Metformins vigtige rolle i nyretranspantationshåndtering

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

DEL Ⅲ: Metformin-prækonditionering og postkonditionering for at reducere lskemi-reperfusionsskade i en isoleret ex vivo rotte- og svinenyre-normotermisk maskinperfusionsmodel

Tobias M.Huink, Leonie H.Venemal, Rene A.Posma, Nyke J.de Vries, Andrie C.Westerkampl, & et al.

Metforminkan virke nybeskyttende førnyretransplantationnved at reducere iskæmi-reperfusionsskade (IRl). Denne undersøgelse undersøgte evtmetforminprækonditionering og postkonditionering under ex vivo normotermisk maskinperfusion (NMP) af rotte- og svinenyrer påvirker IRl. I rotteundersøgelsen, saltvand eller 300 mg/kgmetforminblev indgivet oralt to gange dagen før nefrektomi. Efter 15 minutters varm iskæmi blev nyrerne bevaret med statisk kold opbevaring i 24 timer. Derefter blev 90 minutters NMP udført med tilsætning af saltvand ellermetformin(30 eller 300 mg/L). I svineundersøgelsen blev nyrerne efter 30 minutters varm iskæmi bevaret i 3 timer med oxygeneret hypoterm maskinperfusion. Efterfølgende øges doser afmetforminblev tilsat i løbet af 4 timers NMP.Metforminprækonditionering af rottenyrer førte til nedsatte skadeperfusatbiomarkører og reduceret proteinuri. Postkonditionering af rottenyrer resulterede, dosisafhængigt, i mindre tubulær celle-nekrose og vakuolation. Heat shock protein 70 ekspression blev øget imetformin-behandlede svinenyrer. I alle undersøgelser blev kreatininclearance ikke påvirket. Afslutningsvis. beggemetforminprækonditionering og postkonditionering kan udføres sikkert og forbedret rotte- og svinenyrekvalitet. Da virkningerne er mindre, er det uvist, hvilken strategi der kan resultere i forbedret organkvalitet efter transplantation.

CISTANCHEGODNE NYRE

KLIK HER FOR AT DEL Ⅰ& Ⅱ

DISKUSSION

Formålet med denne undersøgelse var at vurdere potentielle fordele vedmetforminprækonditionering og postkonditionering på IRI i to forskellige ex vivo NMP-modeller ved hjælp af rotte- og svinenyrer. Vi fandt ud af, at med hensyn til nyrefunktion,metforminprækonditionering var forbundet med signifikant lavere proteinuri, hvilket repræsenterer en gunstig effekt på glomerulær integritet.22 Med hensyn til cellulær skade blev signifikant lavere LDH-værdier observeret i prækonditionerede rottenyrer, hvorimod postkonditionering ikke var forbundet med forskelle i denne biomarkør. Interessant nok, postkonditionering med 300 mg/Lmetforminresulterede i mindre tubulær cellenekrose og vakuolation. Desuden,metforminprækonditionering og postkonditionering resulterede i genekspressionsopregulering af gener, der koder for endotelaktivering og inflammation hos rotter og en signifikant opregulering af HSP-70 imetforminperfunderede svinenyrer. Resultaterne fra denne undersøgelse er vejledendemetforminhar faktisk gavnlige virkninger på nyrernes integritet, selvom disse virkninger er minimale og ikke afgørende. Derfor fandt vi ikke et klart svar på, om og i hvilken modalitetmetforminkan bruges som en genbeskyttende strategi til at reducere IRI.

For at øge robustheden af ​​vores fund og for at reducere potentielle interspecies-effekter blev to metodologiske adskilte ex vivo eksperimentelle NMP-modeller brugt i vores undersøgelse. Fordi modellerne adskilte sig på så mange måder, mener vi ikke, at resultaterne kan sammenlignes direkte, men bør tolkes som to separate, omend komplementære undersøgelser. Vi fandt dog gavnlige effekter afmetformini rottestudiet, hvorimod der ikke blev fundet nogen tydelige forskelle i svineforsøgene. Dette kan forklares med forskelle i eksperimentelt design.Metforminblev indgivet til rotter som et prækonditioneringsmiddel, hvorimodmetforminblev kun tilsat til svinenyrer under HMP og NMP som et postkonditioneringsmiddel. Fordi svinenyrer blev hentet fra slagteriet, var vi ikke i stand til at udføre nogen prækonditioneringshandlinger. Sekund,metforminblev givet ved starten af ​​NMP i rottestudiet, hvorimod svinenyrer blev udsat for stigende doser over tid. For det tredje brugte begge undersøgelser organer fra forskellige køn. Derfor kunne der være opstået potentielle kønseffekter, da tidligere undersøgelser viste forskelle i virkninger af hjernedød på IRI og mikrocirkulation mellem kønnene.2324 Desuden kan selv kønsafhængige forskelle i anticancereffekterne afmetforminer indberettet.25 Om dette også er tilfældet medmetforminbrugt i transplantationsmiljøer er værd at belyse.

Bemærkelsesværdigt er administrationen afmetformini koncentrationer, der er forbundet med toksicitet hos mennesker, var ikke forbundet med cellulær skade i begge vores ex vivo-modeller. Dette er et vigtigt fund pgametforminkan ophobes hos patienter med nyreinsufficiens, og som efterfølgende kan udvikle svær laktatacidose.19.26 Vores undersøgelse viser, at administration afmetformini høje doser inducerer ikke cellulær skade og kan derfor sikkert bruges i ex vivo maskinperfusionsopsætninger.

CISTANCHEKAN BEHANDLE NYRESYGDOM

Tidligere er det oplyst, at forkonditionering medmetforminkan reducere IRI.27-29 Beskyttende virkninger afmetforminblev observeret under cerebral iskæmi og efterfølgende

Ved murint myokardieinfarkt reperfusion i rottemodeller, administration afmetforminfør iskæmi eller under reperfusion var forbundet med nedsat infarktstørrelse.28,31 Disse resultater kunne dog ikke reproduceres i en svinemodel.32Metforminer også blevet klinisk undersøgt som et prækonditioneringsmiddel til at reducere IRl. Men hverken gavnlige effekter på myokardieskade eller andre IRI-reducerende effekter afmetforminprækonditionering blev fundet i disse randomiserede kliniske undersøgelser.33,34 Postkonditionering med metformin er også blevet vurderet klinisk, hvor ingen effekter afmetforminbehandling påbegyndt efter myokardieinfarkt blev observeret på nyrefunktion35 eller venstre ventrikelfunktion.36 I tidligere forsøg udført af vores gruppe,metforminprækonditionering af donorrottelever var i stand til at forbedre hepatobiliær funktion under NMP og ortotopisk levertransplantation derefter.

Den nøjagtige virkningsmekanisme afmetforminer ukendt, men mild hæmning af kompleks 1 inden for den mitokondrielle elektrontransportkæde ser ud til at spille en central rolle.12-14.metforminmenes at påvirke endotelfunktionen gennem flere forskellige veje, herunder regulering af nitrogenoxidproduktion, hæmning af apoptose og ændring af den cellulære energitilstand med efterfølgende aktivering af kinaseveje.38-40 I overensstemmelse med tidligere eksperimenter, 39,41 postkonditionering med 300 mg/Lmetforminreducerer udtryk for ET-1. Endothelin 1 har proinflammatoriske virkninger, stimulerer ROS-produktion og modificerer den glomerulære barriere.42 Desuden er forhøjet ET-1 forbundet med vaskulær og nyreskade.42,43 Øget ekspression af eNOS blev fundet i rottenyrer, der var perfunderet med en lav dosis afmetformin, som er forbundet med nedsat IRI og oxidativ stress.38,44,45 Der blev dog ikke observeret forskelle i KLF-2, en markør for fluid laminar shear stress, eller i selve vaskulær modstand. Ekspression af VCAM-1 korrelerer med alvorlig strukturel beskadigelse af nyreparenkym,46 og er tidligere blevet rapporteret at være mindre udbredt imetformin-behandlede nyrer.47 Ydermere kan ekspression af VCAM-1, også involveret i leukocytadhæsion, induceres af ROS i endotelceller under inflammation.48 Faktisk fandt vi reduceret VCAM-1-ekspression i nyrer perfunderet med 30 mg/Lmetformin. Opsummerende tyder resultaterne i genekspression på, at endotelaktivering var moderat påvirket af eksponering formetformin.

I vores undersøgelse observerede vi hovedsageligt en beskyttende effekt af prækonditionering medmetformin, hvilket antyder detmetforminskal administreres før den iskæmiske fornærmelse. Derfor bør en donorintervention overvejes i et transplantationsmiljø. Formindskelse af organskade ved at ændre donorhåndtering er blevet foreslået og udføres sparsomt af andre.49.50 De logistiske og etiske spørgsmål vedrørende donorinterventionsforskning hæmmer dog at udføre randomiserede kontrollerede forsøg.49 Endvidere bør den foreslåede intervention ikke have en negativ indvirkning på andre eller -gans, der formodes at blive transplanteret. Derfor vil den eneste sandsynlige translationelle anvendelse være ex vivo postkonditionering medmetformin. Maskinperfusionsmodaliteter bruges i stigende grad og tilbyder en ideel platform til farmakologiske indgreb, som f.eksmetformin. Som efterkonditionering medmetforminviste nogle beskedne gavnlige virkninger i vores undersøgelse, kan det blive testet som et genbeskyttende middel i fremtidig forskning. Vores resultater taler dog ikke nødvendigvis for brugen afmetforminsom et farmakologisk indgreb forud fornyretransplantation, og vi foreslår, at det kan overvejes at blive testet i kombination med andre potentielle behandlinger.

En begrænsning, der reducerer det kliniske translationelle aspekt af vores undersøgelse, er manglen på en fuldnyretransplantationefter NMP, som bør være retningen for yderligere forskning på dette område, og vores undersøgelse kan derfor betragtes som et skridt mod et transplantationseksperiment.

En anden begrænsning af vores undersøgelse var, at vi ikke målte urinmarkører for akut skade, som nyreskademolekyle 1. Vi målte dog indikatorer for nyreskade, som LDH og ASAT, der kun viste mindre gavnlige effekter afmetforminbehandling. Fremtidig forskning bør forstå disse markører, når man undersøger effekter afmetforminpå renal IRI.

Afslutningsvis, selv om det er beskedent,metforminprækonditionering før NMP var forbundet med reduceret IRI muligvis ved at beskytte nyrens integritet, hvorimod postkonditionering medmetforminvar forbundet med reduceret tubulær celle-nekrose og vakuolation, samt forbedret endothelgenekspression. Det er vigtigt, at der ikke blev observeret sikkerhedssignaler eller potentielt irreversibel skade, når de blev udsat for in vivo toksiskmetforminkoncentrationer, hvilket indikerer, at det ser ud til at være sikkert at bruge disse koncentrationer afmetforminunder maskinperfusion. Vores undersøgelse viser, at begge delemetforminprækonditionering og efterkonditionering forbedrede rotte- og svinenyrekvaliteten. Disse virkninger var dog mindre, og det er stadig uklart, ommetforminkan bruges som nybeskyttende strategi under maskinperfusion før nyretransplantation.

BEHANDLING AF NYRESYGDOM:CISTANCHE PRODUKTER

Bemærk: Den traditionelle kinesiske lægeurt cistanche (også kendt som "drageurten" og "ørkenginseng"), vokser kun i de tørre og varme ørkener. Som en af ​​de ni udødelige urter,Cistanche(cistanche tubulosa/cistanche deserticola/ørkenlevende cistanche/cistanche salsa)indhold med rige effektive ingredienser såsom echinacosid, acteosid, total phenylethanoid glycosider, flavonoider, polysaccharider osv. disse effektive ingredienser fremstilletcistancheen dyrebar nærende urt og madmateriale til menneskers immunitet, indre organer og hjerneceller og neuroner osv. De moderne farmakologiske undersøgelser har bekræftet følgende virkninger af cistanche (fordele ved cistanche): forbedre immuniteten; forbedre seksuel funktion og nyrefunktion; anti-træthed; anti aldring; forbedre hukommelsen; anti-Parkinsons sygdom; anti-Alzheimers sygdom; antioxidation; let-forstoppelse; anti-inflammatorisk; fremme knoglevækst, blegning af hud; beskytte leveren; etc.

mikroniseret renset flavonoider pulverfraktion

REFERENCE

1. Abecassis, M. et al.Nyretransplantationsom primær terapi for nyresygdom i slutstadiet: ANational Kidney Foundation/Nyresygdom 0resultater Quality Initiative (NKF/KD0QITM) konference.Clin. Marmelade. Soc Nephrol.3,471-480 (2008).

2. Girlanda,R. Afdøde organdonationer til transplantation: udfordringer og muligheder. World J. Transplantation. 6, 451 (2016).

3. Moers, C., Leuvenink, HGD & Ploeg, RJ Ikke-hjertebankende organdonation: oversigt og fremtidsperspektiver. Transpl. Int.20,567-575 (2007).

4. Ponticelli, C. Iskæmi-reperfusionsskade: en stor hovedperson inyretransplantation.Nephrol. Urskive. Transplantation. 29,1134-1140 (2014).

5. Siedlecki, A., Irish, W. & Brennan, DC Forsinket graftfunktion inyretransplantation. Er. J. Transplantation. 11, 2279-2296 (2011).

6. Malek, M. & Nematbakhsh, M. Renal iskæmi/reperfusionsskade; fra patofysiologi til behandling.J. Ren. Inj. Forrige 4,20-27 (2015).

7. Carden, DL & Granger, DNPatofysiologi af iskæmi-reperfusionsskade. J. Pathol. 190,255-266 (2000).

8. Zhao,H,Alam,A.,So0,AP,George,AJT& Ma,D.Ischemi-reperfusionsskade reducerer langsigtet nyretransplantatoverlevelse: mekanisme og videre. EBioMedicine 28. 31-42 (2018).

9. Sedigh, A. et al. Modificering af karvæggene i svinenyrer under maskinperfusion. J. Surg. Res. 191,455-462 (2014).

10. Maassen, H. et al. Hydrogensulfid-induceret hypometabolisme i svinenyrer på størrelse med mennesker. PLoS One 14, 1-12 (2019).

11. Venema.LH.et al. Effekter af oxygen under langvarig hypoterm maskinperfusion i en svinemodel af nyredonation efter kredsløbsdød. Transplantation 103, 2057-2064 (2019).

12. Rena, G., Hardie, DG & Pearson, ER Virkningsmekanismerne afmetformin. Diabetologia 60, 1577-1585 (2017).

13. Owen, MR, Doran, E. & Halestrap, APComplex 1 i mitokondrielle respiratoriske. Chain.614,607-614 (2000).

14. El-Mir, M.-Y. et al. Dimethylbiguanid hæmmer celleånding via en indirekte effekt målrettet på respiratorisk kædekompleks I dimethylbiguanid hæmmer celleånding via en indirekte effekt målrettet på respiratorisk kædekompleks I*.J. Biol. Chem.275, 223-228 (2000).

15. De Broe. ME, Kaibaf, F. & Lalau, J.-D. Renobeskyttende virkninger afmetformin. Nephron 138,261-274 (2017).

16. Mohsin, AA et al. Mitochondrial kompleks I inhibering vedmetforminbegrænser reperfusionsskader. J. Pharmacol. Exp. Ther. 369,282-290 (2019).

17. Rouru, J., Huupponen, R., Santti, E. & Koulu, M. Effekt af subchronicmetforminbehandling af makronæringsstofvalg hos aenetisk overvægtige Zucker-rotter. Pharmaco/Toxicol. 72, 300-303 (1993).

18. van den Eijnden, MM et al. Effekt af hjernedød og ikke-hjertebankende nyredonation på nyrefunktion og skade: en vurdering i den isolerede perfunderede rottenyre. Exp. Cin. Transplantation. 1, 85-95 (2003).

19. Graham, GG et al. Klinisk farmakokinetik afmetformin.Cin.Pharmacokinet 50, 81-98 (2011).

20. Rebolledo, RA et al. Langsom induktion af hjernedød fører til nedsat nyrefunktion og øget hepatisk apoptose hos rotter.J. Overs. Med.14,1-12 (2016).

21. Dittrich, S. et al. Indflydelse af kold opbevaring på nyreiskæmi-perfusionsskade efter ikke-hjertebankende donoreksplantation. Nephron Exp. Nephrol. 96, 97-102 (2004).

22. Menon, MC, Chuang, PY&He, CJ Den glomerulære filtrationsbarriere: komponenter og krydstale. Int. J. Nephrol. 2012,1-9 (2012).

23. Ferreira, SG et al. Differentielle virkninger af hjernedød på rottemikrocirkulation og tarmbetændelse: kvinde versus mand. Inflammation 41,1488-1497 (2018). 24. Simao, RR et al. Kønsforskelle på histologiske karakteristika for faste organer efter hjernedød. Acta Cir. Bras.31,278-285 (2016).

25. Park, J. Wet al. Kønsafhængig forskel i effekten afmetforminom kolorektal cancer-specifik dødelighed hos diabetiske kolorektal cancerpatienter. World J. Gastroenterol. 23, 5196-5205 (2017).

26. Lalau, JD, Arnouts, P., Sharif, A. & DeBroe, MEMetforminog andre antidiabetiske midler hos patienter med nyresvigt. Nyre Int.87,308-322 (2015).

27. Ye,Y.,Perez-Polo,JR,Aguilar, D.& Birnbaum,Y. De potentielle virkninger af anti-diabetisk medicin på myokardieiskæmi-reperfusionsskade. Basic Res. Cardiol. 106,925-952 (2011).

28. Messaoudi, SE, Rongen, GA, De Boer, RA & Riksen, NP De hjertebeskyttende virkninger afmetformin. Curr. Opin. Lipidol. 22,445-453(2011).

29. Karimipour, M.Zarghani,SSMilani, MM & Soraya, H.Pretreatment withmetformini sammenligning med efterbehandling reducerer cerebral iskæmi-reperfusion inducerede skader hos rotter. Tyr. Emerg. Trauma6,115-121 (2018).

30. Seo-Mayer, PW et al. Præaktivering af AMPK vedmetforminkan afhjælpe epitelcelleskaden forårsaget af nyreiskæmi.Am. J. Physiol.Physiol.301, F1346-F1357 (2011).

31. Yin, M. et al.Metforminforbedrer hjertefunktionen i en ikke-diabetisk rottemodel af post-MI hjertesvigt.Am.J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 301,H459-H468 (2011). 32. Techiryan, G., Weil, BR, Palka, BA & Canty, JME Effekt af intrakoronar met-formin på myokardieinfarktstørrelse hos svin. Circ. Res.123,986-995 (2018).

33. EI Messaoudi, S. et al. Indvirkning afmetforminom endothelial iskæmi-reperfusionsskade hos mennesker in vivo: en prospektiv randomiseret åben, blindet-endepunktsundersøgelse. PLoS 0ne9, e96062 (2014).

34. El Messaoudi,S. et al. Effekt afmetforminforbehandling af myokardieskade under koronararterie-bypass-operation hos patienter uden diabetes (MetCAB): et dobbeltblindt, randomiseret kontrolleret forsøg.Lancet Diabetes Endocrinol.3.615-623 (2015).

35. Posma, RA et al. Effekten afmetforminonrenal funktion efter primær perkutan koronar intervention hos patienter uden diabetes med ST-elevation myokardieinfarkt: data fra GIPS-III forsøget. Cardiovasc. Drugs Ther, 29. 451-459 (2015).

36. Lexis, CPH et al. Effekten afmetforminom venstre ventrikelfunktion efter akut myo-L hjerteinfarkt hos patienter uden diabetes: GIPS-Il randomiseret klinisk forsøg. JAMA 311, 1526-1535 (2014).

37. Westerkamp, ​​AC et al.Metforminprækonditionering forbedrer hepatobiliær funktion og reducerer skader i en rottemodel af normotermisk maskinperfusion og ortotopisk transplantation. Transplantation. https://oi.org/https://oi.org/10.1097/tp.0000000000003216.

38. Triggle, CR & Ding, H.Metforminer ikke kun et antihyperglykæmisk lægemiddel, men har også beskyttende virkning på det vaskulære endotel. Acta Physiol.219,138-151 (2017).

39. Chen, H.,Li,J., Yang,0., Kong,J.&Lin,G.Effect ofmetforminom insulin-resistent endotelcellefunktion.Oncol.Lett 9,1149-1153(2015).

40. Nafisa, A. et al., Endothelial function and dysfunction: impact ofmetformin. Pharmacol. Ther. 192, 150-162 (2018).

41. Diamantis-Kandarakis, E., Spina, G., Kouli, C. & Migdalis, I. Forøgede endotelin-1-niveauer hos kvinder med polycystiskmetforminterapi.J. Cin.Endocrinol. Metab.86, 4666-4673 (2001).

42. Miguel, CD,Speed,JS,Kasztan,M.,Gohar,EY& Pollock,M.Endothelin-1 og nyren; nye perspektiver og nye resultater. Curr, Opin. Nephrol, hypertens. 25, 35-41 (2017).

43. Coelho, SC et al. Tre måneders endotelialt humant endotelin-1 overekspression forårsager forhøjet blodtryk og vaskulær og nyreskade. Hypertension 71, 208-216 (2018).

44. Ozturk, H., Cetinkaya, A., Duzcu, SE, Tekce, BK & Ozturk, H. Carvacrol dæmper histopatologiske og funktionelle svækkelser induceret af bilateral nyreiskæmi/reperfusion hos rotter. Biomed. Pharmacother. 98,656-661 (2018).

45. Goligorsky, MS, Brodsky, SV & Noiri, E. Nitrogenoxid ved akut nyresvigt: NOS versus NOS.Nyre Int.61, 855-861 (2002).

46. ​​Hauser, IA.,Riess, R., Hausknecht, B., Thüringer, H. & Sterzel, RBEekspression af celleadhæsionsmolekyler ved primær nyresygdom og renal allotransplantatafstødning. Nephrol, Dial. Transplantation. 12, 1122-1131 (1997).

47. De Jager, J. et al. Effekter af korttidsbehandling medmetforminom markører for endotelfunktion og inflammatorisk aktivitet i type 2-diabetes mellitus: et vilkårligt, placebo-kontrolleret forsøg. J. Intern. Med.257,100-109 (2005).

48. Cook-Mils, JMMarchese, M,E, & Abdala-Valencia, H. Vaskulær celleadhæsionsmolekyle-1-ekspression og signalering under sygdom: requlation af reaktive oxyaen-arter og antioxidanter. Antioxid. Redox Signal.15,1607-1638 (2011).

49. Niemann, CU et al.,. Terapeutisk hypotermi hos afdøde organdonorer og nyretransplantatfunktion. N. Engl. J. Med.373,405-414 (2015).

50. Schnuelle, P. et al. Effekter af donorforbehandling med dopamin på graftfunktionen efternyretransplantation: et randomiseret kontrolleret forsøg. JAMA302,1067-1075 (2009).