Koagulasjon, proteaseaktiverte reseptorer og diabetisk nyresykdom: Leksjoner fra ENOS-mangelfulle mus

Endotel nitrogenoksidsyntase(eNOS) dysfunksjon er kjent for å forverre progresjonen og prognosen fordiabetisk nyresykdom(DKD). En av mekanismene som dette oppnås gjennom er at lave eNOS-nivåer er assosiert med hyperkoagulabilitet, noe som fremmer nyreskade. I den ekstrinsiske koagulasjonskaskaden forverrer vevsfaktoren (faktor III) og nedstrøms koagulasjonsfaktorer, som aktiv faktor X (FXa), betennelse gjennom aktivering av de proteaseaktiverte reseptorene (PAR). Nylig har det blitt vist at mangel på eller redusert eNOS-ekspresjon hos diabetiske mus, som en modell for avansert DKD, øker nyrevevsfaktornivåer og PAR1 og2 uttrykk i nyrene deres. Videre farmasøytisk hemming eller genetisk sletting av koagulasjonsfaktorer eller PARforbedret betennelse ved DKDhos mus som mangler eNOS. I denne gjennomgangen oppsummerer vi forholdet mellom eNOS, koagulasjon og PAR-er og foreslår et nytt terapeutisk alternativ for håndtering avpasienter med DKD. 

Nøkkelord: diabetisk glomerulosklerose; faktor Xa; betennelse; vevsfaktor

KLIKK HER FOR Å FÅ NATURLIG ORGANISK CISTANCHE EKSTRAKT MED 25 % ECHINACOSIDE OG 9 % ACTEOSIDE FOR NYREFUNKSJON

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

E-post:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tlf:+86 15292862950

Handle for flere spesifikasjoner:

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

Introduksjon

Antall pasienter meddiabetisk nyresykdom(DKD) øker på verdensbasis (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD er en av hovedårsakene til dødelighet hos pasienter med diabetiske komplikasjoner (Afkarian et al. 2013). Videre er DKD progressiv og er hovedårsaken tilnyresykdom i sluttstadietkrevernyreerstatningsterapi(Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). I Japan,diabetisk nefropatistår for mer enn 39 % av nye dialysepasienter (Nitta et al. 2020). derforutvikling av nye terapeutiske midleralternativer er nødvendig for å håndtere pasienter med DKD.

Det er økende interesse for rollen til koagulasjonssystemet iDKD patogenese.Hyperkoagulabiliteter assosiert med DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Et forhøyet fibrinogennivå i blod ble vist å være assosiert med lav estimert glomerulær filtrasjonshastighet, høy proteinuri og alvorlig histologisk skade, og det var en prediktor for progresjon til sluttstadium nyresykdom (Dalla Vestra et al. 2005; Pan et al. al. 2018; Zhang et al. 2018). Noen studier har vist en sammenheng mellom nivået av D-dimer, et fibrin-nedbrytningsprodukt, og nedsatt nyrefunksjon ved DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Hyperkoagulabilitet ved DKD bestemmes sannsynligvis av flere faktorer. For eksempel aktiverer renin-angiotensin-aldoste-ronesystemet vevsfaktor (TF, faktor III) og øker trombotiske hendelser (Dielis et al. 2005). Ellers er hyperglykemi, dyslipidemi, betennelse eller endotelial dysfunksjon involvert i den protrombotiske tilstanden under DKD-patogenese (Goldberg 2009).

Endotelial dysfunksjon er tilstede i DKD som utvikler seg til mikrovaskulære komplikasjoner (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Nedsatt produksjon av endotel nitrogenoksidsyntase (eNOS) eller redusert eNOS-aktivitet (f.eks. nedsatt eNOS-fosforylering) er et kjennetegn på endotelial dysfunksjon ved DKD (Nakagawa et al. 2011; Cheng et al. 2012). Vi har vist at et tap av eNOS-ekspresjon var knyttet til økningen i TF-nivået og den ytre koagulasjonssystemets aktivitet (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), som er nært assosiert med trombotiske hendelser hos pasienter med kronisk nyre. sykdommer (Kolachalama et al. 2018).

I tillegg til den økte risikoen for trombotiske hendelser, medierer koagulasjonsproteaser, som aktiv faktor FVII (FVIIa), aktiv faktor (FXa) og trombin, som er tilstede i den ytre koagulasjonskaskaden, vevsskade gjennom en proteaseaktivert reseptor ( PAR)-avhengig mekanisme (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). I denne gjennomgangen oppsummerer vi funnene oppnådd fra diabetiske mus som mangler eNOS og diskuterer forholdet mellom koagulasjons-PAR-veien, eNOS-nivåer og DKD-patogenese.

Vevsfaktor/proteaseaktiverte reseptorvei

Vevsfaktor (TF), kjent som faktor III, er et 47 kDa transmembranprotein som interagerer med faktor VII (FVII) (Grover og Mackman 2018). TF/FVIIa-komplekset er en aktivator av den ekstrinsiske koagulasjonskaskaden og katalyserer aktiveringen av FX og FIX. FXa og aktivert kofaktor V (FVa) danner et protrombotisk kompleks som genererer trombin. Til slutt omdanner trombin fibrinogen til fibrin, noe som resulterer i dannelsen av tromber (Grover og Mackman 2018). TF kommer til uttrykk i både vaskulære glatte muskelceller og adventitielle fibroblaster. Under inflammatoriske tilstander induseres dets ekspresjon i endotelceller eller sirkulerende celler som monocytter (Østerud og Bjørklid 2006).

Protease-aktiverte reseptorer (PAR) er medlemmer av den G-proteinkoblede reseptor-superfamilien, som omfatter fire PAR-proteiner (PAR1-4). PAR-er gjennomgår spaltning av proteaser i den N-terminale enden og aktiveres ved binding til en ny N-terminal som inneholder en bundet ligand. De fire medlemmene av PAR (PAR1-4) aktiveres av spesifikke koagulasjonsproteaser: TF- og FVIIa-komplekset aktiverer PAR2, faktor Xa aktiverer både PAR1 og PAR2, og trombin aktiverer PAR1, PAR3 og PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier og Ruf 2012; Zhao et al. 2014). Forholdet mellom TF, koagulasjonsproteaser og PAR er vist i fig. 1.

PAR er kjent for å være mye uttrykt i nyreceller og er involvert i patofysiologien til nyreskade. Både PAR1 og PAR2 er uttrykt i glomerulære endotelceller, mesangiale celler og tubulære nyreceller avledet fra mennesker eller mus; PAR2, PAR3 og PAR4 er uttrykt i humane podocytter; PAR1, PAR3 og PAR4 uttrykkes i murine podocytter (Tanaka et al. 2005; Vesey et al. 2005; Madhusudhan et al. 2012; Dong et al. 2015; Madhusudhan et al. 2016).

Selv om de skadelige eller beskyttende effektene av PAR ved nyreskade er påvist, tyder akkumulerende data på at PAR forverrer betennelse ved å stimulere produksjonen av cytokiner og kjemokiner (Rothmeier og Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). I samsvar med dette funnet fremmer PAR1- og PAR2-agonister uttrykket av inflammatoriske mediatorer, slik som monocytt kjemotaktisk protein 1 (MCP1) og plasminogenaktivatorhemmer-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-studier reduserte mangelen på PAR1 eller tilstedeværelsen av PAR1-hemmere betennelse i modeller av halvmåneglomerulonefritt eller obstruktiv nyreskade (Cunningham et al. 2000; Waasdorp et al. 2019; Lok et al. 2020). Tilsvarende ble de terapeutiske effektene av PAR2-hemming ved nyreskader ledsaget av en reduksjon i betennelse i nyrene (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Endotelial nitrogenoksidsyntasepolymorfismer i DKD

Endotelial nitrogenoksidsyntase (eNOS) er en av de tre NOS-isoformene, og den bidrar til produksjonen av NO i det vaskulære endotelet (Walford og Loscalzo 2003). NO produsert av eNOS i det vaskulære endotelet spiller en avgjørende rolle i å regulere vaskulær avslapning, anti-inflammasjon og forebygging av trombedannelse (Walford og Loscalzo 2003). Nedsatt eNOS-uttrykk er assosiert med utviklingen av DKD. Nylig utførte metaanalyser på mennesker har avslørt at G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) og intron 4b/4a ​​(rs869109213) i eNOS (NOS3) gener er nært assosiert med utvikling av DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). Av disse variantene har rollen til G894T (Glu298Asp) polymorfisme i eNOS-funksjonen blitt godt karakterisert. Den reduserte produksjonen av NO eller nitrittakkumulering ble indikert i transfekterte CHO-celler med 298Asp sammenlignet med de med 298Glu (Noiri et al. 2002). Samlet indikerer disse resultatene at den reduserte produksjonen av NO ved eNOS-dysfunksjon er viktig for progresjonen av DKD hos mennesker.

Fig. 1. Sammenheng mellom koagulasjonsfaktorer og proteaseaktiverte reseptorer (PAR). I den ekstrinsiske koagulasjonskaskaden aktiverer vevsfaktor (TF) og aktive FVII (FVIIa) komplekset proteaseaktivert reseptor 2 (PAR2), aktiv FX (FXa) aktiverer både PAR1 og PAR2, og trombinmålene PAR1, PAR3 og PAR4. Spaltning av den N-terminale sekvensen til PAR-er ved hjelp av koagulasjonsproteaser avslører en ny N-terminal sekvens som fungerer som en bundet ligand og fremmer betennelse.

Diabetiske mus som mangler eNOS som en modell for human diabetisk nefropati

Etablering av pålitelige prekliniske modeller som ligner human DKD er avgjørende for studiet av nye terapeutiske alternativer. Basert på bevisene som viser en assosiasjon mellom eNOS-polymorfisme og DKD, har flere studier vist at eNOS knock-out-modeller av type I og type II DM er noen av de vellykkede modellene som etterligner menneskelig DKD (Brosius et al. 2009; Azushima et al. 2018). Det ble vist at streptozotocin-induserte diabetiske mus som mangler eNOS utvikler alvorlig albuminuri, mesangial ekspansjon, fortykkelse av den glomerulære basalmembranen og arteriolær hyalinose, som ligner human DKD (Nakagawa et al. 2007). Tilsvarende viste type II diabetiske mus (db/db) som mangler eNOS alvorlig glomerulosklerose og albuminuri (Zhao et al. 2006).

Forhøyet TF i diabetiske mus som mangler eNOS

NO hemmer trombedannelse og blodplateaggregering (Walford og Loscalzo 2003). Fordi glomerulær trombedannelse ble observert hos diabetiske mus som mangler eNOS (Nakagawa et al. 2007), er nedsatt eNOS-uttrykk sannsynligvis assosiert med økningen i TF-avhengig koagulasjon. Sammenhengen mellom eNOS og TF i DKD er tatt opp i våre tidligere rapporter (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (Fig. 2).

Redusert eller mangel på eNOS-ekspresjon øker nyre-TF-aktivitet hos diabetiske Akita-mus

Vi karakteriserte TF-ekspresjon i diabetiske Akita (Ins2Akita/+) mus, en modell av type I DM, med ulike ekspresjonsnivåer av eNOS (eNOS+/+, eNOS+/- og eNOS-/-) (Wang et al. 2011a). Vi fant at alvorlighetsgraden av DKD var assosiert med redusert eNOS-uttrykk. Urinalbuminutskillelse, glomerulosklerose og reduksjon i glomerulær filtrasjonshastighet ble forverret i følgende rekkefølge: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Interessant nok ble nyre-TF-ekspresjon og -aktivitet økt i eNOS+/-; Ins2Akita/+ og eNOS-/-; Ins2Akita/+ mus sammenlignet med de i eNOS+/+; Ins2Akita/+ mus. Glomerulær fibrinavsetning var også bemerkelsesverdig i eNOS+/-; Ins2 Akita/+ og eNOS-/-; Ins2 Akita/+ mus. Videre var nyre-Tf-mRNA-ekspresjon korrelert med sykdomsgrad, utskillelse av albumin i urin og inflammatorisk cytokinekspresjon i nyrene.