Ny terapeutisk strategi for diabetisk nefropati: CCR2-antagonist

Ta kontakt med:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

DEL Ⅱ:Effekter av en CCR2-antagonist på makrofager og Toll-lignende reseptor 9-uttrykk i en musemodell av diabetisk nefropati

Seigo Ito, Hiroyuki Nakashima, Takuya Ishikiriyama, Masahiro Nakashima, Akira Yamagata, og et al.

Abstrakt

Patogenesen avdiabetisk nefropati(DN) er relatert til makrofag (Mo) rekruttering til nyrene, tumor necrosis factor-u (TNF-o) produksjon og oksidativt stress. Toll-lignende reseptor 9 (TLR9) aktivering er angivelig involvert i systemisk betennelse, og det forverrer denne tilstanden ved metabolsk syndrom. Derfor antok vi at TLR9 spiller en rolle i patogenesen av DN(diabetisk nefropati). To undergrupper av nyre Mos i DNdiabetisk nefropatimodell (db/db) mus ble analysert ved bruk av flowcytometri for å evaluere deres distribusjon og TLR9-uttrykk og funksjon. Mus ble administrertCCR2antagonist INCB3344 i 8 uker; endringer i Mo distribusjon og funksjon og dens terapeutiske effekter på DNdiabetisk nefropatipatologi ble undersøkt. Benmargsavledet CD11bhigh(BM-Mo) og vevsresident CD11blow Mos(Res-Mo) ble identifisert i musenyrene. Som DNdiabetisk nefropatiutviklet seg, økte BM-Mφ-tallet, TLR9-ekspresjonen og TNF-produksjonen betydelig. I Res-Mos ble produksjonen av reaktive oksygenarter (ROS) og fagocytisk aktivitet forbedret. INCB3344 reduserte albuminuri, serumkreatininnivå, BM-Mφ-overflod, TLR9-ekspresjon og TNF-a-produksjon av BM-Mφs og ROS-produksjon av Res-Mos. Både økt aktivering av BM-Mo via TLR9 og TNF-produksjon og økt ROS-produksjon av Res-Mos var involvert i DN(diabetisk nefropati)progresjon. Dermed er inaktivering av Mos og deres TLR9-uttrykk ved INCB3344 en potensiell terapeutisk strategi for DN(diabetisk nefropati).

NYE OG BEMERKENDE Vi klassifiserte nyremakrofager (Mos) i benmargsavledet Mos(BM-Mos) som uttrykker høy CD1lb og vevsspesifikk resident Mo(Res-Mos) som uttrykker lav CD11b. Idiabetisk nefropati(DN) modellmus. Toll-lignende reseptor 9(TLR9) uttrykk og TNF-produksjon via TLR9-aktivering i BM-Mos og ROS-produksjon i Res-Mos ble forbedret.CCR2antagonist undertrykte nyreinfiltrasjonen av BM-Mos og deres funksjon og ROS-produksjonen av Res-Mos, med samtidig TLR9-undertrykkelse. Vår studie presenterer en ny terapeutisk strategi for DN(diabetisk nefropati).

cistanche pharma spesialtilnyre

KLIKK HER FOR DEL Ⅰ

DISKUSJON

Vi presenterte tre nye funn i denne studien. Først, hos diabetiske DB/DB-mus, uttrykte BM-Mos TLR9 og frigjorde TNF-. mer rikelig enn de hos ikke-diabetiske tåkete mus, mens Res-Mos produserte mer ROS og viste fagocytisk funksjon. For det andre, INCB3344, enCCR2antagonist, redusert TLR9-ekspresjon og TNF-frigjøring fra begge typer MPS og redusert ROS-produksjon av Res-Mos. Til slutt kan disse mekanismene forklare reduksjoner i albuminuri og serum Cr-nivåer hos diabetiske DB/DB-mus, samt forbedring i mesangial proliferasjon og podocyttekspresjon.

Basert på funnene våre ble nyre-Mos delt inn i to populasjoner, dvs. BM-Mos uttrykker sterkt en benmargsavledet markør og Res-Mos uttrykker knapt det. Siden de ikke var avhengig av tilstedeværelsen av diabetes, ble disse betraktet som unike egenskaper til de to nyretypene Mos. Derimot ble deres forskjellige funksjoner forbedret hos diabetiske mus. Dessuten ble produksjonen av TNF-, et pro-inflammatorisk cytokin hovedsakelig produsert av Mos, og IL-10, et anti-inflammatorisk cytokin, også økt. Dette indikerer at nyre-Mos samtidig er involvert i ikke bare induksjonen, men også konvergensen av betennelse ved kroniske inflammatoriske tilstander som DN(Diabetisk nefropati). Rollene til to typer nyremakrofager

Siden utskillelse av albumin i urin, som gjenspeiler alvorlighetsgraden av nefropati, økte med prosentandelen av BM-Mos i DB/DB-mus, foreslår vi at BM-Mos spiller store roller i DN(Diabetisk nefropati) utvikling. Dessuten fant vi at TLR9-ekspresjon og TNF-produksjon ble forbedret i BM-Mos, mens ROS-produksjon og fagocytisk aktivitet ble økt i Res-Mos med DN(diabetisk nefropati)progresjon. Siden disse observasjonene ikke ble gjort i de yngre og eldre tåkete musene (data ikke vist), tror vi at de er assosiert med DN(diabetisk nefropati)progresjon og skyldes ikke aldersavhengige endringer. TLR-er gjenkjenner patogenassosierte molekylære mønstre, som lipopolysakkarider, bakteriell DNA og endogene fareassosierte molekylære mønstre, hvis nivåer øker ved diabetes (33,34). Spesielt er TLR2 og TLR4 rapportert involvert i å opprettholde betennelse i DN(diabetisk nefropati), antagelig via Mos (35-38). TLR9 gjenkjenner mitokondrielt og cellefritt DNA frigitt til sirkulasjon av skadede/døde celler eller adipocytter og vanlig bakteriell DNA-motiv CpG-ODN, og aktiverer dermed medfødt immunitet og antyder involvering i nyreskade (11,14).

ROS-produksjon og fagocytose av Res-Mos ble økt sammen med DN(Diabetisk nefropati) progresjon. Nyre Mos skal ha vært involvert i DN(diabetisk nefropati)progresjon ved å frigjøre ROs gjennom nikotinamid adenindinukleotidfosfat (NADPH)oksidaseaktivitet (39,40), og vår tidligere studie viste at ROS avledet fra Res-Mos er involvert i levervevsskade (20). Derfor, i nyren, kan Res-Mos også være involvert i ROS-indusert vevsskade. Videre ble TLR9-ekspresjon i Res-Mos forbedret i den diabetiske tilstanden (fig. 1E). Siden ROS produsert av Res-Mos påvirkes av TLR9-aktivering og lokale TNF-a-nivåer (20,41, 42), vil økningen i ROS-produksjonen til Res-Mos med DN(Diabetisk nefropati) progresjon skyldtes økningen i deres TLR9-uttrykk eller påvirket av den forbedrede TNF-produksjonen av BM-Mos. Derfor spekulerer vi i at økningen i TNF-a-produksjon av BM-Mos og ROS-produksjon av Res-Mgps forverret DN(diabetisk nefropati).

Selv om Res-Mos kan spille en skadelig rolle gjennom økt ROS-produksjon, kan deres sterke fagocytoseevne ha en beskyttende effekt på DN(Diabetisk nefropati) mus. Res-Mos kan fagocytere skadede nyreceller under sykdomsprogresjon og delta i reparasjon av nyrevev. Videre kan økningen i ROS-produksjonen av Res-Mos oppstå på grunn av fordøyelsen av det fagocyterte skadede vevet. Ettersom vi evaluerte ROS produsert av nyre Mos i et ustimulert miljø, ble ROS produsert på stadiet der Mos fagocyterte og fordøyde det skadede nyrevevet. Derfor kan økt ROS-produksjon i Res-Mos ikke være en negativ effekt i DN(diabetisk nefropati).

Effekter avCCR2Antagonist INCB3344 på diabetisk nefropati

CCL2 er overuttrykt i nyrene til diabetiske modellmus (43-46) og er involvert i forverring av albuminuri på grunn av dets virkning på glomerulære podocytter (47). Videre er monocyttinfiltrasjon ved de inflammatoriske stedene hovedsakelig regulert av CCL2, og CCL2 tiltrekker Ms til nyrevevet (gjennomCCR2-mediert signalering) og spiller en viktig rolle i DN(Diabetisk nefropati) patogenese(46,47). CCL2 produseres av glomerulære podocytter, mesangiale celler og tubulære epitelceller og induserer interstitiell betennelse, tubulær atrofi og fibrose i nyrene (44, 48,49). Administrasjon av flereCCR2antagonister i diabetiske modellmus ble nylig vist å undertrykke Mo-infiltrasjon i nyrene og forhindre DN(diabetisk nefropati)progresjon (50-53). Men,CCR2antagonister har ikke blitt klinisk brukt hos mennesker, sannsynligvis på grunn av problemer som kort farmakologisk halveringstid og lav affinitet for menneskerCCR2. I motsetning til dette kan INCB3344 binde seg til humane monocytter med høy selektivitet forCCR2og har lang farmakokinetisk halveringstid i menneske- eller musekroppen (8,9).

I denne studien kunne INCB3344 undertrykke migrasjonen av BM-Mos til nyrene i DN(Diabetisk nefropati); det hadde imidlertid ikke en uttalt effekt på Res-Migos, noe som tyder på at BM- og Res-Mφ-populasjonene hadde forskjellige egenskaper. Dessuten polariserte INCB3344 Mgs til M2-fenotypen (M2-polarisering), noe som tyder på en effekt av å konvertere proinflammatorisk til anti-inflammatorisk fenotype.

Spesielt reduserte INCB3344 TNF-produksjonen betydelig i begge typer Mos, noe som kan ha bidratt mest til forbedringen av DN(Diabetisk nefropati). TNF- er involvert i nyrehypertrofi, albuminutskillelse og nedsatt nyrefunksjon i DN(Diabetisk nefropati) (3, 54) og er et pleiotropisk cytokin som stimulerer produksjonen av andre cytokiner på en autokrin og parakrin måte(55-58). Derfor kan hemming av TNF-o tjene til å blokkere en rekke andre inflammatoriske mediatorer som kan forklare dens gunstige effekter på DN(diabetisk nefropati). SomCCR2stimulering fører til TNF-a-produksjon via aktiviteten til intracellulær glykogensyntasekinase 3(GSK3)(59), vi spekulerte i at INCB3344 hemmet TNF-produksjon ved å blokkere denne veien i nyre Mos. Vi mener imidlertid at GSK3-nivåene i denne modellen bør evalueres, og ytterligere studier må utføres for å bekrefte denne spekulasjonen. Videre viste resultatene våre at de fleste glomerulære Mos var BM-Mos, og TNF-produksjonen i glomerulære BM-Mos var høyere enn i andre BM-Mos i nyrene. Disse resultatene tyder på at INCB3344, som undertrykte BM-Mφ-tellingene (mer spesifikt), hovedsakelig bidro til forbedring av glomerulære lesjoner ved å redusere mesangial proliferasjon og beskytte podocytter (øke WT-1).

CCR2hemming har blitt rapportert å redusere TNF-produksjon gjennom TLR9-undertrykkelse (60,61), og TLR9-ekspresjon ble ikke observert i nyreparenkymet, inkludert tubuli, interstitium og glomeruli, bortsett fra celler som morfologisk antas å være Mos i nåtid studere. Derfor reduserte INCB3344-administrasjon også TLR9-ekspresjon i begge typer Mos. Samlet antydet resultatene at INCB3344 undertrykte ikke bare den inflammatoriske infiltrasjonen av BM-Mg i nyrene, men også deres skadelige betennelsesrelaterte funksjoner og kan bidra til å lindre DN(diabetisk nefropati).

Avslutningsvis uttrykte BM-Mos TLR9 og frigjorde TNF-a mer rikelig i diabetiske mus enn i ikke-diabetiske mus, mens Res-Mos produserte mer ROS og viste økt fagocytisk aktivitet hos diabetiske mus. INCB3344, enCCR2antagonist, redusert TLR9-ekspresjon og TNF-frigjøring fra begge typer Mos og redusert ROS-produksjon av Res-Mos. Disse endringene forklarer reduksjonen i albuminuri og serum Cr-nivåer samt den patologiske forbedringen hos diabetiske mus. Vi foreslår at INCB3344 har et robust potensial for å behandle DN(diabetisk nefropati)i klinikken.

Perspektiver og betydning

Vi demonstrerte atCCR2antagonist INCB3344 kan redusere albuminuri og serum Cr-nivå og forbedre mesangial proliferasjon og podocyttekspresjon hos mus med DN(diabetisk nefropati). Disse gunstige effektene ble utøvd gjennom en reduksjon i TNF-produksjon fra BM-Mos og ROS-frigjøring fra Res-Mφs, som begge var basert på en reduksjon i TLR9-ekspresjon i begge typer Mos- og M2-polarisering. I fremtiden kan denne reseptorantagonisten brukes som et robust alternativ eller en partner til angiotensin II-reseptorblokker og natrium-glukose-kotransporter-2 for å behandle pasienter for å forhindre progresjon av DN(diabetisk nefropati).

REFERANSER

1. Qi C. MaoX, Zhang Z.Wu H, Klassifisering og differensialdiagnose avdiabetisk nefropati. J Diabetes Res 2017:8637138,2017. doi:10.1155/2017/8637138.

2. You H, Gao T, Cooper TK, Brian Reeves W, Awad AS. Makrofager medierer direkte diabetisk nyreskade. J Physiol Renal Physiol 305:F1719-F1727,2013. doi:10.1152/ajprenal.00141.2013.

3. Awad AS, You H, Gao T, Cooper TK, Nedospasov SA, Vacher J, Wilkinson PF, Farrell FX, Brian Reeves W. Macrophage-derived tumor necrosis factor-alpha medierer diabetisk nyreskade. Nyre Int 88:722-733,2015.doi:10.1038/ki.2015.162.

4. Lin M, Yiu WH, Wu HJ, Chan LY, Leung JC, Au WS, Chan KW, Lai KN, Tang SC. Toll-lignende reseptor 4 fremmer tubulær betennelse idiabetisk nefropati. J Am Soc Nephrol 23:86-102, 2012. doi:10.1681/asn.2010111210.

5. Hou Y, Shi Y, Han B, Liu X, Qiao X, Qi Y, Wang L. Antioksidantpeptidet SS31 forhindrer oksidativt stress, nedregulerer CD36 og forbedrer nyrefunksjonen idiabetisk nefropati. Nephrol Dial Transplant 33: 1908-1918, 2018.doi:10.1093/ndt/gfy021.

6. Seok SJ, Lee ES, Kim GT, Hyun M, Lee JH, Chen S, Choi R, Kim HM, Lee EY, Chung CH.Blockade of CCL2/CCR2signalisering forbedresdiabetisk nefropatii DB/DB-mus. Nephrol Dial Transplant 28:1700-1710,2013. doi:10.1093/ndt/gfs555.

7. Brodmerkel CM, Huber R, Covington M, Diamond S, Hall L, Collins R, Leffet L, Gallagher K, Feldman P, Collier P, Stow M, Gu X, Baribaud F, Shin N, Thomas B, Burn T, Hollis G , Yeleswaram S, Solomon K, Friedman S, Wang A, Xue CB, Newton RC. Scherle P, Vaddi K. Oppdagelse og farmakologisk karakterisering av en ny gnageraktivCCR2antagonist, INCB3344.J Immunol 175:5370-5378, 2005. doi:10.4049/jimmunol.175.8.5370.

8. Shin N, Baribaud F, Wang K, Yang G, Wynn R, Covington MB, Feldman P, Gallagher KB, Leffet LM, Lo YY, Wang A, Xue CB, Newton RC, Scherle PA. Farmakologisk karakterisering av INCB3344, en liten molekylantagonist av menneskerCCR2. Biochem Biophys Res Commun 387: 251–255, 2009. doi:10. 1016/j.bbrc.2009.06.135.