Del fire DsbA-L interagerer med VDAC1 i mitokondrionmediert tubulær celleapoptose og bidrar til progresjonen av akutt nyresykdom

Diskusjon

Nyere studier fant at DsbA-L undertrykte de høye nivåene av glukose (HG) indusert av renal tubulær celle apoptose og mitokondriell skade ved diabetisk nefropati (DN)(18, 37). I den nåværende studien demonstrerte vi at DsbA-L-ekspresjon ble indusert etter I/R-behandling i BUMPT-celler, og nyrene til både mus og pasienter (figur 1). Disse resultatene bekreftet resultatene fra en tidligere artikkel som rapporterte DsbA-L-ekspresjon i mitokondrier i nyreceller (Figur 5).22 Funksjonelt fant vi at DsbA-L-mediert nyrecelleapoptose og mitokondriell skade driver progresjonen av AKI når indusert av iskemi, VAN og CLP (figur 2, S1 og S3). Imidlertid var denne handlingen det motsatte av DsbA-L i HG-indusert nyrecelleapoptose. Denne forskjellen kan være relatert til faktorene som opprettholder skade og sykdomstype. Mekanistisk fant vi at DsbA-L interagerte med VDAC1 i mitokondriene til nyreceller og induserte deretter apoptose. Disse funnene ble ytterligere bekreftet av iskemi eller akutt interstitiell nefritt (AIN)-indusert AKI-pasienter (figur S8). Samlet viste disse dataene at DsbA-L kunne betraktes som et nytt intervensjonsmål for AKI.

Klikk her for å vite Cistanche-fordelene

Tidligere arbeid rapporterte at DsbA-L spilte en viktig beskyttende effekt på nyrene i DN.37 Derimot viste vår nåværende studie at DsbA-L medierte progresjonen av nyrefibrose i UUO.22 Rollen til DsbA-L AKI forblir imidlertid fortsatt stort sett ukjent. I den nåværende studien fant vi at DsbA-L medierte progresjonen av AKI. Flere bevis støttet disse funnene. For det første svekket PT-DsbA-L-KO spesielt iskemisk AKI (figur 2). For det andre reduserte knockdown av DsbA-L den I/R-induserte apoptosen i BUMPT-celler; i kontrast ble denne effekten forsterket av overekspresjonen av DsbA-L (figur 3). For det tredje forbedret PT-DsbA-L-KO både VAN- og CLP-indusert-AKI (figurene S1 og S3). Samlet ga disse dataene sterke bevis for å bekrefte at uttrykket av DsbA-L i de proksimale nyretubuli spiller en sentral rolle i AKI.

Cistanche tubulosa

VDAC1, et multifunksjonelt protein, spiller en nøkkelrolle i Ca2 pluss homeostase, oksidativt stress og mitokondriemediert apoptose.19,38- 40 En voksende mengde forskning har rapportert at VDAC1 medierer progresjon av kreft, nevrodegenerasjon, og myokard I/R-skade.41- 43 Imidlertid er svært lite kjent om rollen til VDAC1 i nyresykdom. En fersk artikkel viste at den globale delesjonen av VDAC1 blokkerte morfologisk utvinning i de proksimale tubuli, forbedring av nyrefunksjonen og forbedret nyrefibrose etter iskemisk skade.44 Rollen til VDAC1 i nyretubuli under iskemisk skade er imidlertid fortsatt uklar. I denne studien demonstrerte vi at iskemisk skade induserte uttrykket av VDAC1 in vitro og forbedret progresjonen av AKI. Flere bevis støtter rollen til VDAC1 i AKI:1 PT-VDAC1-KO-mus som viser bemerkelsesverdig dempning av I/R-indusert AKI (Figur 9) 2; inhiberingen av VDAC1-undertrykt I/R-indusert apoptose i BUMPT-celler (figur 6) 3; CLP og VAN-indusert AKI ble dempet av PT-VDAC1-KO (figur S2 og S3). I tillegg forhindret global knockout av VDAC1 reparasjon av mitokondriell skade forårsaket av I/R.44 Vår studie viste at inhiberingen av VDAC1 markant svekket apoptose i nyreceller og mitokondriell skade indusert av iskemisk skade, og av CLP- og VAN-skademodeller , som demonstrert av den lavere apoptosefrekvensen, reduserte nivåer av mitokondriell skade, de reduserte nivåene av spaltet kaspase-3, den lavere grad av Bax-akkumulering i mitokondriene og de lavere nivåene av Cyt-c-frigjøring til cytosol (figur S1, S2 og S4). Imidlertid er reguleringsmekanismen til VDAC1 for nyrecelleapoptose forårsaket av I/R fortsatt uklar i den nåværende studien, noe som fremmet oss til å utforske den ytterligere i fremtidige studier. Samlet støtter disse dataene det faktum at uttrykket av VDAC1 i de renale proksimale tubuli er involvert i progresjonen av AKI.

Cistanche supplement

Rollen til DsbA-L i AKI avhenger hovedsakelig av VDAC1. For det første viste PT-DsbA-L KO-mus markert demping av VDAC1-ekspresjon i VAN- og CLP-indusert AKI (figur S1 og S3). Derimot påvirket ikke VDAC1 siRNA eller PT-VDAC1-KO uttrykket av VDAC1 (figur 6, S2 og S4). For det andre økte overekspresjonen av DsbA-L den I/R-induserte progresjonen av AKI ledsaget av et økt nivå av nyrecelleapoptose; denne effekten ble spesielt redusert i PTDsbA-L KO-musene (figur S2). For det tredje svekket PT-DsbA-L KO iskemisk skade; dette ble reversert av overekspresjonen av VDAC1 (Figur 10). For det fjerde, DsbA-L siRNA markant svekket I/R-indusert HK-2-celleapoptose, denne effekten ble reversert ved overekspresjon av VDAC1-plasmid (figur S6a-h). For det femte forbedret VDAC1 siRNA spesielt HK-2-cellers apoptose, dette ble ikke forsterket av overekspresjonen av DsbA-L-plasmid (figur S7a-h). Disse dataene støttet sterkt det faktum at DsbA-L medierer progresjonen av AKI ved å oppregulere VDAC1. Hvorvidt DsbA-L direkte regulerer uttrykket av VDAC1 må undersøkes nærmere. I denne studien viser våre co-IP-resultater at DsbA-L interagerte med VDAC1 i mitokondriene til både kontroll- og I/R-grupper fra BUMPT-celler og nyrene til mus og pasienter (figur 1a og b). Samlokaliseringen av DsbA-L og VDAC1 bekreftet ytterligere resultatene fra co-IP (figur 5). Disse eksperimentene kunne ikke fullt ut bekrefte en direkte interaksjon mellom DsbA-L og VDAC1. Bioinformatikkprediksjon, kombinert med våre IP-eksperimenter, indikerte at DsbA-L interagerte med aminosyrer 9-13 og 22-27 i VDAC1-proteinet (figur 5 c-g). Dermed viser dataene våre at DsbA-L interagerte direkte med VDAC1 for å indusere nyrecelleapoptose og deretter drive progresjonen av AKI. I tillegg rapporterte en tidligere studie at mitokondrier spilte en sentral rolle i patogenese og utvinning under AKI.45- 48 Derfor antydet dataene også at DsbA-L-interaksjon med VDAC1 kan betraktes som et potensielt terapeutisk mål for å dempe det patologiske mitokondrielle effekter forårsaket av AKI.

Herba Cistanche

Oppsummert viste vi at proksimale tubulusspesifikke DsbA-L KO-mus viste demping av I/R, CLP- og VAN-indusert AKI. Interessant nok fant vi også at VDAC1 utøver en lignende funksjon som DsbA-L. Mekanistisk interagerte DsbA-L med VDAC1 og induserte deretter apoptose i nyreceller. Data innhentet fra både iskemisk og AIN-vev viste at DsbA-L/VDAC1-aksen kan være involvert i human AKI. Vår nåværende studie viser at denne signalveien kan representere et terapeutisk mål for AKI.

Cistanche ekstrakt

Referanser

36 Briones R, Weichbrodt C, Paltrinieri L, et al. Spenningsavhengighet av konformasjonsdynamikk og underledende tilstander til VDAC-1. Biophys J. 2016;111(6):1223–1234.

37 Gao P, Yang M, Chen X, Xiong S, Liu J, Sun L. DsbA-L-mangel forverrer mitokondriell dysfunksjon av tubulære celler ved diabetisk nyresykdom. Clin Sci (Lond). 2020;134(7):677–694.

38 Shoshan-Barmatz V, Krelin Y, Chen Q. VDAC1 som en aktør i mitokondriemediert apoptose og mål for modulerende apoptose. Curr Med Chem. 2017;24(40):4435–4446.

39 Ham SJ, Lee D, Yoo H, Jun K, Shin H, Chung J. Beslutning mellom mitofagi og apoptose av Parkin via VDAC1 ubiquitinering. Proc Natl Acad Sci USA. 2020;117(8):4281–4291.

40 Shoshan-Barmatz V, Krelin Y, Shteinfer-Kuzmine A. VDAC1 funksjon i Ca(2 pluss) homeostase og celleliv og død i helse og sykdom. Cellekalsium. 2018;69:81–100.

41 Magri A, Reina S, De Pinto V. VDAC1 som et farmakologisk mål i kreft og nevrodegenerasjon: fokus på dens rolle i apoptose. Front Chem. 2018;6:108.

42 Zhou H, Zhang Y, Hu S, et al. Melatonin beskytter hjertemikrovaskulatur mot iskemi/reperfusjonsskade via undertrykkelse av mitokondriell fisjon-VDAC1-HK2-mPTP-mitofagiakse. J Pineal Res. 2017;63(1).

43 Lin D, Cui B, Ren J, Ma J. Regulering av VDAC1 bidrar til de kardiobeskyttende effektene av fencyklidinhydroklorid under myokardiskemi/reperfusjon. Exp Cell Res. 2018;367(2):257–263.

44 Nowak G, Megyesi J, Craigen WJ. Sletting av VDAC1 hindrer gjenoppretting av mitokondrie- og nyrefunksjoner etter akutt nyreskade. Biomolekyler. 2020;10(4):585–607.

45 Bhargava P, Schnellmann RG. Mitokondriell energi i nyrene. Nat Rev Nephrol. 2017;13(10):629–646.

46 Sun J, Zhang J, Tian J, et al. Mitokondrier i sepsis-indusert AKI. J Am Soc Nephrol. 2019;30(7):1151–1161.

47 Tang C, Cai J, Yin XM, Weinberg JM, Venkatachalam MA, Dong Z. Mitokondriell kvalitetskontroll ved nyreskade og reparasjon. Nat Rev Nephrol. 2021;17(5):299–318.

48 Jiang M, Bai M, Lei J, et al. Mitokondriell dysfunksjon og AKIto-CKD-overgangen. Am J Physiol Ren Physiol. 2020;319(6):F1105– F1F16.

Xiaozhou Li,a,b,1 Jian Pan,a,b,1 Huiling Li,c Guangdi Li,g Bohao Liu,a,b Xianming Tang,a,b Xiangfeng Liu,f Zhibiao He,a,b Zhenyu Peng,a ,b Hongliang Zhang,a,b Luxiang Wang,a,b Yijian Li,d Xudong Xiang,a,b Xiangping Chai,a,b Yunchang Yuan,e Peilin Zheng,h og Dongshan Zhang a,b *

et avdeling for akuttmedisin, Folkerepublikken Kina

b Emergency Medicine and Difficult Diseases Institute, Second Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410011, Folkerepublikken Kina

c Oftalmologisk avdeling, Folkerepublikken Kina

d Urinkirurgisk avdeling, Folkerepublikken Kina

e Institutt for brystkirurgi, Folkerepublikken Kina

f Department of General Surgery, Second Xiangya Hospital, Folkerepublikken Kina

g Institutt for folkehelse, Central South University, Changsha, Hunan, Folkerepublikken Kina

h Department of Endocrinology, Shenzhen People's Hospital, The Second Clinical Medical College ved Jinan University, The First Affiliated Hospital of Southern University of Science and Technology, Shenzhen, Folkerepublikken Kina

1 Xiaozhou Li og Jian Pan bidro like mye til denne studien