Del Ⅲ: Nyrehåndtering av albumin – fra tidlige funn til nåværende konsepter

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

Del Ⅲ: Nyrehåndtering av albumin – fra tidlige funn til nåværende konsepter

Jakub Gburek, Bogusława Konopska og Krzysztof Goł˛ab

KLIKK HER FOR DELⅠ & DEL Ⅱ

Abstrakt:Albuminer hovedproteinet i blodplasma, lymfe, cerebrospinal og interstitiell væske. Proteinet deltar i en rekke viktige biologiske funksjoner, som vedlikehold av riktig kolloidalt osmotisk trykk, transport av viktige metabolitter og antioksidantvirkning. Syntese avalbuminforegår hovedsakelig i leveren, og katabolismen skjer for det meste i det vaskulære endotelet i muskler, hud og lever, så vel som i nyrenes tubulære epitel. Langvarig undersøkelse på dette området har avgrenset hovedveien for katabolisme som involverer glomerulær filtrasjon, tubulært endocytisk opptak via multiligand scavenger reseptor tandem-megalin og cubilin-amnion mindre kompleks, samt lysosomal nedbrytning til aminosyrer. Forskningen fra de siste tiårene indikerer imidlertid at også ytterligere mekanismer kan virke i en viss grad i denne prosessen. Direkte opptak avalbumini glomerulære podocytter via reseptoren for den krystalliserbare regionen til immunglobuliner (neonatal FC-reseptor) ble påvist. I tillegg ble luminal resirkulering av korte peptider inn i blodstrømmen og/eller tilbake til tubulær lumen eller transcytose av hele molekyler foreslått. Artikkelen diskuterer de molekylære aspektene ved disse prosessene og presenterer de viktigste funnene og kontroversene som har oppstått i lys av forskningen om det siste tiåret. Deres bedre karakterisering er avgjørende for videre forskning på patofysiologien til proteinuricnyresvikt og utvikling av effektive terapeutiske strategier.

Nøkkelord:albumin; nyrekatabolisme av proteiner; renal proksimal tubuli; proteinuri; megalin;cubilin

nyrehåndtering av albumin medcistanche

4. Intracellulær transport og nedbrytning av albumin

4.1.Transport til lysosomer og nedbrytning

Den intracellulære strømmen avalbuminfortsetter gjennom vesikulær transport. Takket være de tidlige eksperimentene har det allerede blitt oppdaget at sorteringen avalbumin, dets reseptorer og selve vesiklene er nært knyttet til deres miljøforsuring. Alkalisering av vesikler med bafilomycin Al eller NHACl løsning førte til en rask reduksjon ialbuminabsorpsjon, selv ved lave konsentrasjoner. Samtidig er både sammenbruddet avalbumini lysosomer og resirkulering av reseptorer til cellemembranen ble bremset [48,49,86].

Forsuring av vesikler er i utgangspunktet ledsaget av dissosiasjon av klatrinbelegg og dannelse av tidlige endosomer. Ytterligere forsuring resulterer i dissosiasjon avalbuminfra komplekser med megalin og cubilin, og spirende av tette apikale tubuli som vender reseptorene tilbake til celleoverflaten. Dissosiasjon av komplekser er allerede observert under pH=6.5 [26,75,81].

Transportørene som er involvert i forsuringen av endocytiske vesikler ble identifisert de siste årene. V-ATPase lokalisert i membranen til denne organellen er involvert i prosessen med protonoverføring inne i endosomet [87]. På den annen side er det nødvendig å introdusere negative ioner for å kompensere for potensialet til den endosomale membranen. I proksimale tubuliceller spiller klorid CLC-5-kanaler en viktig rolle i transporten av det motsatte ionet. CLC-5 ble vist å være assosiert medalbumin- som inneholder endosomer. Det kan ikke finnes i dekstranholdige endosomer, selv om V-ATP- også er tilstede i begge typer endosomer. Senking av CLC-5-uttrykket hemmeralbuminendocytose i proksimale tubuli, men påvirker ikke den første fasen av dekstranendocytose. Studien utført på mus med CLC-5-genet knockout bekreftet dens betydning i megalin- og cubilin-resirkulasjon. Deltakelsen av CLC-5 i endocytoseprosessen er også av interesse for arvelige nyresykdommer. Dents sykdom, hvor et av de første symptomene er proteinuri, er forårsaket av en mutasjon i CLC-5-kodende genet [88,89].

Na*/Ht-antiporterne (natrium/protonbyttere—NHE), som fjerner H-ioner fra innsiden av cellen med samtidig Nat-ion-opptak, er også involvert i forsuringen av det endosomale vesikkelmiljøet. De transporterer molekyler som finnes i plasmamembranen til mange celler, og deres oppgave er å opprettholde riktig pH inne i cellen. Disse proteinene består av to funksjonelle domener, nemlig et hydrofobt domene som inneholder flere transmembrane sekvenser og et hydrofilt domene som er ansvarlig for reguleringen av deres transportaktivitet [90]. NHE-3-proteinet uttrykkes i tarmepitelceller og proksimaltnyretubuli, alltid på den apikale siden. Det er i stand til å sirkulere mellom cellemembranen og det tidlige endosomale rommet, og bidrar til forsuring av vesikkelinnholdet. Internalisering av NHE-3-transportøren skjer via clathrin-vesikler [91]. NHE-3 er sannsynligvis involvert i absorpsjonen av Na-ioner i disse cellene. Endosomale NHE-3 spiller en stor rolle i prosessen medalbuminmolekyler endocytose. Na pluss gradient over det endosomale miljøet er ment å spre seg langs den endosomale banen, og derfor bør NHE3 være viktig for de tidlige trinnene av endocytose, muligens før stadiet(ene) hvor H pluss -ATPase utøver sin funksjon [91]. NHE-3-hemmere forårsaker forstyrrelser i forsuringen av tidlige vesikler, noe som forsinker prosessen medalbuminendocytose. Disse lidelsene er delvis forklart av den langsomme tilbakeføringen av reseptorer til cellemembranen på grunn av forstyrrelser i prosessen med deres dissosiasjon. En annen grunn kan være forstyrrelsen av dannelsen og fusjonen av transportvesikler gjennom alkalisering. I tillegg ble det funnet at NHE-3 bare var ansvarlig for å senke pH i den tidlige fasen av endocytose. Dens farmakologiske hemming fører til en betydelig reduksjon i effektiviteten av denne prosessen [92]. I tillegg kan fedme nedregulere NHE-3- og Na*/K pluss ATPase-uttrykket på grunn av reduserte nivåer av p-Akt-faktor og følgelig reduserealbuminreabsorpsjon og endocytose [93]. Dessuten eksisterer den betydelige poolen av NHE-3 som et multimert kompleks med megalin i børstekanten til den proksimale tubuli [94]. Det er flere mekanismer for endocytoseregulering. Imidlertid, i tilfelle avalbuminreabsorpsjon, de er dårlig forstått.

Kalsiumioner påvirker ikke denne prosessen direkte. Endring i cytoplasmatisk konsentrasjon av Ca²ioner påvirker bare i liten gradalbuminopptak. Imidlertid resulterer deres fullstendige fjerning fra det ekstracellulære rommet i en markant reduksjon i evnen til proteinopptak (Km øker fra 0.1.10-6til 2.5.10-6M), uten en effekt på maksimal absorpsjonshastighet. Tilstedeværelsen av kalsiumioner vil sannsynligvis bestemme effektiviteten til det første stadiet av endocytose, dvs. liganden som binder seg av reseptorer [95]. Det er kjent at stimulering av proteinkinase A(PKA) av syklisk adenosinmonofosfat(cAMP), forskolin eller parathyroidhormon resulterer i en reduksjon av totalalbumingjenopptaksevne, men endrer ikke proteinets affinitet for reseptoren. Denne underliggende mekanismen relatert til alkalisering av tidlige endosomer avhenger av cAMP-tilstedeværelsen. Effekten av fosfatidylinositol 3-kinase(PI-3K) påalbuminendocytose ble også rapportert [92,96]. Hemming av aktiviteten ved bruk av wortmannin svekker denne prosesseffektiviteten betydelig. En aktivitet av fosfatidylinositol3-kinase er relatert til fasen av liganders internalisering. Proteiner G er også involvert i signalkaskaden forbundet medalbumininternalisering. Opptaket avalbuminer økt i epiteliale opossum-nyreceller (OK-celler) transfektert med genet til G. i3-underenheten. Denne effekten ble undertrykt av pertussis-toksinet ettersom konsentrasjonen og inkubasjonstiden økte. Dermed ser rollen til G-proteiner ut til å være nært knyttet til reguleringen av vesikulære transportprosesser [56,97,98].

cistanche mannlige fordeler

4.2. Lysosomal nedbrytning

Lysosomal hydrolyse av proteiner finner sted med deltakelse av et sett med lysosomale proteaser, samlet referert til som katepsiner. Den viktigste rollen i proteinnedbrytning tilskrives katepsinene B, H og L. Disse hydrolasene transporteres i form av proenzymer til tidlige endocytiske vesikler som involverer mannose-6-fosfatreseptoren og aktiveres etter hvert som de modnes. Delvis hydrolyse av proteiner skjer allerede i endosomer, men massiv nedbrytning finner kun sted i lysosomer. Immuno-cytokjemistudier viser at minst flere forskjellige populasjoner av endosomer og lysosomer, når det gjelder katepsinsammensetning, kan skilles i epitelcellene i den proksimale tubuli [99]. Nyere studier indikerer at fusjonen avalbumin-inneholdende endosomer med lysosomer avhenger av membranreseptorene til disse organellene. Proteinuri forekommer hos mus med lysosomal SCARB2/Limp-2 knockout, som tilhører familien av B-klasse rensende reseptorer, til tross for korrekt uttrykk og internalisering avalbuminreseptorer. Det ble funnet i disse musene som fluorescerende merketalbuminble effektivt absorbert etter intravenøs administrering, men kollokerte ikke med lysosomal cathepsin B og ble ikke nedbrutt. En lignende effekt ble også observert hos villtype mus med massiv albuminuri indusert av ipalbuminadministrering, noe som indikerer at på nivået av den proksimale tubulus, spiller den begrensede kapasiteten til lysosomal nedbrytning en viktigere rolle i utviklingen av albuminuri enn evnen til reabsorpsjon [100,101]. Studien til Nielsen et al. [102] avslørte at den lysosomale kapasiteten økes under proteinuri i en murin modell av fokal segmentell glomerulosklerose (FSGS), som støtter tidligere funn om at lysosomal fordøyelseskapasitet kan økes under proteinuri [99].

Mye av de eksperimentelle dataene tyder på at proteiner——inkludertalbumin-degraderes fullstendig i lysosomer til frie aminosyrer, som deretter transporteres gjennom den lysosomale og basolaterale membranen til blodet. I eksperimenter med isolerte, perfuserte proksimale tubuli av kanin og 125I-merkede proteiner, er nesten all perfusatradioaktivitet assosiert med deres katabolite2I-mono-tyrosin. Lignende resultater ble oppnådd ved måling av utstrømningen av radioaktivitet fra nyreseksjoner perfusert med radiomerkede proteinpreparater [26,47].

Resultatene fra studier på dette området er imidlertid ikke konsistente. Noen forfattere foreslår at lysosomal nedbrytning avalbuminer ikke komplett, og produktene er hovedsakelig polypeptidkjeder av varierende lengde, som returneres til lumen av tubuli og skilles ut i urinen. Osicka et al. [103,104] demonstrerte at betydelige mengder peptider avledet fra nedbruttalbuminfinnes i urinen etter intravenøs administrering av 3H-albumintil rotter. Imidlertid spesifiserte de ikke størrelsen på de observerte fragmentene i studien.

Lignende resultater ble oppnådd av Gudehithlu et al. [105] ved intravenøs administrering av 125I-merketalbumintil rotter. Urinproteiner ble utfelt med trikloreddiksyre og utsatt for gelfiltrering som muliggjorde bestemmelse av både fragmenter og helealbuminmolekyler. Små mengder innfødtalbumin(2 prosent ) og betydelige mengder av fragmentene (98 prosent ) med en molekylvekt på 5-14 kDa ble funnet i urin. Disse resultatene bekreftet også in vitro-eksperimenter på humane HK-2 proksimale tubuliceller og ex vivo ved bruk av perfuserte rottenyrer. Mengdenalbuminutskilt i form av hele molekyler og polypeptider var omtrent 70- ganger høyere enn verdiene som er bestemt så langt: Lavmolekylære fragmenter avalbumini urin ble også funnet i studier på rotter med diabetes forårsaket av streptozotocinadministrasjon [35].

Disse avvikene kan være relatert til bruk av radioimmunologiske metoder i tidligere studier som ikke oppdager polypeptidfragmenter som mangler spesifikke epitoper til de påførte antistoffene, noe som kan skje i tilfelle avalbuminnedbrytningsprodukter. Det er verdt å merke seg at slike mengder avalbuminutskilles i urin vil tilsvare mengden av filtrertalbuminmed antagelsen om et relativt stort GSC, som diskutert ovenfor.

Nyere studier tyder på atalbuminfragmenter observert i urin er det ikkenyrekatabolitter, men er effekten av fri glomerulær filtrasjon, som unnslipper den tubulære resorpsjonen på en måte som ikke er anerkjent før nå. Både i kontrollmus så vel som hos mus med cubilin eller megalin knockout, hovedsakelig lavmolekylæralbuminmetabolitter ble funnet i urinen etter 125Ialbuminadministrasjon. Hemmingen av tubulær endocytose påvirket ikke formen avalbuminfinnes i urinen. Generering av lavmolekylærealbuminfragmenter ble også observert i plasma [106].

4.3. TransCytose

Transcytoses rolle som en alternativ måte å internalisere påalbuminmålretting ble foreslått av Russo et al. i 2009[33]. I sin studie, ved hjelp av elektronmikroskopi og kolloidalt gull-merketalbumin, observerte forfatterne tilstedeværelsen avalbuminikke bare i lysosomer, men også i store vesikler med en diameter på rundt 500 nm. Disse strukturene forekom gjennom hele cellen og ble ofte smeltet sammen med invaginasjonen av den basolaterale membranen, og frigjorde innholdet i det peri-tubulære nettverket av kapillærkar. Integriteten til molekylene ble kontrollert ved hjelp av antistoffer rettet mot ulikealbuminfragmenter. Forfatterne foreslår sameksistensen av to intracellulære mekanismeralbuminsortering avhengig av integriteten til molekylene. Intakte proteinmolekyler går tilbake til sirkulasjonen gjennom en rask og effektiv transcytose, mens en liten del av molekylene som viser strukturelle endringer transporteres til lysosomer, hvor de ifølge den klassiske modellen brytes ned til aminosyrerester og i denne formen returnerer de. til opplaget [33,38]. Modellen vakte mange kontroverser. Motstandere av denne teorien, som tar i betraktning mange års mikroskopisk undersøkelse av proksimale tubuliceller, undergraver eksistensen av disse typene vesikler og muligheten for deres fusjon med den basolaterale membranen. De antyder at strukturene som er observert er et resultat av artefakter relatert til vevsfiksering ved nedsenking. Metoder basert på perfusjon, ansett for å være optimale, har blitt brukt så langt [41,107l. På den annen side indikerer nyere studier på nefrotiske mus med podocin, megalin og cubilin knockout at endocytose, avhengig av disse reseptorene, ikke er signifikant for å opprettholdealbuminhomeostase. Til tross for total hemming av reabsorpsjon avhengig av disse reseptorene, plasmaalbuminnivåene forble de samme [108].

cistanche mannlige fordeler

5. Konklusjoner

Nyren er ansvarlig for omtrent 10 prosent avalbuminbassenget kataboliseres daglig. Denne fraksjonen er signifikant for homeostase. Mulige nyrefunksjonsavvik, i utgangspunktet forårsaket av pågående skade på glomeruli, kan til slutt føre til alvorlig svikt i dette organet og følgelig til irreversibel tubulær skade. Den sekundære toksisiteten tilskrives dysregulering av epitelcellefunksjoner på grunn av proteinoverbelastning under forhold med overdreven endocytose i proksimale tubuli [10].Nyrekatabolisme av proteiner inkluderer filtrering i glomerulus, adsorpsjon og endocytose i proksimale tubuli, og intracellulær hydrolyse eller transcytose av absorberte molekyler.

Den allment aksepterte modellen antar et relativt lavt nivå av glomerulæralbuminfiltrering på grunn av dens relativt store størrelse og lave isoelektriske punkt, effektiv reabsorpsjon ved endocytose, som involverer megalin- og cubilinreseptorer, vesikulær transport til lysosomer og hydrolyse til enkelte aminosyrerester. I denne modellen er det kun en ubetydelig mengdealbuminskilles ut i urinen, og nedbrytningsprodukter kommer for det meste tilbake til sirkulasjonen.

Studiene som har blitt utført det siste tiåret ga mange uventede observasjoner som dramatisk kan endre syn på temaetnyrealbuminkatabolisme. Alternative mekanismer som påvirker både det kvantitative og kvalitative bildet av denne prosessen kommer frem fra dem. Nye studier tyder blant annet på detalbuminpermeasjon kan oppstå med {{0}} ganger høyere utbytte enn antydet av tidligere studier. Den foreslåtte verdien av GSC vil da være 0.04, ikke under 0.001 som i den nåværende aksepterte modellen [33]. Andre kontroverser gjelder graden av lysosomal nedbrytning avalbuminog retningen for utskillelse av metabolitter. Noen observasjoner støtter oppfatningen om at lysosomal proteolyse avalbuminproduserer hovedsakelig polypeptider med en molekylvekt på 5-14 kDa, som i stor grad resirkuleres til lumen av tubuli og skilles ut i urinen. Rapporter om fenomenetalbumintranscytose er også overraskende. Denne mekanismen vil forklare effektiv absorpsjon og transport av større mengder filtrertalbumin. Samtidig antyder disse rapportene at proksimale tubulidysfunksjoner hovedsakelig bidrar til albuminuri i forløpet av ulike sykdommer, og ikke, som tidligere antatt, glomerulopatier. Gjeldende konsepter og nye funn angående nyrealbuminhåndtering er oppsummert i figur 2.

Nye rapporter har utløst en heftig diskusjon i vitenskapens verden. Hvis bekreftet i videre studier, kan de endre synet på mekanismen tilalbuminhomeostase og patomekanismene til sykdommer assosiert med albuminuri, slik som nefrotisk syndrom,nyresvikt mot hypertensjon, diabetisk nefropati og kardiovaskulære sykdommer.

Det er verdt å nevne at en rekke data innen proksimal tubulær reabsorpsjon, lysosomal metabolisme og intracellulær prosessering har blitt samlet inn under grunnleggende studier på strukturen til nyreepitelceller. Prestasjonene har blitt oppsummert i flere utmerkede anmeldelser [109-112].

cistanche mannlige fordeler

6. Perspektiver

Tatt i betraktning tilgjengelige data, mener vi at alternative modeller ikke er godt dokumentert så langt og utviklingen av nye terapeutiske strategier bør baseres på det i dag aksepterte konseptet.

For å verifisere betydningen av i dag aksepterte og alternative konsepter er det nødvendig med ytterligere undersøkelser. Utvikling av nye dyremodeller og mer detaljerte kliniske studier, som involverer relevante molekyler, som glomerulære proteiner, endocytiske reseptorer, vesikulære transportører og andre endosomale/lysosomale proteiner er berettiget.

Referanser

1. Evans, TWReview-artikkel:Albuminsom en legemiddelbiologisk effekt avalbuminikke relatert til onkotisk trykk. Aliment.Pharmacol. Ther. 2002, 16 (Suppl.5), 6-11. [CrossRef] [PubMed]

2. Vincent, JL Relevans avalbumini moderne intensivmedisin.Best. Prak. Res. Clin.Anaesthesiol.2009, 23,183-191. [CrossRef] [PubMed]

3. Miller, A.;Jedrzejczak, WWAlbumina—Funkcje biologiczne og znaczenie kliniczne. Postepy Hig. Med. Dosw. 2001,55,17-36.

4. Peters, JTA Alt omAlbumin: Biokjemi, genetikk og medisinske applikasjoner; Academic Press: San Diego, CA, USA, 1996.

5. Artali, R.; Bombieri, G; Calabi, L.; Del Pra, A. En molekylær dynamikkstudie av humant serumalbuminbindingssteder. Farmaco 2005, 60, 485-495.[Crossref]

6. Quinlan, GJMartin,GS;Evans, TWAlbumin: Biokjemiske egenskaper og terapeutisk potensial.Hepatology 2005,41,1211-1219. [CrossRef]

7. Nicholson, JP; Wolmarans, MR; Park, GR Rollen tilalbuminin criticalillness.Br.J.Anaest.2000,85,599-610.[CrossRef] [PubMed]

8. Powers, KA;Kapus, A.;Khadaroo, RG;He,R.; Marshall, JC; Lindsay, TF; Rotstein, ODTtjuefem prosentalbuminforhindrer lungeskade etter sjokk/gjenoppliving. Crit. Care Med.2003,31,2355-2363.[CrossRef][PubMed]