Coagulazione, recettori attivati ​​dalla proteasi e malattia renale diabetica: lezioni dai topi con deficit di ENOS

Una dieta ricca di grassi e la mancanza di eNOS aumentano sinergicamente il TF nei topi diabetici

Molti studi hanno dimostrato una connessione tra obesità e trombosi (Samad e Ruf 2013). Per l'esameple, sovraregolazione del percorso TLR4-NF-kB sottomalattia metabolicacondizioni aumentano i livelli di TF (Lv et al. 2009; Owens et al. 2012; Rogero e Calder 2018). Inoltre, il palmitato di acidi grassi saturi induce il rilascio dell'istone H3 tramite meccanismi dipendenti dal percorso ROS e JNK e istoni extracellulari, che aumentano l'espressione di TF nei monociti (Shrestha et al. 2013). Concentrandosi sulla relazione tra coagulazione, eNOS edislipidemia, il nostro studio precedente ha dimostrato gli effetti combinati del deficit di eNOS e di una dieta ricca di grassi sull'espressione di TF (Li et al. 2010). Nello studio, topi eNOS-null sono stati trattati con STZ a basso dosaggio per sviluppare DM e sono stati alimentati con una dieta ricca di grassi. La mancanza di espressione di eNOS aumenta l'escrezione urinaria di albumina elesioni istologiche, che sono stati ulteriormente esacerbati da una dieta ricca di grassi. L’espressione e l’attività del TF erano aumentate nei reni dei topi a causa della mancanza di espressione di eNOS e di una dieta ricca di grassi in unmodo sinergico. È interessante notare che gli esperimenti di colocalizzazione con un marcatore di monociti/macrofagi glomerulari hanno dimostrato un aumento del livello di TF immunoreattivo.

Gli anticorpi neutralizzanti contro il TF migliorano l'infiammazione nei reni diabetici nei topi eNOS-Knockout

Un aumento della coagulazione TF-dipendente è associato ad un aumento dell’infiammazione (Witkowski et al. 2016). Miglioramento dell’inibizione del sistema di coagulazione TF-dipendentemalattie infiammatorie, come la sepsi indotta da LPS (Pawlinski et al. 2010). Per chiarire il nesso causale tra infiammazione e TF nella DKD, abbiamo esaminato l’effetto a breve termine degli anticorpi neutralizzanti contro il TF sull’infiammazione delreni diabeticiin topi carenti di eNOS (Li et al. 2010). I risultati hanno mostrato che la somministrazione di anticorpi anti-TF ha ridotto marcatamente i livelli di espressione renale di geni correlati all’infiammazione e alla fibrosi come Tnfa, Ccl2, Tgfb e mRNA Col4 nei reni di topo quattro giorni dopo la neutralizzazione del TF.

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L’inibitore della coagulazione FXa migliora le lesioni renali nei topi diabetici privi di eNOS

Anche la coagulazione FXa, situata a valle di TF/VIIa, contribuisce all'infiammazione attraverso la via PAR-dipendente. Il suo ruolo nella DKD è stato dimostrato in diversi modelli animali. Sumi et al. (2011) hanno dimostrato che fondaparinux, un inibitore di FXa, riduce i livelli di proteine ​​urinarie, l’ipertrofia glomerulare e la deposizione di fibrina nei topi db/db. L’effetto terapeutico dell’inibizione di FXa nei topi DKD privi di eNOS è stato dimostrato dal nostro gruppo (Oe et al. 2016). Edoxaban (50 mg/kg/giorno), un inibitore orale del FXa, è stato somministrato a eNOS-/-; Topi Ins2Akita/+ per tre mesi e i risultati hanno mostrato un miglioramento dei danni istologici, come la proliferazione della matrice mesangiale. I livelli di espressione dei geni infiammatori nei reni sono stati ridotti da edoxaban (Tabella 1). FXa attiva sia PAR1 che PAR2. Per chiarire il meccanismo del danno renale mediato da FXa, abbiamo dimostrato che gli effetti antinfiammatori degli inibitori di FXa sono simili a quelli riscontrati nei topi PAR2-/- e nei topi PAR2-/- con inibitori di FXa . Questi risultati hanno suggerito che FXa probabilmente causava l'infiammazione attraverso un meccanismo PAR2-dipendente nella DKD. Al contrario, il divieto redox non ha migliorato il danno glomerulare in eNOS+/+; Topi Ins2Akita/+, suggerendo che l'effetto terapeutico dell'inibizione di FXa era associato all'ipercoagulabilità dipendente da eNOS nel tipo Itopi diabetici.

Altri fattori di coagulazione nella DKD

Perché la trombina prende di mira PAR1, che progredisceinfiammazione vascolare(Chen e Dorling 2009),la trombina probabilmente esacerba la DKD. Tuttavia, è stato dimostrato il ruolo protettivo o dannoso della trombina nella patogenesi della DKD; la trombina a basso dosaggio (50 pM) ha prevenuto, mentre la trombina ad alto dosaggio (20 nM) ha aggravato,apoptosi indotta dal glucosionei podociti (Wang et al. 2011b). Gli effetti degli inibitori della trombina come il dabigatran sui topi diabetici privi di eNOS dovrebbero essere chiariti in futuro.

Il fibrinogeno è coinvolto in varistati infiammatori. È interessante notare che la riduzione parziale o l’assenza di fibrinogeno è risultata vantaggiosa nei modelli di ischemia-riperfusione renale o di fibrosi renale ostruttiva (Sörensen et al. 2011; Craciun et al. 2014). Poiché la deposizione di fibrina glomerulare è aumentata nei topi diabetici privi di eNOS (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), chiarendo il suo ruolo nellaPatogenesi della DKDmerita ulteriori ricerche.

Espressione di PAR1 e PAR2 nei topi diabetici privi di eNOS

Una maggiore espressione di PAR è associata a danno renale. Noi e altri abbiamo dimostrato che i livelli di espressione dell’mRNA di Par1 e/o Par2 erano aumentati in modelli animali con nefropatia diabetica, danno renale indotto da adenina, fibrosi renale ostruttiva e danno renale indotto da cisplatino (Chung et al. 2013; Hayashi et al.2016; Oe et al.2016; Watanabe et al.2019). Inoltre, i livelli della proteina PAR2 glomerulare erano aumentati nei topi db/db, un modello di DM di tipo II (Sumi et al. 2011). Abbiamo dimostrato l'associazione tra espressione di PAR e deficit di eNOS nei topi diabetici (Oe et al. 2016). Il livello di espressione dell'mRNA di Par1 era significativamente più alto in eNOS−/−; Topi Ins2Akita/+ che in eNOS−/−; Topi Ins2Akita/+ e non DM. Allo stesso modo, l'espressione di Par2 era significativamente più alta in eNOS−/−; Topi Ins2Akita/+ rispetto ai topi non DM. Al contrario, i livelli di mRNA di Par4 non differivano tra i genotipi. La mancanza di eNOS esacerba l’infiammazione nella DKD (Wang et al. 2011a). Poiché, secondo quanto riferito, le citochine proinfiammatorie aumentano i PARs (Nystedt et al. 1996), un'elevata infiammazione causata dalla mancanza di eNOS probabilmente induce l'espressione renale di Pars nella DKD. Collettivamente, i risultati dei nostri studi hanno suggerito che i livelli di espressione di PAR1 e PAR2, simili al caso del TF, erano aumentati nei reni diabetici quando mancava eNOS (Fig. 2).

La delezione di PAR2 ha migliorato il rene diabetico

Lesioni nei topi con eNOS ridotto

Noi e altri abbiamo affrontato il ruolo di PAR2 nella DKD in studi precedenti. La delezione di Par2 non ha influenzato il danno glomerulare nei topi Akita diabetici wild-type (Ins2Akita/+) con eNOS (Oe et al. 2016). Inoltre, i topi diabetici indotti da STZ privi di PAR2 hanno mostrato un’albuminuria ridotta rispetto ai topi diabetici wild-type, ma una maggiore espansione dell’obiettivo medio (Waasdorp et al. 2017). Collettivamente, questi risultati dimostrano che non ci sono o sono lievi effetti terapeutici dell'inibizione di PAR2 sul danno renale nei modelli precoci e lievi di DKD. Al contrario, abbiamo dimostrato gli effetti del deficit di PAR2 sulla DKD nei topi Akita diabetici con ridotta espressione di eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) (Oe et al. 2016). La mancanza di PAR2 ha ridotto significativamente i livelli di escrezione urinaria di albumina, l’espansione mesangiale e lo spessore del GBM. Anche i livelli di espressione dei geni proinfiammatori e correlati alla fibrosi, tra cui Tnfa, Tgfb e Col4, erano ridotti nei reni dei topi. Questi risultati suggeriscono che PAR2 è patogeno non nella lesione glomerulare diabetica precoce, ma relativamente avanzata causata dal deficit di eNOS (Tabella 1).

Doppio blocco di PAR1 e PAR2 nei topi diabetici con eNOS ridotto

Abbiamo dimostrato che PAR1 e PAR2 contribuiscono cooperativamente alla patogenesi della DKD (Mitsui et al. 2020). In questo studio, topi Akita maschi diabetici di tipo I eterozigoti per eNOS (Ins2Akita/+; eNOS+/-) sono stati utilizzati come modello di DKD. Questi topi sono stati trattati con il veicolo, l'antagonista PAR1 (E5555, 60 mg/kg/giorno), l'antagonista PAR2 (FSLLRY, 3 mg/kg/giorno) o E5555 + FSLLRY per 4 settimane. La somministrazione dell'antagonista PAR1 o PAR2 da solo ha attenuato il danno glomerulare, come l'espansione mesangiale e la deposizione di collagene IV, rispetto alla somministrazione di un veicolo. Sono stati osservati effetti terapeutici sinergici dell'inibizione di PAR1 e PAR2 e il rapporto albumina/creatinina urinaria è stato significativamente ridotto quando sia PAR1 che PAR2 sono stati bloccati con E5555 + FSLLRY rispetto alla somministrazione del veicolo. Inoltre, il doppio blocco di PAR1 e PAR2 da parte di E5555 + FSLLRY sinergico ha migliorato il danno istologico, inclusa l'espansione mesangiale, l'infiltrazione di macrofagi glomerulari e la deposizione di collagene di tipo IV. Anche i livelli di espressione dei geni correlati all'infiammazione e alla fibrosi nei reni erano ridotti (Tabella 1).

Ci siamo concentrati sugli effetti proinfiammatori degli agonisti PAR1 e PAR2 sulle cellule endoteliali umane (Mitsui et al. 2020). I risultati hanno mostrato che la stimolazione con gli agonisti PAR1 e PAR2 aumenta sinergicamente i livelli di espressione dell'mRNA di MCP1 e PAI1. L'effetto dell'agonista PAR1 è stato bloccato da un inibitore di NF-kB, mentre quello dell'agonista PAR2 è stato bloccato da inibitori di NF-kB e MAPK. Collettivamente, PAR1 e PAR2 contribuiscono cooperativamente all'infiammazione vascolare e alla DKD attraverso diverse vie di segnalazione (Fig. 3).

Conclusione

In questa recensione, ci siamo concentrati sulla relazione tra la via della proteasi-PAR della coagulazione e il deficit di eNOS nei topi diabetici. Una bassa produzione di eNOS è collegata all'ipercoagulabilità e all'aumento della segnalazione PAR, che sono dannosi per la DKD. Questi risultati possono indicare il loro ruolo patologico nella fase avanzata o successiva della DKD (ad esempio, con insufficienza renale e/o proteinuria massiva). Gli inibitori orali dell’FXa sono ampiamente utilizzati per prevenire la trombosi (Patel et al. 2011; Robertson et al. 2015). Il loro utilizzo nel trattamento della DKD è un’opzione promettente. Inoltre, alcuni antagonisti PAR1, tra cui atopaxar e vorapaxar, possono essere utilizzati nella terapia antipiastrinica per prevenire la sindrome coronarica acuta (Goto et al. 2010; Tricoci et al. 2012). Inoltre, ci sono notevoli progressi nello sviluppo degli antagonisti PAR2 (Lim et al. 2013; Cheng et al. 2017; Jiang et al. 2018) e possono rappresentare nuove opzioni terapeutiche per il trattamento dei pazienti con DKD.

Ringraziamenti

Questo studio è stato sostenuto dalla Gonryo Medical Foundation. Vorremmo ringraziare Editage (https://www.editage.com) per l'editing in lingua inglese.

Conflitto di interessi Gli autori dichiarano alcun conflitto di interessi.

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