Parte quarta DsbA-L interagisce con VDAC1 nell'apoptosi delle cellule tubulari mediata dai mitocondri e contribuisce alla progressione della malattia renale acuta

Discussione

Studi recenti hanno scoperto che DsbA-L sopprime gli alti livelli di glucosio (HG) indotti dall'apoptosi delle cellule tubulari renali e dal danno mitocondriale nella nefropatia diabetica (DN) (18, 37). Nel presente studio, abbiamo dimostrato che l'espressione di DsbA-L è stata indotta in seguito al trattamento I/R nelle cellule BUMPT e nei reni sia dei topi che dei pazienti (Figura 1). Questi risultati hanno confermato i risultati di un precedente articolo che riportava l'espressione di DsbA-L nei mitocondri all'interno delle cellule renali (Figura 5).22 Funzionalmente, abbiamo scoperto che l'apoptosi delle cellule renali DsbA-L-mediata e il danno mitocondriale guidano la progressione dell'AKI quando indotti da ischemia, VAN e CLP (Figure 2, S1 e S3). Tuttavia, questa azione era l'opposto di DsbA-L nell'apoptosi delle cellule renali indotta da HG. Questa differenza può essere correlata ai fattori che sostengono il danno e al tipo di malattia. Meccanicamente, abbiamo scoperto che DsbA-L interagiva con VDAC1 nei mitocondri delle cellule renali e quindi induceva l'apoptosi. Questi risultati sono stati ulteriormente confermati da pazienti con AKI indotti da ischemia o nefrite interstiziale acuta (AIN) (Figura S8). Collettivamente, questi dati hanno dimostrato che DsbA-L potrebbe essere considerato un nuovo obiettivo interventistico per l'AKI.

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Il lavoro precedente ha riportato che DsbA-L ha svolto un effetto protettivo chiave sui reni in DN.37 Al contrario, il nostro studio attuale ha dimostrato che DsbA-L ha mediato la progressione della fibrosi renale in UUO.22 Tuttavia, il ruolo di DsbA-L AKI rimane in gran parte sconosciuto. Nel presente studio, abbiamo scoperto che DsbA-L ha mediato la progressione dell'AKI. Diverse linee di evidenza hanno supportato questi risultati. Innanzitutto, PT-DsbA-L-KO AKI ischemico notevolmente attenuato (Figura 2). In secondo luogo, il knockdown di DsbA-L ha ridotto l'apoptosi indotta da I/R nelle cellule BUMPT; al contrario, questo effetto è stato potenziato dalla sovraespressione di DsbA-L (Figura 3). In terzo luogo, PT-DsbA-L-KO ha migliorato sia l'AKI indotto da VAN che CLP (Figure S1 e S3). Collettivamente, questi dati hanno fornito una forte evidenza per verificare che l'espressione di DsbA-L nei tubuli renali prossimali gioca un ruolo fondamentale nell'AKI.

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VDAC1, una proteina multifunzionale, svolge un ruolo chiave nell'omeostasi del Ca2 più, nello stress ossidativo e nell'apoptosi mediata dai mitocondri.19,38- 40 Un numero crescente di ricerche ha riportato che VDAC1 media la progressione del cancro, la neurodegenerazione, e danno miocardico I/R.41- 43 Tuttavia, si sa molto poco sul ruolo di VDAC1 nelle malattie renali. Un recente articolo ha dimostrato che la delezione globale di VDAC1 ha bloccato il recupero morfologico nei tubuli prossimali, il miglioramento della funzione renale e l'aumento della fibrosi renale dopo il danno ischemico.44 Tuttavia, il ruolo del VDAC1 nei tubuli renali durante il danno ischemico rimane poco chiaro. Nel presente studio, abbiamo dimostrato che la lesione ischemica ha indotto l'espressione di VDAC1 in vitro e ha migliorato la progressione dell'AKI. Diverse linee di evidenza supportano il ruolo di VDAC1 nell'AKI:1 topi PT-VDAC1-KO che mostrano una notevole attenuazione dell'AKI indotto da I/R (Figura 9) 2; l'inibizione di VDAC1 ha soppresso l'apoptosi indotta da I/R nelle cellule BUMPT (Figura 6) 3; L'AKI indotto da CLP e VAN è stato attenuato dal PT-VDAC1-KO (Figure S2 e S3). Inoltre, il knockout globale di VDAC1 ha impedito la riparazione del danno mitocondriale causato da I/R.44 Il nostro studio ha dimostrato che l'inibizione di VDAC1 ha attenuato marcatamente l'apoptosi nelle cellule renali e il danno mitocondriale indotto da danno ischemico e dai modelli di danno CLP e VAN , come dimostrato dal tasso di apoptosi inferiore, dai livelli ridotti di danno mitocondriale, dai livelli ridotti di caspasi scissa-3, dall'estensione inferiore dell'accumulo di Bax nei mitocondri e dai livelli inferiori di rilascio di Cyt-c nel citosol (Figura S1, S2 e S4). Tuttavia, il meccanismo di regolazione di VDAC1 per l'apoptosi delle cellule renali causata da I/R rimane poco chiaro nello studio attuale, che ci ha spinto a esplorarlo ulteriormente in studi futuri. Collettivamente, questi dati supportano il fatto che l'espressione di VDAC1 nei tubuli prossimali renali è coinvolta nella progressione dell'AKI.

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Il ruolo di DsbA-L nell'AKI dipende prevalentemente da VDAC1. Innanzitutto, i topi PT-DsbA-L KO hanno mostrato una marcata attenuazione dell'espressione di VDAC1 nell'AKI indotto da VAN e CLP (figure S1 e S3). Al contrario, VDAC1 siRNA o PT-VDAC1-KO non hanno influenzato l'espressione di VDAC1 (Figure 6, S2 e S4). In secondo luogo, la sovraespressione di DsbA-L ha migliorato la progressione dell'AKI indotta da I/R accompagnata da un aumento del livello di apoptosi delle cellule renali; questo effetto è stato notevolmente ridotto nei topi PTDsbA-L KO (Figura S2). In terzo luogo, PT-DsbA-L KO ha attenuato il danno ischemico; questo è stato invertito dalla sovraespressione di VDAC1 (Figura 10). In quarto luogo, DsbA-L siRNA ha attenuato marcatamente l'apoptosi delle cellule HK -2 indotta da I/R, questo effetto è stato invertito dalla sovraespressione del plasmide VDAC1 (Figura S6a-h). In quinto luogo, il siRNA VDAC1 ha notevolmente migliorato l'apoptosi delle cellule HK -2, questo non è stato rafforzato dalla sovraespressione del plasmide DsbA-L (Figura S7a-h). Questi dati hanno fortemente supportato il fatto che DsbA-L media la progressione dell'AKI sovraregolando VDAC1. Se DsbA-L regola direttamente l'espressione di VDAC1 deve essere ulteriormente studiato. Nel presente studio, i nostri risultati co-IP dimostrano che DsbA-L ha interagito con VDAC1 nei mitocondri di entrambi i gruppi di controllo e I/R dalle cellule BUMPT e dai reni di topi e pazienti (Figura 1 a e b). La co-localizzazione di DsbA-L e VDAC1 ha ulteriormente confermato i risultati derivanti dalla co-IP (Figura 5). Questi esperimenti non hanno potuto verificare completamente un'interazione diretta tra DsbA-L e VDAC1. La previsione bioinformatica, combinata con i nostri esperimenti IP, ha indicato che DsbA-L interagiva con gli aminoacidi 9-13 e 22-27 della proteina VDAC1 (Figura 5 c-g). Pertanto, i nostri dati mostrano che DsbA-L ha interagito direttamente con VDAC1 per indurre l'apoptosi delle cellule renali e quindi guidare la progressione dell'AKI. Inoltre, uno studio precedente ha riportato che il mitocondriale ha svolto un ruolo fondamentale nella patogenesi e nel recupero durante l'AKI.45- 48 Pertanto, i dati hanno anche suggerito che l'interazione DsbA-L con VDAC1 potrebbe essere considerata un potenziale bersaglio terapeutico per attenuare l'effetto patologico effetti mitocondriali causati da AKI.

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In sintesi, abbiamo dimostrato che i topi DsbA-L KO specifici del tubulo prossimale hanno mostrato un'attenuazione dell'AKI indotto da I/R, CLP e VAN. È interessante notare che abbiamo anche scoperto che VDAC1 esercita una funzione simile a DsbA-L. Meccanicisticamente, DsbA-L ha interagito con VDAC1 e quindi ha indotto l'apoptosi nelle cellule renali. I dati ottenuti da entrambi i tessuti ischemici e AIN hanno dimostrato che l'asse DsbA-L/VDAC1 potrebbe essere coinvolto nell'AKI umano. Il nostro studio attuale dimostra che questa via del segnale può rappresentare un obiettivo terapeutico per l'AKI.

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Riferimenti

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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 e Dongshan Zhang a,b *

un dipartimento di medicina d'urgenza, Repubblica popolare cinese

b Istituto di Medicina d'Emergenza e Malattie Difficili, Second Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410011, Repubblica Popolare Cinese

c Dipartimento di oftalmologia, Repubblica popolare cinese

d Dipartimento di Chirurgia Urinaria, Repubblica Popolare Cinese

e Dipartimento di Chirurgia Toracica, Repubblica Popolare Cinese

f Dipartimento di Chirurgia Generale, Secondo Ospedale Xiangya, Repubblica Popolare Cinese

g Dipartimento di sanità pubblica, Central South University, Changsha, Hunan, Repubblica popolare cinese

h Dipartimento di Endocrinologia, Shenzhen People's Hospital, The Second Clinical Medical College of Jinan University, The First Affiliated Hospital of Southern University of Science and Technology, Shenzhen, Repubblica Popolare Cinese

1 Xiaozhou Li e Jian Pan hanno contribuito ugualmente a questo studio