SuPAR: En inflammatorisk mediator for nyrer

AbstraktBaggrund: Betændelseer et fællestræk ved mange nyresygdomme. De implicerede inflammatoriske mediatorer og deres underliggende molekylære mekanismer er dog ofte ikke klare.Resumé:suPAR er den opløselige form af urokinase-type plasminogenaktivatorreceptor (uPAR), forbundet medbetændelseogimmunaktivering. Det har udviklet sig til en unik cirkulerende nyresygdomsfaktor i løbet af de sidste 10 år. Især har suPAR flere udseender på grund af enzymatisk spaltning og alternativ transkriptionel splejsning af uPAR-genet. Senest er suPAR dukket op som en systemisk mediator for COVID-19-infektion, forbundet med lunge- såvel som nyredysfunktion. Ligesom membranbundet uPAR kunne su PAR interagere med integriner (f.eks. v 3 integrin) på podocytter, hvilket giver det molekylære grundlag for nogle glomerulære nyresygdomme. Derudover har der været talrige undersøgelser, der tyder på, at suPAR forbinder akut nyreskade med kronisk nyresygdom som en særlig nyrerisikofaktor. Ydermere indikerer implikationen af ​​cirkulerende suPAR-niveauer i nyretransplantation og plasmaferese ikke kun dets relevans ved monitorering for tilbagefald, men indebærer også suPAR som et muligt terapeutisk mål. Faktisk er det terapeutiske koncept med at manipulere suPAR-funktionen blevet bevist i flereeksperimentelle modeller for nyresygdomme. 

Nøglebudskaber: De sidste 10 års forskning har etableret suPAR som en unik inflammatoriskmediator for nyrer. Mens åbne spørgsmål forbliver og fortjener yderligere undersøgelser, kan modulering af suPAR-funktion repræsentere en lovende ny terapeutisk strategi for nyresygdom.

KLIK HER FOR AT FÅ CISTANCHE TIL NYREINFLAMMATIONSPATIENT

Introduktion

I løbet af det sidste årti harbegrebet nyrebetændelseaf cirkulerende mediatorer har centreret sig om opløselig urokinase-type plasminogenaktivatorreceptor (suPAR), et medfødt immuneffektormolekyle. Manipulering af suPAR-funktion har terapeutiske implikationer ved nyresygdom. Mens suPAR's rolle som en cirkulerende nyresygdomsfaktor er fastslået, er der stadig nogle åbne spørgsmål, der berettiger yderligere undersøgelser. I denne anmeldelse vil vi diskutere disse spændende emner, herunder oprindelsen, biologien og funktionen af ​​suPAR; dets rolle i at initiere eller forværre nyresygdom under forskellige patologiske tilstande, såsom den nuværende alvorlige akutte respiratoriske syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pandemi; og endelig de diagnostiske og terapeutiske modaliteter centreret omkring suPAR. Den aktuelle anmeldelse er beregnet til at give nogle indsigter, der vejleder nuværende og fremtidige arbejde med dette fascinerende molekyle.

Fig. 1. suPAR og nyren – en historie i udvikling. Membranbundet uPAR (f.eks. podocyt-uPAR) kunne mediere cellesignalering på en "autokrin" eller "parakrin" måde. uPAR har flere isoformer på grund af alternativ transkription. Spaltning af GPI-ankeret fra cellemembranen eller direkte sekretion fra celler genererer suPAR, der cirkulerer i blodet. Infektion og/eller betændelse såsom COVID-19 fremmer suPAR-produktion fra knoglemarvsmyeloidceller. Høje cirkulerende suPAR-niveauer er forbundet med både AKI og CKD som en nyresygdomsfaktor. Under visse omstændigheder forårsager suPAR alene (dvs. dimeriseret form) eller sammen med andre risikofaktorer (såsom CD40-autoantistof eller APOL1-risikovarianter) FSGS-lignende ændringer.

uPAR/suPAR Biologi og funktion

Urokinase-type plasminogenaktivatorreceptor (uPAR), også kendt som CD87, er en stærkt glycosyleret membranbundet receptor, fri for transmembrane og intracellulære domæner, lipid-forankret på overfladen af ​​flere celletyper såsom immunceller og vaskulære endotelceller [1]. uPAR rummer tre på hinanden følgende LY6/uPAR (LU) gentagelser, nemlig DI, DII og DIII (som nummereret fra N-terminalen), med en linkersekvens mellem DI og DII i særdeleshed [2]. Receptoren er bundet til lipiddobbeltlaget i cellemembranen af ​​et C-terminalt glycosyl-phosphatidylinositol (GPI) anker. Mens det N-terminale DI-domæne tillader binding af uPAR til dets beslægtede ligand, urokinase-type plasminogenaktivator (uPA), er det tre-domæne intakte uPAR påkrævet for højaffinitetsbinding [3]. Interessant nok kan uPAR i fuld længde ikke kun binde til uPA, men også til andre dele som vitronectin. Den receptorbundne uPA katalyserer omdannelsen af ​​plasminogenprecursor til aktiveret plasmin, en protease, der medierer nedbrydningen af ​​den ekstracellulære matrix, hvilket letter celleadhæsion, migration, invasion og vævsremodellering [4].

uPAR frigives som et opløseligt multidomæne-signalmolekyle, såkaldt suPAR [5, 6] ved spaltning af GPI-ankeret af en GPI-specifik phospholipase C [7] eller cathepsin G [8]. Endvidere er linkerregionen mellem DI- og DII-domænet i både suPAR og membranbundet uPAR meget modtagelig for proteolytisk spaltning af enzymer som plasmin, chymotrypsin, elastase, adskillige matrixmetalloproteaser eller uPA [5]. Således påvises forskellige suPAR-fragmenter genereret ved enzymatisk spaltning (suPAR DI-DII DIII, suPAR DII-D3, suPAR DI) i cirkulation eller andre kropsvæsker [9-11]. Disse egenskaber gør uPAR/suPAR til et mangefacetteret molekyle. Selvom DII DIII-fragmentet er inkompetent til at binde uPA, vitronectin og de fleste andre ligander undtagen formylpeptidreceptor-lignende 1 og 2 (FPRL 1 og 2) [12], giver det stadig biologisk aktivitet på grund af dets kemotaktiske egenskaber [13, 14 ]. Vi har indledningsvis defineret podocyt-uPARs rolle i at mediere nyrefiltreringsbarrierefunktion [15], efterfulgt af mange undersøgelser, der afgrænser implikationen af ​​suPAR som en cirkulerende faktor i nyresygdom [16]. Mens cirkulerende suPAR virker systemisk på nyren via et væld af receptorer, deltager nyrecelleudtrykt uPAR sandsynligvis i autolog cellesignalering (fig. 1).

uPAR findes i flere isoformer

uPAR, kodet kanonisk af syv exoner, gennemgår alternativ splejsning for at generere isoformer med forskellige karakteristika og lokalisering. I modsætning til muse-uPAR (muPAR), som har to isoformer [17], eksisterer den humane uPAR (huPAR) i mindst fire store isoformer [18]. Identifikation af en fuldlængde kanonisk form (muPAR1) af muPAR i de luminale epitelceller og en kortere udskilt form (muPAR2) i de basale epitelceller i mave-tarmkanalen gav det første bevis for eksistensen af ​​uPAR isoformer [17]. Mens muPAR1 indeholder 3 intakte domæner (DI, DII og DIII) med 7 forudsagte glycosyleringssteder, besidder muPAR2 kun et komplet DI (kodet af exon 2 og 3) og et delvist DII-domæne (kodet af exon 4). muPAR2, der mangler et GPI-anker, repræsenterer den sekretoriske version af proteinet uden DIII, og en del af DII (kodet af exoner 5-7) mangler også [19].

Analogt med den kanoniske muPAR1 indeholder den humane isoform 1 (huPAR1) tre intakte domæner, fem N-koblede glycosyleringssteder og GPI-ankeret [20]. På samme måde er den humane isoform 2 (huPAR2) ækvivalent med muPAR2, idet den mangler GPI-ankeret og exon 7, som koder for den C-terminale del af DIII. Følgelig ville huPAR2 sandsynligvis generere den sekretoriske form af hu PAR. Den humane isoform 3 (huPAR3) er karakteriseret ved deletion af exon 5, hvilket resulterer i trunkering af DII ved dets C-terminale ende. Endelig genererer en in-frame deletion af exon 6 den humane isoform 4 (huPAR4). Selvom denne deletion bevarer C-terminalen af ​​DIII og GPI-ankeret, mangler en del af N-terminalen i DIII.

På trods af tilgængeligheden af ​​detaljerede oplysninger om uPAR isoformer, er der stadig et udestående spørgsmål, "hvad er implikationen af ​​disse forskellige uPAR isoformer i human nyresygdom"? Ekspression af muPAR2 i mus via elektroporation eller brug af muPAR2 transgene mus inducerede proteinurisk nyresygdom, der lignede FSGS [16, 21]. Da huPAR3 ligner meget muPAR2 i dets proteinstruktur [21], kan vi spekulere på en vis lighed i dets funktion. Med nogle lovende data, der indikerer tilstedeværelsen af ​​forskellige huPAR-isoformer, vil det være spændende og vigtigt at demonstrere, om huPAR-isoformer er patogene for humane nyresygdomme. For eksempel, ville huPAR3 forårsage FSGS?

suPAR og Integriner: Hvornår og hvor

suPAR/uPAR har flere ligander og coreceptorer [4]. Vi fokuserer specifikt på integriner i denne gennemgang, da aktivering af integriner på forskellige nyreceller under forskellige patologiske tilstande er kendt for at spille en vigtig rolle i udviklingen af ​​nyresygdomme [22]. Inte grins, heterodimerer af ikke-kovalent associerede og underenheder, som hver især er et enkelt-pass type I transmembranprotein, er en hovedfamilie af celleoverfladeadhæsionsreceptorer udtrykt i det væsentlige i alle væv. De fleste integriner indeholder store ekstracellulære, men korte cytoplasmatiske domæner. Integriner kan udføre tovejssignalering. Signaler inde fra cellen aktiverer bindingen af ​​integrin til ekstracellulære ligander (inside-out-signalering), som igen udløser intracellulær signalering (outside-in-signalering). Det er klart, at integriner er impliceret i renal patobiologi, som er afhængig af både integrinekspression og aktiveringsniveau. Undersøgelser har afsløret, at forskellige integriner udtrykkes differentielt på forskellige nyrecelletyper som tubulære epitelceller (TEC'er) [23], fibroblaster [24] og podocytter [25]. TEC'er udtrykker under normale forhold for det meste v- og 1-integriner, men skifter til v6-subtype under tubulær skade [26]. Fibroblaster udtrykker normalt integrin 1, 4, 5 og 1, som bliver til integrin 5, 1 og v som dominerende undertyper under fibrotiske forhold [24, 27]. For podocytter er en af ​​de bedst karakteriserede integrindimerer 3 1, hvoraf knockout forårsager fravær af fodprocesdannelse (FP), og nedregulering fører til FP-udslettelse i den voksne nyre [28]. Et andet hovedintegrin, der udtrykkes på overfladen af ​​podocytter, er v 3, omend dets aktivitetsniveau er lavt under normale forhold. I overensstemmelse med en lav baseline-aktivering forårsagede udtømning af v3 ikke en åbenlys nyrefænotype, men dets fravær mindskede dens aktivering, hvilket gav beskyttelse mod LPS-medieret podocyt-FP-udslettelse [15].

De fleste integriner udviser en evne til at binde en lang række ligander [29]. Mange undersøgelser har utvetydigt vist, at integriner kan binde med ikke-kanoniske molekyler for at orkestrere nedstrøms signalveje [30]. For eksempel binder og aktiverer nogle integriner TGF- for at fremkalde Smad2/3-signalering, som fremmer interstitiel fibrose og undertrykker TEC-proliferation [31]. Der er også mange undersøgelser, der tyder på, at uPAR/suPAR fungerer som en ligand for integriner. Et spændende spørgsmål, som altid havde forvirret forskerne, var, hvordan uPAR, et molekyle uden en typisk transmembranstruktur, kan mediere cellulær signalering. Oprindeligt blev det antaget, at der måtte være nogle "transmembrane adaptermolekyler", der forbinder den ekstracellulære uPAR med de intracellulære signalmolekyler for at transducere signalkaskaden [32]. Det er imidlertid blevet tydeligt, at uPAR kan danne dynamiske signalkomplekser på celleoverfladen, som kan omfatte integriner [33], epidermale vækstfaktorreceptorer [34], blodplade-afledt vækstfaktorreceptor [35], den internaliserende receptor lipoprotein-receptor-relateret. protein [36], caveolin [37], vitronectin [38] og potentielt også andre molekyler. Specifikt har uPAR vist sig at interagere med 1, 2 og 3 familier af integrinreceptorer [39-41]. En interessant undersøgelse af Tarui et al. [42] viste, at den GPI-forankrede uPAR specifikt bandt til integriner på de modstående celler; således kunne uPAR-integrin-engagement lette en trans-celle-celle-interaktion. En seminal undersøgelse fra vores gruppe afslørede evnen hos su PAR til at initiere signalering ved at binde til v3-integrin på podocytoverfladen, hvilket bidrager til FSGS [16]. I 2015, Alfano et al. [43] viste, at interaktionen af ​​fuldlængde-suPAR med v3-integrin på podocytter resulterede i nedmodulering af nephrin og WT-1, hvilket potentielt kunne forklare årsagen til nyredysfunktion i patologier forbundet med øget suPAR-koncentration. Desuden identificerede vi højaffinitetsinteraktioner mellem suPAR, apolipoprotein L1 (APOL1) og v3-integrin, hvorved APOL1 G1- og G2-proteinvarianter udviste højere affinitet for suPAR-aktiveret v3-integrin end APOL1-reference-G0-proteinet, hvilket viser et eksempel af risikofaktorforværring ved nyresygdom [25]. Derudover har suPAR vist sig at binde til TEC'er gennem integrin 6 under skadede forhold, hvilket fører til Rac1-aktivering efterfulgt af en begyndelse af CD44/Smad3-signalering, kulminerende i interstitiel fibrose [44]. Hvornår og hvor suPAR interagerer med hvilke integrin(er) i forskellige sygdomsindstillinger vil være et fascinerende område for fremtidige undersøgelser.

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

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tlf:+86 15292862950

Butik:

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