Hvernig hefur bráð nýrnaskaði áhrif á lungnafrumur?

Fyrir frekari upplýsingar:ali.ma@wecistanche.com

Hluti Ⅱ: Oxunarálag í kjölfar bráðs nýrnaskaða veldur truflun á lungnafrumum cilia og losun þeirra í berkju- og lungnaskolunarvökva og lungnaskaða, sem versna af Idh2 eyðingu

Yong Kwon Hana, Ji Su Kim, Gwan Beom Leea, Jae Hang Lim, Kwon Moo Park

Bráður nýrnaskaði(AKI) veldur skaða á fjarlægum líffærum, sem er alvarlegt áhyggjuefni hjá sjúklingum með AKI (Bráður nýrnaskaði). Nýlegar rannsóknir hafa sýnt fram á að fjarlæg líffæraskaði tengistoxunarálagaf líffærum og skemmdum á cilium, frumulíffæri sem byggir á axoneme. Hins vegar er hlutverkoxunarálagog cilia skemmdir í AKI (Bráður nýrnaskaðiÁ eftir að skilgreina lungnaskaða af völdum ). Hér könnuðum við hvort AKI (Bráður nýrnaskaði)-völdum lungnaskaða tengist hvatberumoxunarálagog truflun á cilia í lungnafrumum. AKI (Bráður nýrnaskaði) var framkallað í isocitrat dehýdrógenasa 2(Idh2, hvatbera andoxunarensím)-eydd(Idh2-/) og villigerð (Idh2 plús 7) músum afnýrublóðþurrð-endurflæði (IR). Hópur músa var meðhöndlaður með Mito-TEMPO, hvatberasértæku andoxunarefni.NýraIR olli lungnaskaða, þar með talið þykknun lungnaskila, skaða á lungnablöðrum og uppsöfnun daufkyrninga í lungum og aukinn próteinstyrkur og heildarfjöldi frumna í berkju- og lungnaskolum (BALF). Auk þess,nýruIR olli sundrun lungnaþekjufrumna cilia og losun brota í BALF, nýrna IR jók einnig framleiðslu á ofuroxíði, lípíð peroxun, og hvatbera og kjarna DNA oxun í lungum og minnkaði IDH2 tjáningu. Lungoxunarálagog meiðsli reiddust á gráðunýrumeiðsli, Idh2 eyðing versnaði lungnaskaða af völdum IR af nýrum. Meðferð með Mito-TEMPO veiklaðri lungnaskaða af völdum IR í nýrum, með meiri dempun hjá Idh2-7-en Idh2 plús/plús músum. Gögnin okkar sýna að AKI (Bráður nýrnaskaði)veldur truflun á cilia og skemmir frumur í gegnumoxandistreituí lungnaþekjufrumum, sem leiðir til losunar truflaðra brjóstholsbrota í BALF.

nýrnasjúkdómur: AKI (bráður nýrnaskaði)

Smelltu til Cistanche fyrir bráða nýrnaskaða og cistanche tubulosa kosti og aukaverkanir

SMELLTU HÉR TIL AÐ HLUTA Ⅰ

Idh2 eyðing eykur lungnaskaða af völdum IR nýrna.

Að lokum könnuðum við hlutverk IDH2 á lungnaskaða af völdum IR af nýrum. Til að skilgreina hlutverk IDH2 á lungumoxunarálagog lungnaskaða við aðstæður þar sem engin eða lágmarks munur á nýrnaskaða var, framkölluðum við 35 mín af nýrnablóðþurrð fylgt eftir með 4 klst endurflæði í kvenkyns Idh2-/- og Idh2 plús/músum miðað við tvo punkta; 1) kvenkyns mýs eru minna næm fyrir IR áverka á nýrum og 4 klst endurflæði veldur minna alvarlegum nýrnaskaða en 24 klst endurflæði [3,39,40]. Eins og mátti búast við. 35 mínútur af blóðþurrð og 4 klst endurflæði jók BUN styrk í bæði Idh2~/og Idh2 plus / músum án marktæks munar á BUN milli Idh2-/ og Idh2/ plús músa (Mynd 7A). Hins vegar, lungnaskaðar, þ.mt aukinn íferð daufkyrninga og þykknun á lungnablöðrum, var meiri í Idh2-7-músum en Idh2 plús 7 plús músum (Mynd 7B). Í samræmi við vefjaskemmdir voru um það bil 58,5 prósent próteinstyrkur og 37,8 prósent heildarfrumufjöldi í BALF af Idh2-/- músum hærri en í BALF af Idh2 plús/plús músum (mynd 7C og D). Enginn marktækur munur á BUN og lungnaskaða milli Idh2-/músa og Idh2 plús/plús músa sást eftir sýndaraðgerð (Mynd 7A-D). Þessar niðurstöður benda til þess að skortur á IDH2 geninu, andoxunarensími hvatbera, versni lungnaskaða af völdum IR af nýrum.

Til að staðfesta enn frekar hlutverk IDH2 og hvatberaoxunarálagánýruIR af völdum lungnaskaða, við metum hvort Mito-TEMPO hamli aukningu próteinstyrks og frumufjölda í BALF eftir nýrna IR. Mító-TEMPO meðferð kom í veg fyrir aukningu á próteinstyrk og heildarfrumufjölda eftir IR í nýrum í bæði Idh2-/músum og Idh2 plús/plús músum. Þessi forvarnir voru meiri í Idh2-/-músum en í Idh2 plús / músum (um það bil 32,2 prósent í Idh2 plús / og 38,6 prósent í Idh2-/- í próteinstyrk í BALF og 8,4 prósent í Idh2 plús / plús og 35,4 prósent í Idh2-7-samanlagt frumufjölda í BALF) (Mynd 7C og D). Mito-TEMPO minnkaði BUN gildi lítillega í báðum músum, en þetta var ekki tölfræðilega marktækt (Mynd 7A) . Þessar niðurstöður benda til þess að IDH2 gegni mikilvægu hlutverki í lungnaskaða af völdum IR-nýrna.

Mynd.7. Meiri lungnaskaði eftir nýrna-IR í Idh2-/-músum en í Idh2 plus / plus músum og meiri forvarnir gegn lungnaskaða af völdum IR af nýrum af völdum Mito-TEMPO í Idh2-/- mýs en í Idh2 plús /mýs.Kvenkyns Idh{{0}}eydd (dh2-7) og villigerð (Idh2 plús /) gotbörn fengu 35 mínútur af tvíhliða nýrnablóðþurrð. Sumum músum var gefið Mito-TEMPO(Mito-T,0,7 mg/kg BW, IP.)17 og 1 klst. fyrir blóðþurrð, tvisvar. Lungum, BALF og blóði var safnað 4 klst. eftir blóðþurrð. (A) BUIN í plasma var mælt eins og lýst er í Efni og aðferðum (n =4). (B)Lungnavefur sem er fastur fyrir gegnflæði var skorinn í 3-um þykka hluta, sem síðan voru settir í H&E-litun (n= 3). (C. D) Próteinstyrkur og heildarfrumufjöldi í BALF var mældur eins og lýst er í Efni og aðferðum (n =4). Niðurstöður eru gefnar upp sem meðaltal ± SEM (n =3-4).

Nýra IR jók marktækt 4-HNE tjáning í lungum í bæði Idh2-/-og Idh2 plús /músum 4 klst. eftir nýrnablóðþurrð, og þessi aukning var meiri hjá Idh2-/músum en í Idh2 plús / plús mýs (bls<0.001)(fig.8a and="" b).="" mito-tempo="" prevented="" the="" increase="" in="" 4-hne="" expression="" in="" both="" mice(37.5="" %="" in="" idh2+/and="" 28.4="" %="" in="" idh2-/)(fig.8c="" and="" d).="" there="" were="" no="" significant="" differences="" in="" 4-hne="" expression="" between="" sham-operated="" idh2+/+="" and="" idh2-/mice="" (fig.="" 8a="" and="" b).="" superoxide="" levels="" in="" the="" lungs="" were="" greater="" in="" idh2-/="" mice="" than="" in="" idh2+/="" mice=""><0.001)(fig.8e).mito-temporeduced superoxide="" levels="" in="" both="" mice(p="0.052" in="" idh2+/+="" and="" p="0.001" in="" idh2-/-).this="" reduction="" was="" greater="" in="" idh2-/-mice="" than="" in="" idh2+/+="" mice="" (approximately="" 11.6="" %="" in="" idh2+/+and="" 27.2="" %in="" idh2-7-)(fig.8e).the="" levels="" of="" 4-hne="" in="" balf="" increased="" in="" both="" idh2-/-mice="" and="" idh2+/+="" mice,="" with="" a="" greater="" increase="" in="" idh2-/mice="" than="" inidh2+/+=""><0.001)(fig.8f and="" g).="" mito-tempo="" prevented="" the="" increase="" in="" 4-hne="" expression="" in="" both="" mice="" (14.9="" %="" in="" idh2+/+and="" 45.6="" %="" in="" idh2-/)(fig.8f="" and="" g).="" next,="" we="" determined="" the="" levels="" of="" arl13b,="" ac-α-tubulin,="" and="" α-tubulin="" in="" balf.="" kidney="" ir="" induced="" increases="" in="" arl13b,="" ac-α-tubulin,="" and="" α-tubulin="" expression="" in="" balf;="" these="" increases="" were="" also="" greater="" in="" idh2-7mice="" than="" in="" idh2+/+="" mice(fig.="" 8h-k).="" mito-tempo="" inhibited="" kidney="" ir-induced="" increases="" in="" the="" expression="" of="" arll3b,="" ac-α-tubulin,="" and="" α-tubulin="" in="" the="" balf,="" and="" these="" inhibitions="" were="" also="" greater="" in="" the="" idh2-/-mice="" than="" in="" the="" idh2+/t="" mice="" (approximately="" 16.7%="" in="" idh2+/+="" and70.4%inidh2-/in="" arll3b;33.5%in="" idh2+/+="" and="" 51.7="" %inidh2-/-in="" ac-α-tubulin;="" 39.9="" %="" in="" idh2+/+="" and="" 52.5="" %="" in="" idh2~/-in="" α-tubulin)(fig.8h-k).="" these="" results="" indicate="" that="" the="" deletion="" of="" idh2="" augmented="" kidney="" ir-induced="" lung="" injury="" by="" increasing="" mitochondrial="">oxunarálag.

Mynd.8. Stærra lungaoxunarálagog cilia skaða eftir nýrna IR í Idh2-/- músum en í Idh2 plús / plús músum og meiri fyrirbyggjandi fyrir streitu og skemmdir af völdum Mito-TEMPO í Idh2-7músum en í Idh27 músum.Kvenkyns Idh{{0}}eydd(Idh2-7-) og villigerð (Idh2 plús 7 plús ) gotbörn fóru í annað hvort 35 mínútur af tvíhliða nýrnablóðþurrð (isch) eða sýndaraðgerð. Sumum músum var gefið annað hvort Mito-TEMPO (Mito-T, 0,7 mg/kg BW,ip) eða burðarefni 17 og 1 klst. fyrir blóðþurrð, tvisvar. Lungum og BALF var safnað 4 klst. eftir blóðþurrð.(AD,F,G)4-HNE tjáning í lungnavef og BALF var metið með Western blot greiningu (n =3-4). GAPDH var notað sem hleðsla stjórna. Þéttleiki böndanna var mældur með ImageJ hugbúnaðinum. (E) Magn ofuroxíðs í lungnavef var mælt (n=4). (FK)4-HNE, Arl13B, ac- -túbúlín (ac- -tub) og -túbúlín (-tub) tjáning í BALF voru greind með Western blotting (n =4 ). Þéttleiki banda var mældur með ImageJ hugbúnaðinum. Niðurstöður eru gefnar upp sem meðaltal ± SEM (n=4).

4. Umræður

Í þessari rannsókn greinum við frá því að lungnaskaðar af völdum IR af nýrum versni við eyðingu Idh2 og að meðferð með andoxunarefnum í hvatberum dregur úr lungnaskaða af völdum IR af nýrum. Að auki veldur IR truflun á cilia í lungnafrumum í gegnumoxunarálag, og truflun á brjóstholsbrotum og próteinum sem myndast losna í BALF. Mikilvægt er að komið er í veg fyrir þessa truflun á cilia með hvatberasértækri andoxunarmeðferð. Aftur á móti eykur Idh2-eyðing truflun á IR-örvuðum lungnafrumum í nýrum. Þessar upplýsingar benda til þess að IR í nýrum skerði redoxjafnvægið í lungnafrumum á blóðþurrðartímaháðan hátt, sem leiðir tiloxunarálagaf lungnavef og truflun á cilia. Þar að auki, truflun á cilia, að minnsta kosti að hluta, felur í sér AKI (Bráður nýrnaskaði)-völdum lungnaskaða. Eftir því sem við best vitum er þetta fyrsta skýrslan sem sýnir fram á að AKI (Bráður nýrnaskaði)veldur truflun á cilia í lungnafrumum með því aðoxunarálag, og truflun á brjóstholsbrotum og próteinum sem myndast losna í BALF. Þessar niðurstöður benda til þess að forvarnir gegn truflunum á cilia gæti verið ný aðferð til að meðhöndla AKI (Bráður nýrnaskaði)-tengt ALI. Að auki benda þessi gögn til þess að hægt sé að nota prótein og brot úr brjósthimnu í BALF sem vísbendingar um lungnaskaða.

Skaðar á fjarlægum líffærum af völdum IR í nýrum er flókið ferli þar sem fjölmargir þættir taka þátt [4,8,41,42]. Nokkrar rannsóknir hafa sýnt að ROS ogoxunarálagstuðla að fjarlægum líffæraskaða í kjölfar nýrnaskaða [4,8,41]. Við lungnaskaða í kjölfar IR nýrna hefur verið lagt til að daufkyrninga, sem síast inn í lungun, virki sem helstu ROS-framleiðandi frumur í lungum í kjölfar örvunar frumeinda sem myndast í skaða nýranu. Þessi framleiðsla á ROS veldur síðan frekari ROS aukningu í lungum með virkjun ROS-framleiðandi kerfisins og hömlun á ROS hreinsunarkerfinu, eða bæði [5,43]. Nýlega, Hepokoski, M. o.fl. greint frá því að utanfrumu uppsöfnun nýrna hvatbera DAMPs sé af völdum AKI (Bráður nýrnaskaði), hefur áhrif á efnaskiptaferli lungna og veldur truflun á starfsemi hvatbera [42]. Í þessari rannsókn fundum við aukna íferð daufkyrninga inn í lungun eftir IR í nýrum, allt eftir blóðþurrðartíma í nýrum, þ.e. alvarleika IR áverka í nýrum. Við komumst líka að því að IR í nýrum eykur súperoxíðmyndun, lípíðperoxun og DNA oxun í fjölmörgum lungnavefjum, þar á meðal millivefs lungnablöðrum, lungnablöðrum og þekjuvef í öndunarvegi. Þar að auki fundum við lækkun á IDH2 tjáningu í lungnavef eftir nýrna IR. Þessar upplýsingar benda til þess að lungnafrumur verði fyriroxunarálagá eftirnýruIR og að þetta hafi aukistoxunarálag, þar með talið hvatbera lungnafrumna, getur valdið frumu- og vefjaskemmdum og truflun á starfsemi. Ennfremur dregur úr hvatberasértæk andoxunarefnismeðferð lungnaskaða af völdum IR nýrna og hindrar súperoxíðmyndun og oxun lípíða og DNA í lungum.

nýrnasjúkdómur: oxunarálag á nýru

IDH2 hvatar oxandi afkarboxýleringu ísósítrats í -ketóglútarat í hvatberum, samfara lækkun NADP í NADPH [31,32,35,44]. NADPH er uppspretta minnkandi jafngilda fyrir bæði þíóredoxín og glútaþíonkerfi peroxíð afeitrunar [31,32,35,44,45]. Nýlega hafa Park o.fl. greint frá því að Idh2 skortur eykur næmni fyrir eiturverkunum á lungum af völdum akróleins í Lewis lungnakrabbameinsfrumum og músum með truflun á afoxunarjafnvægi hvatbera, sem leiðir til hvatberaoxandistreituog apoptosis [31]. Í þessari rannsókn komumst við að því að IR í nýrum dró úr IDH2 tjáningu í lungum og að Idh2 eyðing í músum jók lungnaskaða af völdum IR í nýrum ogoxunarálag. Að auki minnkaði andoxunarefni hvatbera lungnaskaða og lungnaoxunarálagmeð meiri fækkun á Idh2-eyddum músum en hjá villigerðum gotfélaga. Þessar upplýsingar benda til þess að lungnaskaðar af völdum IR af nýrum tengist skertri IDH2 virkni og í kjölfarið aukningu á hvatberumoxunarálag. Þar að auki getur verið kynjamunur á lungnaskaða og lungumoxunarálag(ath. mynd. 1 og 7). Hins vegar, þó við fundum meiri lungnaskaða ogoxunarálagog meiri verndandi áhrif Mito-TEMPO hjá kvenmúsum með Idh2-skort en í kvenmúsum af villigerð, á svipuðum BUN-gildum eftir nýra (aftur á móti, við svipaða nýrnaskaða), sem tengist Ekki er víst að alvarleiki nýrnaskaða sé algjörlega hunsaður vegna þess að lungnaskaða er háð nýrnaskaða. Þessu getur verið svarað með notkun lungnasértækra andoxunarefnagjafa eða lungnafrumusértækra skilyrtra höggdýra.

Lengd brjósthols í frumum er breytileg við bæði lífeðlisfræðilegar og meinalífeðlisfræðilegar aðstæður. Nýlegar rannsóknir hafa sýnt að óeðlileg breyting á lengd cilia tengist þróun og framgangi ýmissa sjúkdóma og cilia eru tengd starfsemi hvatbera [17-20,43,46,47]. Við lífeðlisfræðilegar aðstæður verður breyting á lengd cilia annaðhvort með endurupptöku eða lengingu á eðlilegum frumuhring [48-51]. Uppsog er eðlilegt ferli þar sem frumur draga cilium inn í frumuna meðan á framgangi stendur frá GO/Gl fasa yfir í S til G2 fasa frumuhringsins og algjört endurupptöku cilia á sér stað fyrir mítósu [48-51]. Nýlegar rannsóknir hafa sýnt að stytting á lengd cilia stafar af frumuskaða [17-20,46,52]. Í fyrri rannsóknum komumst við að því að AKI (Bráður nýrnaskaði)veldur truflun á cilia í nýrnapíplulaga þekjufrumum vegnaoxunarálag[18-20]. Ennfremur komumst við að því að IR-skaðar í lifur veldur afmæðingu á frumhlífum í píplufrumum fjarlægra nýrna vegnaoxunarálaginnnýrupíplufrumur og að komið sé í veg fyrir þessa afföllun með andoxunarmeðferð [20]. Þar að auki virkjar aðal cilia skortur á þekjuvef yfir í mesenchymal umskipti, sem er mikilvægt fyrir framgang bandvefsmyndunar [53], sem gefur til kynna að cilia tengist framgangi viðbragða eftir meiðsli. Í þessari rannsókn komumst við að því að IR í nýrum veldur truflun á lungnafrumum cilia, og þessi trufluðu ciliary brot eru losuð í BALF. Að auki jók Idh2 eyðing AKI (Bráður nýrnaskaði)-framkallað truflun á cilia, en Mito-TEMPO meðferð kom í veg fyrir nýrna IR-framkallaða lungna cilia skaða, með meiri fyrirbyggjandi áhrifum í Idh2-/músum en í Idh2 plus/plus músum. Að auki komumst við að því að sameindir sem innihalda BALF eru mjög oxaðar og Mito-TEMPO inndæling dregur úr oxun BALF innihalds. Þess vegna veltum við því fyrir okkur að ROS ogoxunarálagvaldið truflun á cilia. Til stuðnings þessu, í fyrri rannsóknum, komumst við að því að hár styrkur vetnisperoxíðs truflar cilia í nýrnapíplufrumum [18].

Lungað er venjulega hreyfanlegur vefur sem er ríkur í cilia og truflun á öndunarhlífum er tengd skertri úthreinsun slímhúð, brjóstsýkingum og sífelldri eyðileggingu lungnabyggingar [54]. Á apical svæði berkju, hafa brjóstfrumur mikið hvatbera til að framleiða ATP fyrir hreyfingu brjósthola [13]. Rannsóknir hafa greint frá því að hvatberaskemmdir í ciliated frumum veldur truflun á starfsemi bæði cilia og lungnafrumna, sem getur leitt til gnægðs ROS [55,56]. Nokkrar rannsóknir hafa greint frá því að skert gangverki hvatbera og skemmdir í hvatberum tengist lungnasjúkdómum [56,57]. Í þessari rannsókn komumst við einnig að því að IR í nýrum veldur óeðlilegri aukningu á súperoxíðmyndun og hvatberaklofi í lungum. Að auki fundum við aukningu á brjóstholsbrotum og próteinum í BALF af IR músum í nýrum. Þess vegna veltum við því fyrir okkur að deciliation tengist, að minnsta kosti að hluta, við AKI (Bráður nýrnaskaði)-framkallað ALI. Hins vegar gátum við ekki greint hvaða tegundir cilia eru truflaðar og hvaða frumur eru helstu frumur sem losa brjóstfrumnabrot meðal lungnafrumna vegna skorts á sérstökum merkjum um frum- og hreyfihlífar og vefjafræðilegar rannsóknir. Hægt er að yfirstíga þessa takmörkun í viðbótartilraunum með því að nota lungnasérhæfð lyfjagjafakerfi eða lungnasértæka brjóstholsuppruna tengda genamiðun. Hins vegar sýna gögn okkar greinilega að AKI (Bráður nýrnaskaði)-tengt ALI tengist truflun á cilia ogoxunarálagaf lungnafrumum.

meðferð við bráðum nýrnaskaða og bættri nýrnastarfsemi: cistanche

Viðurkenningar

Þessi rannsókn var studd af styrk frá National Research Foundation of Korea (NRF)(NRF-202OR1A2C2006903, MIST) styrkt af vísinda- og upplýsingatækniráðuneytinu(MIST) og styrk frá Kóreu heilbrigðistækni R&D Project ( HI15C0001) í gegnum Kóreu Health Industry Development Institute (KHIDD styrkt af heilbrigðis- og velferðarráðuneytinu, ríkisstjórn Kóreu.

Heimildir

[1] F. Fani, o.fl., Nýlegar framfarir í sjúkdómsvaldandi aðferðum blóðsýkingartengdrarbráðum nýrnaskaða, J. Nephrol.31 (2018)351-359.

[2] HSJang, o.fl., Virkjun ERK flýtir fyrir viðgerð á nýrnapíplum þekjufrumum, en það hindrar framgang bandvefsmyndunar í kjölfar blóðþurrðar/endurflæðisskaða, Biochim. Lífeðlisfræði. Acta 1832 (2013)1998-2008.

[3] KMPark, A. Chen, JVBonventre, Forvarnir gegnnýrustarfsemi áverka af völdum blóðþurrðar/endurflæðis og JNK, p38 og MAPKkínasavirkjun með fjarlægri blóðþurrðarformeðferð, J. Biol. Chem.276(2001)11870-11876.

[4] S. Faubel, CL Edelstein, Mechanisms and mediators of lung injury afterbráðum nýrnaskaða, Nat. Séra Nephrol. 12 (2016)48-60.

[5] SA Lee.M. Cozzi. EL.Bush. H, Rabb.Fjarlæg líffæravandamál íbráðum nýrnaskaða: umsögn, Am. J. Kidney Dis.72(2018)846-856.

[6] LE White, HT. Hassoun, Bólgueyðingarferli líffæravíxlunar meðan á blóðþurrð stendurbráðum nýrnaskaða, Internet J.Nephrol. 2012 (2012),505197.

Athugið:ofangreint er ekki fullur tilvísunarlisti