Aterombolisk nyresykdom: Den underkjente stille morderen

Proteasers rolle i betennelse

Enzymatisk proteolyse kontrollerer utallige fysiologiske og patofysiologiske prosesser, som differensiering (Canalis et al. 2003), utvikling (Kopan og Ilagan 2009), apoptose (Taylor et al. 2008), hormonaktivering (Hampton 2002), nevrodegenerasjon (O'Brien og Wong 2011), og kreft (Kessenbrock et al. 2010). Proteaseaktivitet er avgjørende for spredning og oppløsning av koagulasjon og betennelse. Ved betennelse er rask proteaseaktivitet en nøkkelkomponent i det medfødte immunsystemet og bidragsyter til mikromiljøet, og ansvarlig for vevsremodellering. Flere proteaser er aktive i det inflammatoriske mikromiljøet, slik som katepsiner (Joyce og Pollard 2009), urokinase PAR-reseptorer (Andreasen et al. 1997; Joyce og Pollard 2009), matrisemetalloproteinaser (MMPs) (Prudova og overall dem 2010; al. 2013; Eckhard et al. 2016), lysozym (Satoskar et al. 2020), og komplementsystemet (Ricklin et al. 2010). Nylig har det blitt vist at mange av proteasene ikke bare målretter mot deres direkte substrater, men også viser uventede substrater, og modifiserer ytterligere proteinfaktorer, som igjen interagerer med hverandre på en proteolyseavhengig måte. Denne hypotesen om en tett regulert og skjebnebestemmende «proteaseweb» (Fortelny et al. 2014; Rinschen et al. 2018b) postulerer at proteaser danner funksjonelle nettverk med mange interaksjoner for å styre patofysiologiske prosesser. Denne forestillingen utvider det tradisjonelle og allment aksepterte konseptet med enveis proteolytiske kaskader, for eksempel initiering av apoptose ved caspase-8/-9-mediert proteolytisk aktivering av caspase 3 (Porter og Jänicke 1999). Med 588 og 628 proteaser.

Bilde: Tørket Cistanche

Komplementsystemet er et nøkkelserumproteasesystemetKomplementsystemet er et godt studert og relevant proteolytisk system hvis aktivering er allment akseptert for å utløses under glomerulær nyresykdom. Komplementsystemet er en vesentlig del av det medfødte immunsystemet og er avgjørende for å opprettholde vevshomeostase (Ricklin et al. 2010; Bajic et al. 2015). Den kan identifisere og opsonisere mål, inkludert invaderende mikrober, immunkomplekser, nekrotisk vev og apoptotiske celler, og heretter lette sikker fjerning av dem via fagocytose (Merle et al. 2015b). De proteolytiske kaskadene til komplementsystemet er tett regulert (fig. 1) av flere proteiner (Merle et al. 2015a; Schmidt et al. 2016). Hvis den delikate balansen mellom aktivering og regulering vippes, kan systemet fungere som et tveegget sverd som forårsaker selvskade som manifesterer seg som ulike immunmedierte og inflammatoriske sykdommer (Bajic et al. 2015). Initiering av komplementsystemet kan skje gjennom tre veier (fig. 1), kalt klassisk vei (CP), lektinvei (LP) og alternativ vei (AP). Mens CP og LP har spesifikke initierende molekyler (antistoffer bundet til henholdsvis antigener og mønstre av karbohydratstrukturer), utløses AP av den spontane aktiveringen av komplementfaktor C3 i væskefasen. Banene konvergerer ved spaltningen av komplementfaktor C3 til C3b og C3a, noe som resulterer i (1) opsonisering av patogener ved delte produkter av C3, (2) cellelyse via dannelse av membranangrepskomplekset, og (3) inflammasjon ved rekruttering av inflammatoriske celler som nøytrofiler av pro-inflammatoriske mediatorer som C5a (Merle et al. 2015a). Selv om det er allment anerkjent at komplementsystemet spiller en integrert rolle i sykdomsprogresjon og kan veilede klinisk diagnose og klassifisering, er det en mangel på forståelse av hvilke komplementproteiner eller funksjonelle proteinfragmenter, også kalt proteoformer (van der Burgt og Cobbaert 2018) , er best egnet som sensitive og spesifikke diagnostiske biomarkører når de måles som en del av rutinemessig klinisk behandling ved inflammatorisk nyresykdom. Kompleksiteten til komplementsystemet, som omfatter omtrent 50 proteiner i sirkulasjon, krever en helhetlig og kvantitativ tilnærming for å identifisere de viktigste bidragsyterne og markørene for betennelse (Ricklin et al. 2010). For en oversikt over hensiktsmessige målestrategier viser vi til andre oversikter (Ekdahl et al. 2018). De mest brukte analysene er nefelometri og turbidimetri som bruker polyklonale antistoffer mot en spesifikk analytt (f.eks. C3 eller C4). Spesielt mangler omfattende tilnærminger angående profilering med høy gjennomstrømning av kliniske prøver for tiden. Kliniske studier med komplementhemmere som CCX168 rettet mot C5aR (klinisk prøvekode NCT02994927), OMS721 rettet mot MASP2 (NCT03608033), eller C1INH rettet mot C1r og C1s (NCT02547220) er for tiden under undersøkelse ettersom nye potensielle behandlinger er under etterforskning. For tiden pågår 28 kliniske studier, inkludert seks fase III-studier, alle med relevans for glomerulær nyresykdom, og C5-hemmeren Eculizumab er allerede tilgjengelig på markedet.Cistanche har som funksjon å tonifisere nyrene.

Bilde: Forbedre nyrefunksjonen

Komplementsystemet i membranøsnefropati(MN) er antistoffmediert proteinurisk nyresykdom. Glomerulær komplementavsetning kan lett påvises ved immunfluorescens og massespektrometri-baserte tilnærminger i pasientbiopsier (Person et al. 2019; Ravindran et al. 2020). Den foreslåtte patofysiologiske mekanismen til MN stammer fra undersøkelser i en rottemodell av sykdommen, den såkalte passive Heymann-nefritten (PHN) (Heymann 1952). I denne modellen blir podocyttstyrte heterologe antistoffer fra sau (eller andre arter) overført til rotter, noe som forårsaker dannelsen av subepiteliale immunavleiringer, som anses som det morfologiske kjennetegnet på MN og proteinuri. De injiserte antistoffene induserer den lokale aktiveringen av komplementsystemet med dannelsen av membranangrepskomplekset C5b-9 (Kerjaschki 1992). Ved PHN ble blokkering av komplementsystemet ved hjelp av kobragiftfaktor rapportert å fullstendig forhindre utvikling av proteinuri (Salant et al. 1980). Andre eksperimentelle rapporter beskrev imidlertid utviklingen av MN i fravær av komplementavsetning (Tomas et al. 2016, 2017) og etter farmakologisk komplementdeplesjon (Leenaerts et al. 1995), og utfordret konseptet med komplementsystemet som den eneste formidleren av celleskade og proteinuri i MN. Hos pasienter med MN er autoantistoffer mot to podocyttantigener identifisert, fosfolipase A2-reseptor 1 (PLA2R1) og trombospondin type-1 domeneholdig 7A (THSD7A) (Beck et al. 2009; Tomas et al. 2014) . Den klassiske veien til komplementsystemet aktiveres ved å binde et antistoff til et antigen. Denne mekanismen kan i prinsippet gjelde for en antistoffmediert sykdom som MN. Imidlertid er anti-PLA2R1- og anti-THSD7A-autoantistoffer dominerende i IgG4-underklassen, som er IgG-underklassen med minst C1q-bindingskapasitet (Vidarsson et al. 2014), noe som indikerer at den alternative veien og lektinveien kan spille en rolle i patogenesen av MN (Seikrit et al. 2018; Zhang et al. 2020). Imidlertid har pasienter med PLA2R1- og THSD7A-assosiert MN vanligvis autoantistoffer av C1q-bindende ikke-IgG4-underklasser også, noe som hovedsakelig muliggjør aktivering av komplementsystemet via den klassiske veien (Huang et al. 2013; von Haxthausen et al. 2018). En studie publisert mens denne artikkelen var i gjennomgangen viste at IgG4-glykosylering i PLA2R1--assosiert MN kan være ansvarlig for aktiveringen av lektinbanen, og påfølgende aktivering av podocyttproteolytiske veier via katepsinproteaser (Haddad et al. 2020) ). Til sammen er tilstedeværelsen av komplementkomponenter på stedet for vevsskade utvilsomt i MN, men hvorvidt dette bidrar til MN-patogenese eller bare representerer et epifenomen er fortsatt uklart i dag. Nye metodiske tilnærminger er nødvendig for å avklare rollen til komplement i MN.

Bilde: Cistanchan Værenefits

KonklusjonProteaser er nøkkelmodulatorer av glomerulær funksjon, og komplementet er et viktig proteolytisk system som kommuniserer mellom epitelet og det medfødte immunsystemet. Mens flere inflammatoriske nyresykdommer viser at proteolyse er aktiv og kan målrettes genetisk, forblir det under utredning – både klinisk og preklinisk – hvis proteasehemming kan dukke opp som en terapeutisk strategi ved glomerulær inflammatorisk nyresykdom. I denne sammenhengen kan nye aspekter ved karakterisering av komplementsystem være nyttige. Tradisjonelt sett på som en enkel proteolytisk kaskade, viser komplementsystemet stadig mer anerkjente komplekse interaksjoner med andre proteolytiske enzymer og inhibitorer (auf dem Keller et al. 2013), noe som resulterer i alvorlige utfordringer for utvikling av pålitelige parametere for komplementbasert diagnose og pasientstratifisering. ved nyresykdom. En del av de nåværende begrensningene er analytisk i naturen, gitt det faktum at mer enn 50 proteiner, hver med flere proteoformer med distinkte funksjoner og vidt forskjellig overflod, utgjør komplementsystemet. Det er ikke oppnådd konsensus om hva man skal måle når man skal måle, og hvordan man skal måle komplementaktivering (Ekdahl et al. 2018), og de ikke-kanoniske effektene av komplementproteaser er ennå ikke systematisk analysert ved nyresykdom. Ytterligere proteolytiske systemer, som koagulasjon og fibrinolyse, er derimot ikke vanlig undersøkt til tross for mulige interaksjoner (Amara et al. 2010; Oikonomopoulou et al. 2012). Derfor er det nødvendig med ytterligere forbedring av massespektrometribaserte og kjemiske biologiteknikker for å fremme og dypere profleproteasers virkning ved inflammatorisk nyresykdom. Analyse av det proteolytiske mikromiljøet ved glomerulær sykdom, inkludert komplementsystemet, kan bidra til å stratifisere pasienter for terapeutisk intervensjon, for eksempel med komplementhemmere. Kandidater for dyp proteolytisk analyse av proteomikk inkluderer membranøs nefropati og lupus nefritis. Her vil integrert proteomikkprofilering av humane nyrebiopsier og serumprøver føre til økt forståelse av patobiologien til proteasedrevet betennelse og kan brukes til å stratifisere og prioritere pasienter for terapi med komplementhemming.Cistanche har som funksjon å forbedre nyrefunksjonen.

Bilde: Klikk her for å holde nyrene dine sunne

Referanser

1. Amara U, Flierl MA, Rittirsch D et al (2010) Molekylær interkommunikasjonmellom komplement- og koagulasjonssystemene.J Immunol 185:5628-5636.https://doi.org/10.4049/jimmunol. 0903678

2. Andreasen PA, Kjøller L, Christensen L, Dufy MJ (1997) The urokinase-type plasminogen activator system in cancer metastasis: a review. Int J Kreft 72:1–22

3. Artunc F, Wörn M, Schork A, Bohnert BN (2019) Proteasuria - virkningen av aktive urinproteaser på natriumretensjon ved nefrotisk syndrom. Acta Physiol 225:1–10. https://doi.org/10. 1111/apha.13249

4. Auf dem Keller U, Prudova A, Eckhard U, et al (2013) Systemnivåanalyse av proteolytiske hendelser i økt vaskulær permeabilitet og komplementaktivering ved hudbetennelse. Sci Signal 6:rs2–rs2.https://doi.org/10.1126/scisignal.2003512

5. Bajic G, Degn SE, Thiel S, Andersen GR (2015) Komplementaktivering, regulering og molekylær basis for komplementrelaterte sykdommer. EMBO J 34:2735–2757. https://doi.org/10.15252/embj. 201591881

6. Beck LH, Bonegio RGB, Lambeau G et al (2009) M-type fosfolipase en reseptor som målantigen i idiopatisk membranøs nefropati. N Engl J Med 361:11–21. https://doi.org/10.1056/ NEJMoa0810457

7. Berden JHM, Licht R, van Bruggen MCJ, Skatt WJM (1999) Rolle til nukleosomer for induksjon og glomerulær binding av autoantistoffer ved lupus nefritis. Curr Opin Nephrol Hypertens

8. Boersema PJ, Raijmakers R, Lemeer S et al (2009) Multiplex peptid stabil isotop dimethyl merking for kvantitativ proteomikk. Nat Protoc 4:484–494. https://doi.org/10.1038/nprot.2009.21

9. Bomback AS, Markowitz GS, Appel GB (2016) Komplementmedierte glomerulære sykdommer: en fortelling om 3 veier. Kidney Int Rep 1:148– 155. https://doi.org/10.1016/j.ekir.2016.06.005

10. Canalis E, Economides AN, Gazzerro E (2003) Benmorfogenetiske proteiner, deres antagonister og skjelettet. Endocr Rev 24:218–235. https://doi.org/10.1210/er.2002-0023

11. Canbay V, auf dem Keller U (2021) Nye strategier for å identifisere proteasesubstrater. Curr Opin Chem Biol 60:89–96. https://doi.org/10. 1016/j.cbpa.2020.09.009

12. Chen X, Wong YK, Wang J et al (2017) Målidentifikasjon med kvantitativ aktivitetsbasert proteinprofilering (ABPP). Proteomics 17:1600212. https://doi.org/10.1002/pmic.201600212

13. Cravatt BF, Wright AT, Kozarich JW (2008) Aktivitetsbasert proteinprofilering: fra enzymkjemi til proteomisk kjemi. Annu Rev Biochem 77:383–414. https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.75.101304. 124125

14. Dayon L, Núñez Galindo A, Corthésy J et al (2014) Omfattende og skalerbar høyautomatisert MS-basert proteomisk arbeidsflyt for klinisk biomarkøroppdagelse i menneskelig plasma. J Proteome Res 13:3837–3845. https://doi.org/10.1021/pr500635f

15. Demir F, Niedermaier S, Kizhakkedathu JN, Huesgen PF (2017) Profilering av protein N-termini og deres modifikasjoner i komplekse prøver. I: Schilling O (red) Methods in Molecular Biology. s. 35–50

16. Drag M, Salvesen GS (2010) Fremvoksende prinsipper i proteasebasert legemiddeloppdagelse. Nat Rev Drug Discov 9:690–701. https://doi. org/10.1038/nrd3053

17. Dressler GR (2006) Det cellulære grunnlaget for nyreutvikling. Annu Rev Cell Dev Biol 22:509–529

18. Eckhard U, Huesgen PF, Schilling O et al (2016) Aktiv stedsspesifikk profilering av matrisemetalloproteinasefamilien: proteomisk identifikasjon av 4300 spaltningssteder av ni MMPer utforsket med strukturelle og syntetiske peptidspaltingsanalyser. Matrix Biol 49:37–60. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2015.09.003

19.M Egerman J Wong T Runxia et al 2020 Plasminogenuri er assosiert med podocyttskade, ødem og nyredysfunksjon ved tilfeldig glomerulær sykdom FASEB J Of Publ Fed Am Soc Exp Biol 1–14 https://doi.org/190068

20. Ekdahl KN, Persson B, Mohlin C, et al (2018) Tolkning av serologiske komplementbiomarkører ved sykdom. Front Immunol9:2237.https://doi.org/10.3389/fmmu.2018.02237

21. Enari M, Talanian RV, Wrong WW, Nagata S (1996) Sekvensiell aktivering av ICE-lignende og CPP32-lignende proteaser under Fas-mediert apoptose. Nature 380:723–726. https://doi.org/10.1038/ 380723a0

22. Fields GB (2010) Matrise Metalloproteinase Protocols. Humana Press, Totowa, NJ

23. Fortelny N, Cox JH, Kappelhof R et al (2014) Nettverksanalyser avslører gjennomgripende funksjonell regulering mellom proteaser i det menneskelige proteasenettet. PLoS Biol 12:e1001869. https://doi.org/10.1371/ journal. bio.1001869

24. Gevaert K, Goethals M, Martens L et al (2003) Utforske proteomer og analysere proteinbehandling ved massespektrometrisk identifikasjon av sorterte N-terminale peptider. Nat Biotechnol 21:566–569. https://doi.org/10.1038/nbt810

25. Gianviti A, Barsotti P, Barbera V, et al (1999) Forsinket utbrudd av systemisk lupus erythematosus hos pasienter med "fullhus" nefropati. Pediatr Nephrol 13:683–687. https://doi.org/10.1007/s004670050681

26. Haddad G, Lorenzen JM, Ma H et al (2020) Endret glykosylering av IgG4 fremmer aktivering av lektinkomplementvei ved anti-PLA2R1 assosiert membranøs nefropati. J Clin Invest. https://doi.org/10.1172/JCI140453