Gli effetti protettivi dell'acido pachimico nel danno renale acuto
Mar 25, 2022
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GUI-PING JIANG, YUE-JUANLIAO, L-LI HUANG, XU-JIAZENG e XIAO-HUI LIAO
Astratto
Danno renale acuto(AKI) è una malattia clinica comune. La ferroptosi, un nuovo tipo di morte cellulare regolatoria, svolge un importante ruolo regolatorio nell'AKI(Danno renale acuto). Acido pachidermico(PA), un triterpenoide di tipo lanostano di Poria Cocos, è stato segnalato per essere protettivo contro l'AKI(Danno renale acuto). Tuttavia, il meccanismo di protezione della PA(Acido pachimico) nell'AKI(Danno renale acuto)non è ancora del tutto compreso. Il presente studio mirava a studiare l'effetto e il meccanismo molecolare della PA(Acido pachimico) sulla ferroptosi nel danno da ischemia-riperfusione renale in vio. Un totale di 30 topi sono stati iniettati per via intraperitoneale con 5,10 e 20 mg/kg PA(Acido pachimico) per 3 giorni. Una clip bilaterale del peduncolo renale è stata utilizzata per 40 minuti per indurre un danno da ischemia-riperfusione renale e stabilire il modello. I risultati hanno dimostrato che il trattamento con PA(Acido pachimico) diminuzione della creatinina sierica e dell'azoto ureico nel sangue e miglioramento del danno patologico renale. La microscopia elettronica a trasmissione non ha rivelato cambiamenti caratteristici nella ferroptosi nei mitocondri del tessuto renale nel PA(Acido pachimico) gruppo e solo lieve edema. Inoltre, il trattamento con PA(Acido pachimico) aumento dell'espressione del glutatione e diminuzione dei livelli di espressione di malondialdeide e cicloossigenasi 2. Trattamento con PA(Acido pachimico) ha migliorato i livelli di espressione proteica e di mRNA delle proteine correlate alla ferroptosi, glutatione perossidasi 4 (GPX4), membro della famiglia 7 del vettore di soluto (trasportatore di amminoacidi cationici, sistema y plus) 11(SLC7All) ed eme ossigenasi 1(HO{6 }}) nel rene e ha aumentato i livelli di espressione dei membri della via di segnalazione 2 come 2 (NRF2) derivati dall'eritroide del fattore nucleare. Nel loro insieme, i risultati del presente studio suggeriscono che PA(Acido pachimico) ha un effetto protettivo sull'ischemia-riperfusione indottadanno renale acutonei topi, che possono essere associati all'inibizione della ferroptosi nei reni attraverso l'attivazione diretta o indiretta di NRF2 e alla sovraregolazione dell'espressione delle proteine correlate alla ferroptosi a valle, GPX4, SLCTA11 e HO-1.
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Discussione
Studi precedenti hanno dimostrato che PA(Acido pachimico) migliora il danno renale nell'AKI(Danno renale acuto)e malattie renali croniche tramite stress antinfiammatorio e antiossidante(21,22). Tuttavia, se PA(Acido pachimico) inibisce la ferroptosi non è stata ancora studiata. Per quanto ne sappiamo, il presente studio è stato il primo a studiare l'effetto di PA(Acido pachimico) sulla ferroptosi nell'IRI-AKI(Danno renale acuto).Nel presente studio, è stato utilizzato il clampaggio bilaterale del peduncolo renale nei topi per 40 minuti seguito da riperfusione per 24 ore per stabilire con successo l'IRI e indurre l'AKI(Danno renale acuto). I risultati hanno dimostrato che i livelli di Scr e BUN erano significativamente elevati nel gruppo modello e i tubuli renali erano significativamente danneggiati, in base alla colorazione H&E e al punteggio di Paller. Così, l'IRI-AKI(Danno renale acuto)modello è stato costruito. In particolare, l'amministrazione della PA(Acido pachimico) ha ridotto significativamente i livelli sierici di Scr e BUN potenziati dall'IRI e ha alleviato il danno renale in modo dose-dipendente.
GPX4 svolge un ruolo importante nella ferroptosi (30). Piccole molecole, come elastina, RSL-3 e RSL-5(13), attraverso diverse vie di segnalazione, inibiscono direttamente o indirettamente l'attività del GPX4, diminuendo così la capacità antiossidante cellulare, causando il sovraccarico di specie reattive dell'ossigeno e la membrana reazioni di perossidazione lipidica e, in definitiva, danneggiano l'integrità della membrana cellulare e causano ferroptosi cellulare (13). Nei topi knockout per GPX4, il deficit di GPX4 porta a insufficienza renale acuta spontanea e un aumento del tasso di mortalità precoce, mentre la ferroptosi delle cellule epiteliali tubulari renali è la principale causa di insufficienza renale nei topi knockout per GPX4 (30). Pertanto, l'aumento dell'attività GPX4 inibisce efficacemente la ferroptosi. La sintesi di GSH, un cofattore necessario per la funzione GPX4, aumenta direttamente l'attività di GPX4. La sintesi di GSH è influenzata dalla cistina. Il trasporto della cistina dallo spazio extracellulare a quello intracellulare dipende in gran parte dal trasportatore inverso cistina/glutammato (sistema xc-) sulla membrana cellulare. Questo trasportatore è un eterodimero composto da due subunità, SLC7Al1(xCT) e SLC3A2. Trasporta principalmente il glutammato nello spazio extracellulare e media l'ingresso della cisteina nella cellula (28). L'inibizione dell'attività del sistema xc influisce sulla sintesi del GSH inibendo l'assorbimento della cistina, portando così all'inattività del GPX4, una diminuzione della capacità antiossidante cellulare, l'accumulo di specie lipidiche reattive dell'ossigeno e, infine, il danno ossidativo e la ferroptosi (31) . Yang et al (32) hanno confermato che la prostaglandina-endoperossido sintasi 2(PTGS2), che codifica per COX-2, è un marcatore adatto per la perossidazione lipidica che si verifica durante la ferroptosi regolata da GPX4-. Pertanto, è stato suggerito che la sovraregolazione di PTGS2 sia un marker a valle della ferroptosi. Migliorare il sistema xc-, promuovere l'assorbimento della cistina, aumentare la produzione di GSH e aumentare l'attività di GPX4 può inibire la ferroptosi e diminuire il danno renale (32,33). I risultati del presente studio hanno dimostrato che l'attività del sistema xc è diminuita, la sintesi di GSH è diminuita, l'attività di GPX4 è diminuita, l'espressione di MDA e Cox-2 è aumentata e si è verificata ferroptosi in IRI-AKI(Danno renale acuto)topi. Inoltre, il trattamento con PA(Acido pachimico) ha aumentato significativamente i livelli di espressione di GSH, xCT e GPX4 e ha diminuito i livelli di espressione di MDA e Cox‑2, suggerendo così che il trattamento con dosi moderate e alte di PA(Acido pachimico) migliora l'attività del sistema xc‑, favorisce l'assorbimento della cistina, aumenta la produzione di GSH, aumenta l'attività del GPX4 e inibisce la ferroptosi.
NRF2, un fattore di trascrizione inducibile dallo stress, è emerso come un regolatore chiave sia della perossidazione lipidica che della ferroptosi (23). In particolare, un certo numero di proteine ed enzimi (come GPX4, xCT e le subunità modificatrici e catalitiche glutammato-cisteina ligasi) sono responsabili della prevenzione della perossidazione lipidica, e quindi dell'inizio della ferroptosi, sono geni bersaglio NRF2 (23). NRF2 svolge un ruolo chiave nella regolazione del metabolismo ferro/eme (34). Dopo l'attivazione di NRF2, NRF2 sovraregola le proteine correlate al metabolismo del ferro coinvolte nella ferroptosi, come la ferritina (catena leggera della ferritina e polipeptide 1 pesante della ferritina), le proteine di deposito del ferro intracellulare (35), la chelatasi del ferro e HO-1 (36). Adedoyin et al (37) hanno riportato che HO-1 nelle cellule epiteliali tubulari renali prossimali può resistere alla ferroptosi indotta da Erastin nell'AKI(Danno renale acuto), quindi, diminuendo l'AKI(Danno renale acutoy). Inoltre, NRF2 regola le proteasi coinvolte nella sintesi e nel metabolismo del GSH, come le subunità catalitiche e regolatorie della glutammina-cisteina ligasi, la glutatione sintasi e una subunità del trasportatore della cistina/glutammato xCT (38‑40). GPX4 è un gene regolatore bersaglio di NRF2 (41). Li et al (42) hanno dimostrato che il pretrattamento con Roxadustat (FG‑4592) attenua il danno renale indotto dall'acido folico attraverso l'antiferroptosi attraverso la via Akt/GSK‑3/NRF2. I risultati del presente studio hanno dimostrato che la somministrazione di dosi moderate e alte di PA(Acido pachimico) ha promosso direttamente o indirettamente l'attivazione della via di segnalazione NRF2, sovraregolato i livelli di espressione delle proteine regolate dalla ferroptosi a valle, GPX4, xCT e HO‑1, aumentato i livelli di GSH nel tessuto renale e ridotto i livelli del lipide associato alla ferroptosi proteina di perossidazione, COX‑2 e l'indicatore di ossidazione lipidica, MDA.
Nel loro insieme, i risultati del presente studio suggeriscono che PA(Acido pachimico) può migliorare la funzione renale e ridurre il danno renale nell'IRI‑AKI(Danno renale acuto)topi. Questo effetto protettivo può essere associato all'inibizione della ferroptosi nei reni attraverso l'attivazione diretta o indiretta di NRF2 e la sovraregolazione delle proteine correlate alla ferroptosi a valle, GPX4, xCT e HO-1 (Fig. 6). Tuttavia, il presente studio non è privo di limitazioni. L'effetto di PA(Acido pachimico) sulla ferroptosi non è stato studiato a fondo. Pertanto, studi prospettici dovrebbero utilizzare l'elastina, un inibitore selettivo del sistema xc‑, per inibire l'attività di xCT nei topi e successivamente verificare se l'inibizione di xCT induce ferroptosi nelle cellule renali del topo, portando così ad AKI(Danno renale acuto)e se PA(Acido pachimico) inibisce la ferroptosi principalmente attraverso la via xCT‑GPX4. Ulteriori studi meccanicistici devono essere eseguiti in vitro. Inoltre, la PA dovrebbe essere usata per trattare le cellule epiteliali tubulari renali per verificare l'effetto della PA(Acido pachimico) sulla ferroptosi in vitro.
Figura 6. Diagramma schematico dei meccanismi molecolari proposti per PA(Acido pachimico) che regola la ferroptosi nell'IRI‑AKI(Danno renale acuto).PAPÀ(Acido pachimico) può migliorare la funzione renale e ridurre il danno renale nell'IRI‑AKI(Danno renale acuto)topi attivando la via di segnalazione NRF2, il GSH e le proteine correlate alla ferroptosi a valle (GPX4, xCT e HO-1) per inibire la ferroptosi nel rene. PAPÀ,acido pachidermico; IRI, danno da ischemia-riperfusione; AKI(Danno renale acuto); NRF2, fattore nucleare eritroide derivato 2 come 2; GSH, glutatione; GPX4, glutatione perossidasi 4; HO‑1, eme ossigenasi 1; xCT, sistema di trasporto del glutammato; Glu, acido glutammico; Cys, cisteina.
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