Koagulation, proteaseaktiverede receptorer og diabetisk nyresygdom: Erfaringer fra ENOS-deficiente mus

Endothelial nitrogenoxidsyntase(eNOS) dysfunktion er kendt for at forværre progressionen og prognosen fordiabetisk nyresygdom(DKD). En af de mekanismer, hvorigennem dette opnås, er, at lave eNOS-niveauer er forbundet med hyperkoagulabilitet, hvilket fremmer nyreskade. I den ekstrinsiske koagulationskaskade forværrer vævsfaktoren (faktor III) og nedstrøms koagulationsfaktorer, såsom aktiv faktor X (FXa), inflammation gennem aktivering af de proteaseaktiverede receptorer (PAR'er). For nylig er det blevet vist, at manglen på eller reduceret eNOS-ekspression i diabetiske mus, som en model for avanceret DKD, øger nyrevævsfaktorniveauer og PAR1- og 2-ekspression i deres nyrer. Endvidere farmaceutisk hæmning eller genetisk deletion af koagulationsfaktorer eller PAR'erlindret betændelsei DKD hos mus, der mangler eNOS. I denne gennemgang opsummerer vi forholdet mellem eNOS, koagulation og PAR'er og foreslår en ny terapeutisk mulighed for håndtering af patienter med DKD.

Nøgleord:diabetisk glomerulosklerose; faktor Xa;betændelse; vævsfaktor

KLIK HER FOR AT FÅ NATURLIGE ØKOLOGISKE CISTANCHE EKSTRAKT MED 25% ECHINACOSIDE OG 9% ACTEOSIDE TIL NYREFUNKTION

Introduktion

Antallet af patienter meddiabetisk nyresygdom(DKD) er stigende på verdensplan (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD er en af ​​de vigtigste årsager til dødelighed hos patienter med diabetiske komplikationer (Afkarian et al. 2013). Ydermere er DKD progressiv og er hovedårsagen til nyresygdom i slutstadiet, der kræver nyreudskiftningsterapi (Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). I Japan tegner diabetisk nefropati sig for mere end 39 % af nye dialysepatienter (Nitta et al. 2020). Derfor er udviklingen afny terapeutiskder kræves muligheder for at håndtere patienter med DKD.

system i DKD patogenese. Hyperkoagulabilitet er forbundet med DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Et forhøjet fibrinogenniveau i blodet viste sig at være forbundet med lav estimeret glomerulær filtrationshastighed, høj proteinuri og alvorlig histologisk skade, og det var en forudsigelse for udviklingen til nyresygdom i slutstadiet (Dalla Vestra et al. 2005; Pan et al. al. 2018; Zhang et al. 2018). Nogle undersøgelser har vist en sammenhæng mellem niveauet af D-dimer, et fibrinnedbrydningsprodukt, og nyreinsufficiens ved DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Hyperkoagulabilitet i DKD er sandsynligvis bestemt af flere faktorer. For eksempel aktiverer renin-angiotensin-aldosteron-systemet vævsfaktor (TF, faktor III) og øger trombotiske hændelser (Dielis et al. 2005). Ellers er hyperglykæmi, dyslipidæmi, inflammation eller endotel dysfunktion involveret i den protrombotiske tilstand under DKD-patogenese (Goldberg 2009).

Endothelial dysfunktion er til stede i DKD, der udvikler sig til mikrovaskulære komplikationer (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Nedsat endothelial nitrogenoxidsyntase (eNOS)-produktion eller reduceret eNOS-aktivitet (f.eks. nedsat eNOS-phosphorylering) er et kendetegn for endoteldysfunktion i DKD (Nakagawa et al. 2011; Cheng et al. 2012). Vi har vist, at et tab af eNOS-ekspression var forbundet med stigningen i TF-niveauet og den ydre koagulationssystemaktivitet (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), som er tæt forbundet med trombotiske hændelser hos patienter med kronisk nyre sygdomme (Kolachalama et al. 2018).

Ud over den forhøjede risiko for trombotiske hændelser medierer koagulationsproteaser, såsom aktiv faktor FVII (FVIIa), aktiv faktor (FXa) og trombin, som er til stede i den ydre koagulationskaskade, vævsskade gennem en proteaseaktiveret receptor ( PAR)-afhængig mekanisme (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). I denne gennemgang opsummerer vi resultaterne opnået fra diabetiske mus, der mangler eNOS og diskuterer forholdet mellem koagulations-PAR-vejen, eNOS-niveauer ogDKD patogenese.

Vævsfaktor/protease-aktiverede receptorer Pathway

Vævsfaktor (TF), kendt som faktor III, er et 47 kDa transmembranprotein, der interagerer med faktor VII (FVII) (Grover og Mackman 2018). TF/FVIIa-komplekset er en aktivator af den ydre koagulationskaskade og katalyserer aktiveringen af ​​FX og FIX. FXa og aktiveret co-faktor V (FVa) danner et protrombotisk kompleks, der genererer trombin. Endelig omdanner thrombin fibrinogen til fibrin, hvilket resulterer i dannelsen af ​​tromber (Grover og Mackman 2018). TF udtrykkes i både vaskulære glatte muskelceller og adventitielle fibroblaster. Under inflammatoriske tilstande induceres dets ekspression i endotelceller eller cirkulerende celler såsom monocytter (Østerud og Bjørklid 2006).

Protease-aktiverede receptorer (PAR'er) er medlemmer af den G-proteinkoblede receptor-superfamilie, der omfatter fire PAR-proteiner (PAR1-4). PAR'er undergår spaltning af proteaser i den N-terminale ende og aktiveres ved binding til en ny N-terminal indeholdende en bundet ligand. De fire medlemmer af PAR'er (PAR1-4) aktiveres af specifikke koagulationsproteaser: TF- og FVIIa-komplekset aktiverer PAR2, faktor Xa aktiverer både PAR1 og PAR2, og thrombin aktiverer PAR1, PAR3 og PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier og Ruf 2012; Zhao et al. 2014). Forholdet mellem TF, koagulationsproteaser og PAR'er er vist i fig. 1.

PAR'er er kendt for at være bredt udtrykt i nyreceller og er involveret i patofysiologien af ​​nyreskade. Både PAR1 og PAR2 udtrykkes i glomerulære endotelceller, mesangiale celler og tubulære nyreceller afledt af mennesker eller mus; PAR2, PAR3 og PAR4 udtrykkes i humane podocytter; PAR1, PAR3 og PAR4 udtrykkes i murine podocytter (Tanaka et al. 2005; Vesey et al. 2005; Madhusudhan et al. 2012; Dong et al. 2015; Madhusudhan et al. 2016).

Selvom de skadelige eller beskyttende virkninger af PAR'er inyreskadeer blevet påvist, tyder akkumulerende data på, at PAR'er forværrer inflammation ved at stimulere produktionen af ​​cytokiner og kemokiner (Rothmeier og Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). I overensstemmelse med dette fund fremmer PAR1- og PAR2-agonister ekspressionen af ​​inflammatoriske mediatorer, såsom monocyt kemotaktisk protein 1 (MCP1) og plasminogenaktivatorhæmmer-1 (PAI-1) ​​og pro-fibrotiske molekyler i endotel. , mesangiale og tubulære nyreceller (Vesey et al. 2005; Vesey et al. 2013; Ellinghaus et al. 2016; Waasdorp et al. 2016; Oe et al. 2019). I in vivo undersøgelser reducerede manglen på PAR1 eller tilstedeværelsen af ​​PAR1-hæmmere inflammation i modeller af halvmåneglomerulonefritis eller obstruktiv nyreskade (Cunningham et al. 2000; Waasdorp et al. 2019; Lok et al. 2020). Tilsvarende blev de terapeutiske virkninger af PAR2-hæmning ved nyreskader ledsaget afnedsat inflammationi nyrerne (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Endothelial nitrogenoxidsyntasepolymorfismer i DKD

Endothelial nitrogenoxidsyntase(eNOS) er en af ​​de tre NOS-isoformer, og den bidrager til produktionen af ​​NO i det vaskulære endotel (Walford og Loscalzo 2003). NO produceret af eNOS i det vaskulære endotel spiller en afgørende rolle i regulering af vaskulær afslapning, anti-inflammation og forebyggelse af trombedannelse (Walford og Loscalzo 2003). Nedsat eNOS-ekspression er forbundet med udviklingen af ​​DKD. Nyligt udførte metaanalyser på mennesker har afsløret, at G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) og intron 4b/4a ​​(rs869109213) i eNOS (NOS3) gener er tæt forbundet med udvikling af DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). Af disse varianter er rollen for G894T (Glu298Asp) polymorfi i eNOS-funktionen blevet velkarakteriseret. Den reducerede produktion af NO- eller nitritakkumulering blev indikeret i transficerede CHO-celler med 298Asp sammenlignet med dem med 298Glu (Noiri et al. 2002). Samlet indikerer disse resultater, at den reducerede produktion af NO ved eNOS-dysfunktion er vigtig for udviklingen af ​​DKD hos mennesker.

Diabetiske mus, der mangler eNOS som en model for human diabetisk nefropati

Etableringen af ​​pålidelige prækliniske modeller, der ligner human DKD, er afgørende for undersøgelsen af ​​nye terapeutiske muligheder. Baseret på beviserne, der viser en sammenhæng mellem eNOS polymorfi og DKD, har en række undersøgelser vist, at eNOS knock-out modeller af type I og type II DM er nogle af de succesrige modeller, der efterligner menneskelig DKD (Brosius et al. 2009; Azushima et al. al. 2018). Det blev påvist, at streptozotocin-inducerede diabetiske mus, der mangler eNOS, udvikler alvorlig albuminuri, mesangial ekspansion, fortykkelse af den glomerulære basalmembran og arteriolær hyalinose, der ligner human DKD (Nakagawa et al. 2007). Tilsvarende viste type II diabetiske mus (db/db), der mangler eNOS, alvorlig glomerulosklerose og albuminuri (Zhao et al. 2006).

Forhøjet TF i diabetiske mus, der mangler eNOS

NO hæmmer trombedannelse og blodpladeaggregation (Walford og Loscalzo 2003). Fordi glomerulær trombedannelse blev observeret i diabetiske mus, der mangler eNOS (Nakagawa et al. 2007), er nedsat eNOS-ekspression sandsynligvis forbundet med stigningen i TF-afhængig koagulation. Sammenhængen mellem eNOS og TF i DKD er blevet behandlet i vores tidligere rapporter (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (Fig. 2).

Reduceret eller mangel på eNOS-ekspression øger nyre-TF-aktivitet hos diabetiske Akita-mus Vi karakteriserede TF-ekspression i diabetiske Akita (Ins2Akita/+) mus, en model af type I DM, med forskellige ekspressionsniveauer af eNOS (eNOS+/+, eNOS+/- , og eNOS-/-) (Wang et al. 2011a). Vi fandt ud af, at sværhedsgraden af ​​DKD var forbundet med reduceret eNOS-ekspression. Urinalbuminudskillelse, glomerulosklerose og reduktion i glomerulær filtrationshastighed blev forværret i følgende rækkefølge: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Interessant nok blev nyre-TF-ekspression og -aktivitet øget i eNOS+/-; Ins2Akita/+ og eNOS-/-; Ins2Akita/+ mus sammenlignet med dem i eNOS+/+; Ins2Akita/+ mus. Glomerulær fibrinaflejring var også bemærkelsesværdig i eNOS+/-; Ins2 Akita/+ og eNOS-/-; Ins2 Akita/+ mus. Ydermere var renal Tf-mRNA-ekspression korreleret med sygdommens sværhedsgrad, urinalalbuminudskillelse oginflammatorisk nyrecytokinekspression.

Fedtrig kost og mangel på eNOS øger synergistisk TF hos diabetiske mus

Mange undersøgelser har påvist en sammenhæng mellem fedme og trombose (Samad og Ruf 2013). For eksempel øger opregulering af TLR4-NF-kB-vejen under metaboliske sygdomstilstande TF-niveauer (Lv et al. 2009; Owens et al. 2012; Rogero og Calder 2018). Desuden inducerer mættet fedtsyrepalmitat frigivelse af histon H3 via ROS- og JNK-vejafhængige mekanismer og ekstracellulære histoner, som øger TF-ekspression i monocytter (Shrestha et al. 2013). Med fokus på forholdet mellem koagulation, eNOS og dyslipidæmi har vores tidligere undersøgelse vist de kombinerede virkninger af eNOS-mangel og en fedtrig kost på TF-ekspression (Li et al. 2010). I undersøgelsen blev eNOS-null-mus behandlet med lavdosis STZ for at udvikle DM og blev fodret med en kost med højt fedtindhold. Manglen på eNOS-ekspression øgede albuminudskillelsen i urinen og histologiske skader, som blev yderligere forværret af en kost med højt fedtindhold. Ekspressionen og aktiviteten af ​​TF blev øget i musenyrer på grund af mangel på eNOS-ekspression og en fedtrig kost på en synergistisk måde. Interessant nok blev en stigning i niveauet af immunoreaktiv TF påvist ved kolokaliseringsforsøg med en glomerulær monocyt/makrofagemarkør.

Neutraliserende antistoffer mod TF forbedrer inflammation i diabetiske nyrer i eNOS-Knockout-mus

En stigning i TF-afhængig koagulation er forbundet med øget inflammation (Witkowski et al. 2016). Hæmning af det TF-afhængige koagulationssystem blev forbedretinflammatoriske sygdomme, såsom LPS-induceret sepsis (Pawlinski et al. 2010). For at belyse årsagssammenhængen mellem inflammation og TF i DKD undersøgte vi den kortsigtede effekt af neutraliserende antistoffer mod TF på inflammation af diabetiske nyrer hos eNOS-deficiente mus (Li et al. 2010). Resultaterne viste, at administration af anti-TF-antistoffer markant reducerede de renale ekspressionsniveauer af inflammations- og fibrose-relaterede gener såsom Tnfa, Ccl2, Tgfb og Col4 mRNA i musenyrer fire dage efter TF-neutralisering.

Koagulation FXa-hæmmer forbedrer nyreskade hos diabetiske mus, der mangler eNOS

Koagulation FXa, placeret nedstrøms for TF/VIIa, bidrager også til inflammation gennem den PAR-afhængige vej. Dens rolle i DKD er blevet demonstreret i flere dyremodeller. Sumi et al. (2011) viste, at fondaparinux, en FXa-hæmmer, reducerede urinproteinniveauer, glomerulær hypertrofi og fibrinaflejring i db/db-mus. Den terapeutiske effekt af FXa-hæmning i DKD-mus, der mangler eNOS, blev demonstreret af vores gruppe (Oe et al. 2016). Edoxaban (50 mg/kg/dag), en oral FXa-hæmmer, blev administreret til eNOS-/-; Ins2Akita/+ mus i tre måneder, og resultaterne viste forbedring af histologiske skader, såsom mesangial matrixproliferation. Ekspressionsniveauerne af inflammatoriske gener i nyrerne blev reduceret af edoxaban (tabel 1). FXa aktiverer både PAR1 og PAR2. For at belyse mekanismen for FXa-medieret nyreskade demonstrerede vi, at de antiinflammatoriske virkninger af FXa-hæmmere ligner dem, der findes i PAR2-/- mus og PAR2-/- mus med FXa-hæmmere . Disse resultater tydede på, at FXa sandsynligvis forårsagede inflammation gennem en PAR2-afhængig mekanisme i DKD. I modsætning hertil forbedrede edoxaban ikke glomerulær skade i eNOS+/+; Ins2Akita/+ mus, hvilket tyder på, at den terapeutiske effekt af FXa-hæmning var forbundet med eNOS-afhængig hyperkoagulabilitet hos type I diabetiske mus.

Andre koagulationsfaktorer i DKD

Fordi thrombin er rettet mod PAR1, som fremskrider vaskulær inflammation (Chen og Dorling 2009), forværrer trombin sandsynligvis DKD. Thrombins beskyttende eller skadelige roller i DKD-patogenese er imidlertid blevet påvist; lavdosis thrombin (50 pM) forhindret, hvorimod højdosis thrombin (20 nM) forværrede, glucose-induceret apoptose i podocytter (Wang et al. 2011b). Virkningerne af trombinhæmmere såsom dabigatran på diabetiske mus, der mangler eNOS, bør belyses i fremtiden.

Fibrinogen er involveret i forskellige inflammatoriske tilstande. Interessant nok var delvis reduktion eller fravær af fibrinogen gavnlig for nyreiskæmi-reperfusionsmodeller eller obstruktiv nyrefibrose (Sörensen et al. 2011; Craciun et al. 2014). Fordi glomerulær fibrinaflejring er øget hos diabetiske mus, der mangler eNOS (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), fortjener belysning af dens rolle i DKD-patogenese yderligere forskning.

Ekspression af PAR1 og PAR2 i diabetiske mus, der mangler eNOS

Øget ekspression af PAR'er er forbundet med nyreskade. Vi og andre har vist, at ekspressionsniveauerne af Par1 og/eller Par2 mRNA blev øget i dyremodeller med diabetisk nefropati, ade ni-induceret nyreskade, obstruktiv nyrefibrose og cisplatin-induceret nyreskade (Chung et al. 2013; Hayashi et al. 2016; Oe et al. 2016; Watanabe et al. 2019). Endvidere blev glomerulære PAR2-proteinniveauer øget i db/db-mus, en model af type II DM (Sumi et al. 2011). Vi påviste sammenhængen mellem PAR-ekspression og eNOS-mangel hos diabetiske mus (Oe et al. 2016). Ekspressionsniveauet af Par1 mRNA var signifikant højere i eNOS−/−; Ins2Akita/+ mus end i eNOS−/−; Ins2Akita/+ og ikke-DM mus. Tilsvarende var ekspressionen af ​​Par2 signifikant højere i eNOS−/−; Ins2Akita/+ mus end i ikke-DM mus. I modsætning hertil var Par4 mRNA-niveauer ikke forskellige mellem genotyperne. Mangel på eNOS forværrer inflammation i DKD (Wang et al. 2011a). Fordi pro-inflammatoriske cytokiner angiveligt øger PAR'er (Nystedt et al. 1996), inducerer forhøjet inflammation forårsaget af mangel på eNOS sandsynligvis renal Pars-ekspression i DKD. Samlet antydede resultaterne af vores undersøgelser, at ekspressionsniveauerne af PAR1 og PAR2, svarende til tilfældet med TF, var øget i diabetiske nyrer, når eNOS manglede (fig. 2).

PAR2-sletning Forbedret diabetisk nyreskade hos mus med reduceret eNOS

Vi og andre har behandlet PAR2's rolle i DKD i tidligere undersøgelser. Par2-deletion påvirkede ikke glomerulær skade hos diabetiske vildtype Akita-mus (Ins2Akita/+) med eNOS (Oe et al. 2016). Ydermere viste STZ-inducerede diabetiske mus, der mangler PAR2, reduceret albuminuri sammenlignet med diabetiske vildtypemus, men øget mesangial ekspansion (Waasdorp et al. 2017). Samlet viser disse resultater, at der ikke er nogen eller milde terapeutiske virkninger af PAR2-hæmning på nyreskade i de tidlige og milde modeller af DKD. I modsætning hertil har vi påvist effekterne af PAR2-mangel på DKD hos diabetiske Akita-mus med reduceret ekspression af eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) (Oe et al. 2016). Manglen på PAR2 reducerede signifikant niveauerne af urinalbuminudskillelse, mesangial ekspansion og tykkelsen af ​​GBM. Ekspressionsniveauerne af pro-inflammatoriske og fibrose-relaterede gener, herunder Tnfa, Tgfb og Col4, blev også reduceret i musenyrer. Disse resultater tyder på, at PAR2 ikke er patogen i begyndelsen, men i den relativt fremskredne diabetiske glomerulære skade forårsaget af eNOS-mangel (tabel 1).

Supportive Service Of Wecistanche - Den største cistanche-eksportør i Kina:

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tlf:+86 15292862950

Shop for flere specifikationer detaljer:

https://www.xjcistanche.com/CISTANCHE-BUTIK