Koagulation, proteasaktiverade receptorer och diabetisk njursjukdom: lärdomar från möss med ENOS-brist

Endotel kväveoxidsyntas(eNOS) dysfunktion är känd för att förvärra utvecklingen och prognosen fördiabetisk njursjukdom(DKD). En av mekanismerna genom vilka detta uppnås är att låga eNOS-nivåer är förknippade med hyperkoagulerbarhet, vilket främjar njurskada. I den yttre koagulationskaskaden förvärrar vävnadsfaktorn (faktor III) och nedströms koagulationsfaktorer, såsom aktiv faktor X (FXa), inflammation genom aktivering av de proteasaktiverade receptorerna (PAR). Nyligen har det visat sig att avsaknaden av eller minskat eNOS-uttryck hos diabetiska möss, som en modell av avancerad DKD, ökar njurvävnadsfaktornivåerna och PAR1 och2 uttryck i deras njurar. Dessutom farmaceutisk hämning eller genetisk deletion av koagulationsfaktorer eller PARförbättrad inflammation vid DKDhos möss som saknar eNOS. I den här recensionen sammanfattar vi förhållandet mellan eNOS, koagulation och PAR och föreslår ett nytt terapeutiskt alternativ för hantering avpatienter med DKD. 

Nyckelord: diabetisk glomeruloskleros; faktor Xa; inflammation; vävnadsfaktor

KLICKA HÄR FÖR ATT FÅ NATURLIGT EKOLOGISKT CISTANCHE-EXTRAKT MED 25% ECHINACOSIDE OCH 9% ACTEOSIDE FÖR NJURFUNKTION

Supportive Service Of Wecistanche - Den största cistanche-exportören i Kina:

E-post:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel:+86 15292862950

Handla för fler specifikationer:

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

Introduktion

Antalet patienter meddiabetisk njursjukdom(DKD) ökar världen över (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD är en av de främsta orsakerna till dödlighet hos patienter med diabeteskomplikationer (Afkarian et al. 2013). Dessutom är DKD progressiv och är den främsta orsaken tillnjursjukdom i slutstadietkrävernjurersättningsterapi(Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). I Japan,Diabetisk nefropatistår för mer än 39 % av nya dialyspatienter (Nitta et al. 2020). Därförutveckling av nya terapeutiska medelalternativ krävs för att hantera patienter med DKD.

Det finns ett ökande intresse för koagulationssystemets roll iDKD patogenes.Hyperkoagulerbarhetär förknippad med DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). En förhöjd fibrinogennivå i blod visades vara associerad med låg uppskattad glomerulär filtrationshastighet, hög proteinuri och allvarlig histologisk skada, och det var en prediktor för utvecklingen till njursjukdom i slutstadiet (Dalla Vestra et al. 2005; Pan et al. al. 2018; Zhang et al. 2018). Vissa studier har visat en korrelation mellan nivån av D-dimer, en fibrinnedbrytningsprodukt, och njurfunktion vid DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Hyperkoagulabilitet vid DKD bestäms sannolikt av flera faktorer. Till exempel aktiverar renin-angiotensin-aldoste-ronsystemet vävnadsfaktor (TF, faktor III) och ökar trombotiska händelser (Dielis et al. 2005). Annars är hyperglykemi, dyslipidemi, inflammation eller endoteldysfunktion involverade i det protrombotiska tillståndet under DKD-patogenes (Goldberg 2009).

Endotelial dysfunktion finns i DKD som utvecklas till mikrovaskulära komplikationer (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Nedsatt endotelial kväveoxidsyntas (eNOS)-produktion eller minskad eNOS-aktivitet (t.ex. nedsatt eNOS-fosforylering) är ett kännetecken för endotelial dysfunktion vid DKD (Nakagawa et al. 2011; Cheng et al. 2012). Vi har visat att en förlust av eNOS-uttryck var kopplad till höjningen av TF-nivån och aktiviteten i det yttre koagulationssystemet (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), vilket är nära förknippat med trombotiska händelser hos patienter med kronisk njure sjukdomar (Kolachalama et al. 2018).

Förutom den förhöjda risken för trombotiska händelser, medierar koagulationsproteaser, såsom aktiv faktor FVII (FVIIa), aktiv faktor (FXa) och trombin, som finns i den yttre koagulationskaskaden, vävnadsskada genom en proteasaktiverad receptor ( PAR)-beroende mekanism (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). I denna recension sammanfattar vi resultaten från diabetiska möss som saknar eNOS och diskuterar förhållandet mellan koagulations-PAR-vägen, eNOS-nivåer och DKD-patogenes.

Vävnadsfaktor/proteasaktiverade receptorer

Vävnadsfaktor (TF), känd som faktor III, är ett 47 kDa transmembranprotein som interagerar med faktor VII (FVII) (Grover och Mackman 2018). TF/FVIIa-komplexet är en aktivator av den yttre koagulationskaskaden och katalyserar aktiveringen av FX och FIX. FXa och aktiverad kofaktor V (FVa) bildar ett protrombotiskt komplex som genererar trombin. Slutligen omvandlar trombin fibrinogen till fibrin, vilket resulterar i bildandet av tromber (Grover och Mackman 2018). TF uttrycks i både vaskulära glatta muskelceller och adventitiella fibroblaster. Under inflammatoriska tillstånd induceras dess uttryck i endotelceller eller cirkulerande celler såsom monocyter (Østerud och Bjørklid 2006).

Proteasaktiverade receptorer (PAR) är medlemmar av den G-proteinkopplade receptorsuperfamiljen, som omfattar fyra PAR-proteiner (PAR1-4). PAR genomgår klyvning av proteaser vid den N-terminala änden och aktiveras vid bindning till en ny N-terminal innehållande en bunden ligand. De fyra medlemmarna av PAR (PAR1-4) aktiveras av specifika koagulationsproteaser: TF- och FVIIa-komplexet aktiverar PAR2, faktor Xa aktiverar både PAR1 och PAR2, och trombin aktiverar PAR1, PAR3 och PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier och Ruf 2012; Zhao et al. 2014). Förhållandet mellan TF, koagulationsproteaser och PAR visas i Fig. 1.

PAR är kända för att vara brett uttryckta i njurceller och är involverade i patofysiologin för njurskada. Både PAR1 och PAR2 uttrycks i glomerulära endotelceller, mesangialceller och tubulära njurceller härledda från människa eller mus; PAR2, PAR3 och PAR4 uttrycks i humana podocyter; PAR1, PAR3 och PAR4 uttrycks i murina podocyter (Tanaka et al. 2005; Vesey et al. 2005; Madhusudhan et al. 2012; Dong et al. 2015; Madhusudhan et al. 2016).

Även om de skadliga eller skyddande effekterna av PAR vid njurskada har påvisats, tyder ackumulerande data på att PAR förvärrar inflammation genom att stimulera produktionen av cytokiner och kemokiner (Rothmeier och Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). I enlighet med detta fynd främjar PAR1- och PAR2-agonister uttrycket av inflammatoriska mediatorer, såsom monocyt kemotaktisk protein 1 (MCP1) och plasminogenaktivatorhämmare -1 (PAI-1), och pro-fibrotiska molekyler i endotelceller , mesangiala och tubulära njurceller (Vesey et al. 2005; Vesey et al. 2013; Ellinghaus et al. 2016; Waasdorp et al. 2016; Oe et al. 2019). I in vivo-studier minskade bristen på PAR1 eller närvaron av PAR1-hämmare inflammation i modeller av halvmåneskära glomerulonefrit eller obstruktiv njurskada (Cunningham et al. 2000; Waasdorp et al. 2019; Lok et al. 2020). På liknande sätt åtföljdes de terapeutiska effekterna av PAR2-hämning vid njurskador av en minskning av inflammation i njurarna (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Endotelial kväveoxidsyntaspolymorfismer i DKD

Endotelial kväveoxidsyntas (eNOS) är en av de tre NOS-isoformerna, och det bidrar till produktionen av NO i det vaskulära endotelet (Walford och Loscalzo 2003). NO som produceras av eNOS i det vaskulära endotelet spelar en avgörande roll för att reglera vaskulär avslappning, antiinflammation och förhindrande av trombbildning (Walford och Loscalzo 2003). Nedsatt eNOS-uttryck är associerat med utvecklingen av DKD. Nyligen utförda metaanalyser på människor har visat att G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) och intron 4b/4a ​​(rs869109213) i eNOS (NOS3) gener är nära associerade med utveckling av DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). Av dessa varianter har rollen för G894T (Glu298Asp) polymorfism i eNOS-funktionen karaktäriserats väl. Den minskade produktionen av NO eller nitritackumulering indikerades i transfekterade CHO-celler med 298Asp jämfört med de med 298Glu (Noiri et al. 2002). Sammantaget indikerar dessa resultat att den minskade produktionen av NO genom eNOS-dysfunktion är viktig för utvecklingen av DKD hos människor.

Fig. 1. Samband mellan koagulationsfaktorer och proteasaktiverade receptorer (PAR). I den yttre koagulationskaskaden aktiverar komplexet vävnadsfaktor (TF) och aktivt FVII (FVIIa) proteasaktiverad receptor 2 (PAR2), aktiv FX (FXa) aktiverar både PAR1 och PAR2 och trombinmålen PAR1, PAR3 och PAR4. Klyvning av den N-terminala sekvensen av PAR genom koagulationsproteaser avslöjar en ny N-terminal sekvens som fungerar som en bunden ligand och främjar inflammation.

Diabetiska möss som saknar eNOS som modell för mänsklig diabetisk nefropati

Etableringen av tillförlitliga prekliniska modeller som liknar human DKD är avgörande för studiet av nya terapeutiska alternativ. Baserat på bevis som visar ett samband mellan eNOS-polymorfism och DKD, har flera studier visat att eNOS knock-out-modeller av typ I och typ II DM är några av de framgångsrika modellerna som efterliknar mänsklig DKD (Brosius et al. 2009; Azushima et al. 2018). Det visades att streptozotocin-inducerade diabetiska möss som saknar eNOS utvecklar svår albuminuri, mesangial expansion, förtjockning av det glomerulära basalmembranet och arteriolär hyalinos, som liknar mänsklig DKD (Nakagawa et al. 2007). På liknande sätt visade typ II-diabetesmöss (db/db) som saknade eNOS allvarlig glomeruloskleros och albuminuri (Zhao et al. 2006).

Förhöjd TF i diabetiska möss som saknar eNOS

NO hämmar trombbildning och trombocytaggregation (Walford och Loscalzo 2003). Eftersom glomerulär trombbildning observerades hos diabetiska möss som saknade eNOS (Nakagawa et al. 2007), är försämrat eNOS-uttryck sannolikt associerat med ökningen av TF-beroende koagulation. Sambandet mellan eNOS och TF i DKD har behandlats i våra tidigare rapporter (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (Fig. 2).

Minskad eller brist på eNOS-uttryck ökar renal TF-aktivitet hos diabetiska Akita-möss

Vi karakteriserade TF-uttryck i diabetiska Akita (Ins2Akita/+) möss, en modell av typ I DM, med olika uttrycksnivåer av eNOS (eNOS+/+, eNOS+/- och eNOS-/-) (Wang et al. 2011a). Vi fann att svårighetsgraden av DKD var associerad med minskat eNOS-uttryck. Urinalbuminutsöndring, glomeruloskleros och minskning av glomerulär filtrationshastighet förvärrades i följande ordning: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Intressant nog ökade njur-TF-uttryck och aktivitet i eNOS+/-; Ins2Akita/+ och eNOS-/-; Ins2Akita/+ möss jämfört med de i eNOS+/+; Ins2Akita/+ möss. Glomerulär fibrinavsättning var också anmärkningsvärd i eNOS+/-; Ins2 Akita/+ och eNOS-/-; Ins2 Akita/+ möss. Vidare korrelerades njur-Tf-mRNA-uttryck med sjukdomens svårighetsgrad, urinalbuminutsöndring och njurinflammatoriskt cytokinuttryck.