), експресія Ctgf (c,d) і експресія Cyr61 (e,f) у щурів із хронічною хворобою нирок, які отримували метформін або носій, починаючи з 4 (a,c,e) або 5 тижнів (b,d) ,f) після індукції хронічної хвороби нирок. Дані представлені як середнє значення SEM.***P < 0.001 у порівнянні з транспортним засобом. P <0,05 порівняно з тижнями 4 і 5. #P <0,05 порівняно з контрольними тваринами з нормальною функцією нирок.

Стосовно гістології нирок, метформін зміг зупинити прогресуюче розширення інтерстицію, незалежно від того, чи розпочали введення рано (4 тижні) чи пізніше (5 тижнів) після індукції ХХН. Крім того, запалення загальновизнано як важливий компонент ХХН.40 У нашому дослідженні, на відміну від тварин, які отримували носій, жодна з тварин, які отримували метформін, не показала значного посилення інтерстиціального запалення (лейкоцитарної інфільтрації) наприкінці дослідження порівняно з до початку лікування (4 або 5 тиждень), що вказує на те, що ренопротекторний ефект метформіну, принаймні частково, полягає у зменшенні запальної клітинної інфільтрації в інтерстиції.40,41 Залишається визначити, чи є це за рахунок захисту клітин епітелію канальців від пошкодження, отже, послаблення вивільнення прозапальних факторів або шляхом прямого впливу на клітини запалення.

Вражаюча терапевтична ефективність метформіну, спостережена в цьому дослідженні, спонукала нас виконати неупереджений протеомний аналіз для подальшого вивчення сигнальних комплексів і шляхів. Хоча не дивно, що введення метформіну в патологічний сценарій може впливати на аспекти енергетичного метаболізму (наприклад, передачу сигналів AMPK, метаболізм пірувату), ми також намагалися дослідити, чи ця терапевтична активність регулює подальші сигнальні комплекси та сигнальні шляхи. Експозиція метформіну в моделі ХХН була пов’язана з сигнальним шляхом Hippo, висококонсервативним мультипротеїнкіназним каскадом, який контролює розвиток тканин, розмір органів, проліферацію клітин і апоптоз.42 У центрі цієї мережі лежать мішень Hippo кінази та ефектор нижнього шляху. Yes-асоційований білок (Yap) і його паралог Taz (домен WW, що містить регулятор транскрипції 1, або Wwtr1). У своїй фосфорильованій формі цитоплазматичний Yap секвеструється в неактивному стані. Коли каскад Hippo інактивується, Yap/Taz діє як коактиватор транскрипції в ядрі та посилює транскрипцію таких генів, як Ctgf і Cyr61.43 Ренопротекторний ефект метформіну, здається, полягає в активації сигнального шляху Hippo і, таким чином, пригнічує ядерне накопичення Yap/Taz і, отже, зниження експресії Ctgf і експресії гена Cyr61 (рис. 13). Ці результати узгоджуються з попередніми дослідженнями, що вивчають взаємозв’язок між енергетичним гомеостазом, за участю AMPK, і шляхом Hippo. Дійсно, Wang та ін.44 виявили, що активний AMPK (met for min зазвичай відомий як активатор AMPK) безпосередньо фосфорилює Yap і таким чином пригнічує транскрипційну активність Yap. Крім того, Mo et al.45 описали, що активність Yap негативно регулюється енергетичним стресом клітини. Вони показали, що Yap інгібується безпосередньо фосфорилюванням, опосередкованим AMPK, і опосередковано через активацію кіназ великого пухлинного супресора (Lats).45 Крім того, серин/треонін-протеїнкіназа (Pak1) фосфорилює та інактивує нейрофібромін 2 (Nf2) активатора кінази, що знаходиться вище. /Merlin), що спричиняє інактивацію Lats1/2 і, отже, ядерну транслокацію Yap/Taz.46 Лікування метформіном знижувало регуляцію Pak1, як зазначено в списку DEP (додаткова таблиця S2), запобігаючи інгібуванню опосередкованого Lats фосфорилювання Yap . Крім того, лікування метформіном посилювало регуляцію Ste20--подібної кінази 2 MST2 у ссавців (тобто гена серин/треонін-кінази 3 [Stk3] у списку DEP), що спричиняє більшу кількість опосередкованого Lats фосфорилювання Yap. Ефект метформіну на шлях Hippo був додатково підтверджений експресією мРНК Yap, а також на двох важливих цільових генах сигналізації Hippo/Yap (Ctgf і Cyr61) вже на 8-му тижні. Загалом, ці спостереження показали, що шлях Hippo становить інтерес для розгадування механізму терапевтичної дії метформіну.

У 2019 році Управління з контролю за продуктами й ліками США схвалило використання канагліфлозину для уповільнення захворювання нирок, пов’язаного з діабетом. Нещодавно, у 2021 році, Управління з контролю за продуктами й ліками США схвалило інгібітор SGLT2, дапагліфлозин, для зниження ризику прогресування захворювання у пацієнтів із ХХН незалежно від статусу діабету.28,29 Щодо його впливу на ХХН тварин моделі, Алі та ін.47 продемонстрували, що профілактичне лікування канагліфлозином може послабити розвиток важкої ХХН, спричиненої аденіном, шляхом одночасного застосування аденінової дієти та лікування канагліфлозином (10 мг/кг та 25 мг/кг, перорально) протягом 35 днів поспіль. Профілактичне лікування агліфлозином в обох дозах покращувало функцію нирок, пригнічувало запалення та окислювальний стрес і покращувало гістологічний вигляд.47 Крім того, Ямато та ін.48 повідомили про профілактичний ренопротекторний ефект введення низьких доз іпрагліфлозину (0,03 або 0,1 мг/кг). у мишей із ХХН, індукованим аденіном: одночасне введення аденіну та іпрагліфлозину покращувало рівень креатиніну в плазмі крові та морфологічні зміни порівняно з одночасним застосуванням аденіну. Навпаки, Ma та ін.49 дійшли висновку, що профілактична ренопротекторна дія інгібітора SGLT2, емпагліфлозину (10 мг/кг, протягом 14 днів), не була застосована до мишей з недіабетичним оксалат-пов’язаним нефрокальцинозом. Крім того, Zhang et al.50 оцінили ефект дапагліфлозину (0,5 мг/кг, двічі на день, 12 тижнів) у 5/6 щурів з нефректомією, у яких інгібування SGLT2 не вплинуло на прогресування захворювання. Ці розбіжності в таких профілактичних дослідженнях надихнули нас порівняти терапевтичну ефективність метформіну з ефективністю канагліфлозину в недіабетичному контексті встановленої ХХН. Виявилося, що лікування канагліфлозином не здатне зупинити прогресуючу втрату функції нирок. Крім того, гістологічно жодна з тварин, які отримували канагліфлозин, порівняно з тваринами з ХХН, які отримували носій, не показала зменшення відсотка інтерстиціальної площі, ані

Малюнок 12|Вплив канагліфлозину на функцію нирок, гістопатологію та експресію генів. Креатинін сироватки (a), кліренс креатиніну (b), відсоток інтерстиціальної площі (c), зрізи нирок, забарвлені періодичною кислотою за Шиффом (d), експресія Col1a1 (e), експресія Tnfa (f), експресія Tgfb (g), Yap1 експресія (h), фактор росту сполучної тканини (Ctgf) експресія (i), багатий цистеїном ангіогенний індуктор 61 (Cyr61) експресія (j) щурів із хронічною хворобою нирок, які отримували або канагліфлозин, або носій, починаючи з 4 тижнів після індукції хронічної хвороби нирок . Дані представлені як середнє SEM. Стрижки ¼ 100 мм. *P <0,05 порівняно з транспортним засобом; #P <0,05 порівняно з контрольними тваринами з нормальною функцією нирок. Щоб оптимізувати перегляд цього зображення, перегляньте онлайн-версію цієї статті на www.kidney-international.org.

Поточна робота також має деякі обмеження. Використання моделі ХХН, спричиненої аденіном, може бути піддано сумніву через її релевантність, оскільки це кристалічна нефропатія з яскраво вираженим запальним компонентом і тяжкою швидкістю прогресування. Однак слід зазначити, що повний спектр функціональних і гістопатологічних особливостей ХХН постійно присутні в цій моделі, а також призводять до супутніх захворювань, пов’язаних із ХХН людини – мінеральних і кісткових розладів.14,51 Крім того, той факт, що метформін може послабити ХХН прогресування в цій важкій моделі підтверджує його потенціал як терапевтичного ренопротектора. Іншим обмеженням цього дослідження є смертність у наших групах, які отримували метформін. Малоймовірно, що ці смерті були спричинені серцево-судинними подіями, оскільки ми раніше продемонстрували, що метформін запобігав виникненню та прогресуванню кальцифікації судин у важкій 0.25% моделі ХХН, спричиненої аденіном, мінеральних та кісткових розладів завдяки своїй ренопротекторній дії .14 ​​Крім того, використання метформіну у пацієнтів із серцевими захворюваннями пов’язане з покращенням результатів, а не підвищенням ризику.10,52,53 Крім того, ми не змогли остаточно пов’язати смертність із підвищенням рівня лактату, оскільки тварини, які загинули, не демонстрували постійно найвищого рівня в сироватці крові. концентрації лактату. Однак лактоацидоз як можливу причину смерті не можна було повністю виключити, оскільки забір крові не проводився в день смерті. Незаперечним є той факт, що страх перед лактоацидозом як ускладненням метформіну у пацієнтів із ХХН негативно вплинув на його застосування в цій популяції. Хоча в ретроспективі контроль дозування в нашому дослідженні міг би бути суворішим, очевидно, що небезпека лактоацидозу цілком контрольована та її можна уникнути, зберігаючи терапевтичні переваги. Ця точка зору також підтверджується даними, отриманими людьми.23,54

у складній мережі молекулярних сигнальних шляхів, що лежать в основі ренопротекторних ефектів метформіну, є складним, це дозволяє ідентифікувати потенційно нові терапевтичні мішені. Запропоноване тут залучення шляху Гіппо може бути першим кроком до цього.

РОЗКРИТТЯ

Усі автори заявили про відсутність конкуруючих інтересів. ЗАЯВА ПРО ДАНІ Протеомні дані мас-спектрометрії було передано до Консорціуму ProteomeXchange через репозиторій партнера PRoteomics IDentification Database (PRIDE) з ідентифікаторами набору даних PXD022687 та 10.6019/PXD022687. ПОДЯКА Метформін був люб'язно наданий Merck KGaA. Ми дякуємо Гірту Дамсу, Хільде Геріл, Людвігу Ламбертсу, Ріті Марініссен і Сімонні Дауве за чудову технічну допомогу. Ми також хотіли б подякувати доктору Юссефу Беннісу (Centre Hospitalier Universitaire Amiens Picardie) за визначення концентрації метформіну в сироватці крові. RC фінансується Університетом Антверпена: стипендія PhD (DocPro). RC фінансується BOF-DOCPRO-34737.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Джа В, Гарсія-Гарсія Г, Ісекі К та ін. Хронічна хвороба нирок: глобальний вимір і перспективи. Ланцет. 2013;382:260-272

2. Benghanem Gharbi M, Elseviers M, Zamd M та ін. Хронічна хвороба нирок, гіпертонія, діабет та ожиріння у дорослого населення Марокко: як уникнути «надлишкової» та «недостатньої» діагностики ХХН. Kidney Int. 2016;89:1363-1371.

3. Національна ниркова фундація. Клінічні практичні рекомендації K/DOQI для хронічної хвороби нирок: оцінка, класифікація та стратифікація. Am J Kidney Dis. 2002; 39 (2 додаток 1): S1–S266.

4. Luyckx VA, Tonelli M, Stanifer JW. Глобальний тягар захворювань нирок і цілі сталого розвитку. Bull Всесвітній орган охорони здоров'я. 2018;96:414–422D.

5. Zoccali C, Kramer A, Jager KJ. Хронічна хвороба нирок і термінальна стадія ниркової недостатності – огляд, підготовлений для доповіді «Стан охорони здоров’я в Європейському Союзі: на шляху до здоровішої Європи». NDT Plus. 2010;3:213-224.

6. Schernthaner G, Schernthaner GH. Правильне місце для метформіну сьогодні. Diabetes Res Clin Pract. 2019;159:107946.

7. Бейлі Сі Джей. Метформін: історичний огляд. Діабетологія. 2017;60:1566–1576. 8. Рена Г, Пірсон Е.Р., Сакамото К. Молекулярний механізм дії метформіну: старі чи нові ідеї? Діабетологія. 2013;56:1898–1906.

9. Маршал С.М. 60 років використання метформіну: погляд у минуле та погляд у майбутнє. Діабетологія. 2017;60:1561-1565.

10. Rena G, Lang CC. Перепрофілювання метформіну для лікування серцево-судинних захворювань. Тираж. 2018;137:422-424. 11. Lord JM, Flight IHK, Norman RJ. Метформін при синдромі полікістозних яєчників: систематичний огляд і мета-аналіз. BMJ. 2003;327:951-953.

12. Zaidi S, Gandhi J, Joshi G та ін. Протираковий потенціал метформіну при раку простати. Рак простати Prostatic Dis. 2019; 22: 351–361.

13. Доулінг Р.Й.О., Закіхані М., Фантус І.Г. та ін. Метформін пригнічує мішень рапаміцин-залежної ініціації трансляції в клітинах раку молочної залози у ссавців. Cancer Res. 2007;67:10804–10812.