Betændelsesfølende katalase-lignende nanozymer afhjælper akut nyreskade via reversering af lokal oxidativ stress Ⅲ

Diskussion

Resultaterne af denne undersøgelse afslørede, at PTC-M kunne afhjælpe skaden afnyre hos IRI-mussom en repræsentativ eksperimentel model for AKI. Især reducerede PTC-M signifikant inflammation og apoptose i nyrerne hos IRI-mus og beskyttede mod H 2O 2-induceret cellulær skade i humane proksimale tubulære epitelceller. Disse resultater fremhæver potentialet af PTC-M enzym som en kandidat til terapeutiske midler, ikke kun for IRI, men også for AKI på grund af andre årsager.

Økologiske urter til god nyresundhed

Mn3O4 nanopartikler besidder dobbeltoxidationstilstand Mn2+ og Mn3+ og beskytter cellerne mod ROS-medieret skade ved at forhindre oxidativ beskadigelse af de cellulære komponenter under høje oxidative stressforhold. Bortset fra disse fordele er synteseprocessen af ​​Mn3O4 enkel, hvor selv en svag base kan inducere dens dannelse [19-21]. På trods af det store løfte er Mn3O4-baserede nanopartikler ikke blevet udnyttet

Fig. 8 Virkninger af PTC-M på inflammation i IRI-mus nyrer. En sammenligning af proteinekspressionsniveau for HO-1 bestemt ved immunoblotting fra nyren fra sham-, IRI- og IRI+PTC-M-mus. -actin blev anvendt som den endogene kontrol. B Sammenligning af mRNA-ekspressionsniveau for inflammatoriske markører bestemt ved qPCR fra nyren fra sham-, IRI- og IRI +PTC-M-mus. C Repræsentative billeder af immunhistokemisk farvning for HO-1 (venstre) og F4/80 (højre) i nyrerne hos sham-, IRI- og IRI+PTC-M-mus. Skala barer, 25 μm. Data er vist som middel ±SEM. *P<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

meget til in vivo applikationer. Tidligere blev den ROS-fjernende egenskab af Mn3O4 nanopartikler brugt til cytobeskyttelse [22], til udvikling af bio-halvledere [20] og til at lindre oxidativ stress i planter [23]. Imidlertid kan den lille partikelstørrelse og ustabiliteten eller mulige agglomerering af disse nanopartikler negativt påvirke den korrekte fordeling og cirkulationshalveringstid, når de anvendes under in vivo-betingelser. Da almindelig Mn3O4 ikke kan målrettes, kan den potentielle toksicitet for uønskede steder på grund af højere doser også være et sikkerhedsproblem in vivo-betingelser. Hydrofobisk modificerede Mn 3O4 NP'er kanlette denne situation ved at lade dem blive lastet ind i en nanocarrier og derved give den mulighed for passivt at målrette handlingsstedet. Her syntetiserede vi1-dodecanthiol stabiliseret hydrofobisk Mn3O4nanopartikker (dMn3O4NP'er) og udnyttede deres katalase-lignende aktivfor at reducere nyreskade fra IRI.

For nylig har TK-linkere fået opmærksomhed i udviklingen af ​​ROS-responsive leveringssystemer til ROS-rige inflammationssteder. TK-bindinger vil blive spaltet øjeblikkeligt af ROS-oxidanter, hvilket resulterer i tab af strukturel integritet af nanopartikelsystemer og accelererer frigivelsen af ​​fyldte terapeutiske midler [24-26]. Desuden er TK-bindinger stabile under fysiologiske forhold. I dette arbejde,vi brugte en ROS-følsom amfifil polymer PEGstearinkonjugat udviklet af hydrofil PEG-konbundet til hydrofobe C18-alkylkæder via en TK-linker(PEG-TK-C18, PTC) tidligere syntetiseret af vores gruppe[15]. ROS-følsomme nano-miceller blev konstrueret afselvsamlingen af ​​PTC og det forberedte dMn3O4NP'erblev læsset inde, hvilket resulterede i en alsidig nanoplatformenzym, PTC-M. Den forberedte PTC-Menzym indeholdt forskellige domæner (som vist iFig.1): (1) den ydre PEG-skal udrustet med biokompatibilitet,dispersitet og forlænget cirkulationshalveringstid in vivo ogselektiv ophobning i inflammatoriske steder via ekstrastation gennem utæt vaskulatur og efterfølgende information obligatoriskcellemedieret sekvestration (ELVIS) [27], (2) denTK-linker, som kan spaltes i et ROS-rigt miljø, (3) C18-segmentet tilbyder en hydrofob kernefor at inkorporere dMn3O4NP'er såvel som forstærkede celleroptagelse og (4) dMn3O4NP'er til ROS-eliminering. Deandre fordele omfattede den simple synteseprocedureaf dMn3O4NP'er. Efter administration cirkulerede PTC-Mi blodet og akkumuleret hos de ROS-rigeinflammatoriske steder, efterfulgt af den øjeblikkelige dissociationaf TK-kobling ved ROS og destabilisering af PTCM, som muliggør trinvis udløsning og aktivering afdMn3O4NP'er.

Karakteristikaene for renal IRI er aktiv inflammation ved immunrespons på iskæmisk vævsskade og forhøjet oxidativt stress. Reduceret vævsperfusion fører til akut tubulær skade, som udløser inflammatoriske konsekvenser og inducerer tubulær epitelcelledød. Disse beskadigede celler forstærker det inflammatoriske respons igen og skaber en ond cirkel. Det er velkendt, at balancen mellem pro-inflammatoriske og anti-inflammatoriske mediatorer bestemmer vævsskade eller reparation [28]. Vores undersøgelse viste opreguleringen af ​​HO-1 i IRI-mus nyrer, som blev undertrykt af PTC-M. HO-1, kendt som et endogent antiinflammatorisk enzym, modulerer immunresponser efter iskæmi [29, 30]. Den øgede ekspression af HO-1 repræsenterer antiinflammatoriske og antioxidative reaktioner mod IRI. Reduktionen i HO-1-ekspression ved administration af PTC-M indebar indirekte et fald i det inflammatoriske respons i vævene. I modsætning hertil er IL-6, MCP-1 og TNF- kendt som pro-inflammatoriske mediatorer og spiller roller i at forværre vævsbetændelse. ICAM-1 og VCAM-1 bidrager til at forværre inflammation ved at fremme rekrutteringen af ​​inflammatoriske celler. PTC-M reducerede også ekspressionen af ​​disse molekyler. Da disse inflammatoriske cytokiner udløser den systemiske inflammationskaskade, er det meget vigtigt at undertrykke den inflammatoriske reaktion på beskadigede nyrer. Genopbygningen af ​​nyreperfusion aktiverer vaskulære endotelceller, hvilket udløser ikke kun frigivelsen af ​​inflammatoriske cytokiner, men også produktionen af ​​ROS [31]. Aktiverede neutrofiler producerer og frigiver også ROS gennem aktivering af NADPH-oxidase 2 af proteininflammatoriske cytokiner [32]. Overdreven ROS forårsager skade på cellulære proteiner, lipider, nukleinsyre, membraner og mitokondrier. Akkumuleringen af ​​intracellulær ROS fører til oxidative stresstilstande og aktivering af celledødsveje. Således er en reduktion i tubulær celle apoptose nødvendig til behandling af renal IRI. Resultaterne af vores undersøgelse viste, at ekspressionen af ​​det pro-apoptotiske protein Bax blev øget, og ekspressionen af ​​det anti-apoptotiske protein Bcl-2 blev reduceret, hvilket øgede Bax/Bcl-2-forholdet, konsistent med tidligere undersøgelser [33]. PTC-M svækkede effektivt IR-induceret apoptose, repræsenteret ved et fald i Bax/Bcl-2-forholdet. Spaltet caspase 3, en bøddel-caspase aktiveret i både de ydre og indre veje, blev også reduceret ved PTC-M-behandling. MAPK-vejen er kendt for at være involveret i forskellige celleresponser for overlevelse mod eksterne stimuli. Disse reaktioner inkluderer cellulær proliferation, differentiering, inflammation og apoptose [34]. I tidligere undersøgelser blev MAPK-signalveje aktiveret efter IR-skade [35, 36]. I vores resultater blev phosphoryleringen af ​​ERK, JNK og p38 MAPK øget efter IR-skade og forbedret ved PTC-M-behandling i både in vivo og in vitro eksperimenter.