Athero-embolische nierziekte: de onder-erkende stille moordenaar

De rol van proteasen bij ontstekingen

Enzymatische proteolyse controleert talloze fysiologische en pathofysiologische processen, zoals differentiatie (Canalis et al. 2003), ontwikkeling (Kopan en Ilagan 2009), apoptose (Taylor et al. 2008), hormoonactivering (Hampton 2002), neurodegeneratie (O'Brien en Wong 2011), en kanker (Kessenbrock et al. 2010). Protease-activiteit is essentieel voor de voortplanting en oplossing van coagulatie en ontsteking. Bij ontstekingen is snelle protease-activiteit een belangrijk onderdeel van het aangeboren immuunsysteem en draagt ​​het bij aan de micro-omgeving, en is het verantwoordelijk voor weefselremodellering. Verschillende proteasen zijn actief in de inflammatoire micro-omgeving, zoals cathepsines (Joyce en Pollard 2009), urokinase PAR-receptoren (Andreasen et al. 1997; Joyce en Pollard 2009), matrixmetalloproteïnasen (MMP's) (Prudova en Overall 2010; auf dem Keller et al. al. 2013; Eckhard et al. 2016), lysozyme (Satoskar et al. 2020) en het complementsysteem (Ricklin et al. 2010). Onlangs is aangetoond dat veel van de proteasen zich niet alleen op hun directe substraten richten, maar ook onverwachte substraten vertonen, waardoor aanvullende eiwitfactoren worden gewijzigd, die op hun beurt op een proteolyse-afhankelijke manier met elkaar interageren. Deze hypothese van een strak gereguleerd en lotbepalend "proteaseweb" (Fortelny et al. 2014; Rinschen et al. 2018b) stelt dat proteasen functionele netwerken vormen met veel interacties om pathofysiologische processen te sturen. Dit begrip breidt het traditionele en algemeen aanvaarde concept van unidirectionele proteolytische cascades uit, zoals de initiatie van apoptose door caspase-8/-9-gemedieerde proteolytische activering van caspase 3 (Porter en Jänicke 1999). Met 588 en 628 proteasen.

Foto: Gedroogde Cistanche

Het complementsysteem is een belangrijk serumprotease systeemHet complementsysteem is een goed bestudeerd en relevant proteolytisch systeem waarvan algemeen wordt aangenomen dat het wordt geactiveerd tijdens glomerulaire nierziekte. Het complementsysteem is een essentieel onderdeel van het aangeboren immuunsysteem en is essentieel voor het handhaven van weefselhomeostase (Ricklin et al. 2010; Bajic et al. 2015). Het kan doelen identificeren en opsoniseren, waaronder binnendringende microben, immuuncomplexen, necrotisch weefsel en apoptotische cellen, en hierna hun veilige verwijdering via fagocytose vergemakkelijken (Merle et al. 2015b). De proteolytische cascades van het complementsysteem worden strak gereguleerd (Fig. 1) door verschillende eiwitten (Merle et al. 2015a; Schmidt et al. 2016). Als het delicate evenwicht tussen activatie en regulering doorslaat, kan het systeem als een tweesnijdend zwaard fungeren en zelfbeschadiging veroorzaken die zich manifesteert als verschillende immuungemedieerde en ontstekingsziekten (Bajic et al. 2015). Initiatie van het complementsysteem kan plaatsvinden via drie routes (Fig. 1), de klassieke route (CP), de lectineroute (LP) en de alternatieve route (AP) genoemd. Terwijl de CP en LP specifieke initiërende moleculen hebben (respectievelijk antilichamen gebonden aan antigenen en patronen van koolhydraatstructuren), wordt de AP getriggerd door de spontane activering van complementfactor C3 in de vloeibare fase. De routes komen samen bij de splitsing van complementfactor C3 in C3b en C3a, resulterend in (1) opsonisatie van pathogenen door gesplitste producten van C3, (2) cellysis via vorming van het membraanaanvalcomplex, en (3) ontsteking door rekrutering van ontstekingscellen zoals neutrofielen door pro-inflammatoire mediatoren zoals C5a (Merle et al. 2015a). Hoewel algemeen wordt erkend dat het complementsysteem een ​​integrale rol speelt bij ziekteprogressie en de klinische diagnose en classificatie kan sturen, is er een gebrek aan begrip van welke complementeiwitten of functionele eiwitfragmenten, ook wel proteovormen genoemd (van der Burgt en Cobbaert 2018) , zijn het meest geschikt als gevoelige en specifieke diagnostische biomarkers wanneer ze worden gemeten als onderdeel van routinematige klinische zorg bij inflammatoire nieraandoeningen. De complexiteit van het complementsysteem, dat ongeveer 50 eiwitten in omloop omvat, vereist een holistische en kwantitatieve benadering om de belangrijkste bijdragers en markers van ontsteking te identificeren (Ricklin et al. 2010). Voor een overzicht van geschikte meetstrategieën verwijzen we naar andere reviews (Ekdahl et al. 2018). De meest algemeen gebruikte assays zijn nefelometrie en turbidimetrie die gebruik maken van polyklonale antilichamen tegen een specifieke analyt (bijv. C3 of C4). Met name ontbreken momenteel alomvattende benaderingen met betrekking tot de high-throughput profilering van klinische monsters. Klinische onderzoeken met complementremmers zoals CCX168 gericht op C5aR (klinische proefcode NCT02994927), OMS721 gericht op MASP2 (NCT03608033) of C1INH gericht op C1r en C1s (NCT02547220) worden momenteel onderzocht en kunnen mogelijk worden geïntegreerd als nieuwe behandelingen van geselecteerde ziekten. Momenteel lopen er 28 klinische onderzoeken, waaronder zes fase III-onderzoeken, die allemaal relevant zijn voor glomerulaire nierziekte, en de C5-remmer Eculizumab is al op de markt verkrijgbaar.Cistanche heeft de functie om de nier te versterken.

Foto: nierfunctie verbeteren

Het complementsysteem in vliezignefropathie(MN) is antilichaam-gemedieerde proteïnurische nierziekte. Glomerulaire complementafzetting kan gemakkelijk worden gedetecteerd door op immunofluorescentie en massaspectrometrie gebaseerde benaderingen in biopsieën van patiënten (Person et al. 2019; Ravindran et al. 2020). Het voorgestelde pathofysiologische mechanisme van MN is afgeleid van onderzoek in een rattenmodel van de ziekte, de zogenaamde passieve Heymann-nefritis (PHN) (Heymann 1952). In dit model worden op podocyten gerichte heterologe antilichamen van schapen (of andere soorten) overgedragen op ratten, waardoor subepitheliale immuunafzettingen ontstaan, die worden beschouwd als het morfologische kenmerkende teken van MN en proteïnurie. De geïnjecteerde antilichamen induceren de lokale activering van het complementsysteem met de vorming van het membraanaanvalcomplex C5b-9 (Kerjaschki 1992). Bij PHN werd gemeld dat het blokkeren van het complementsysteem door middel van cobra-giffactor de ontwikkeling van proteïnurie volledig verhinderde (Salant et al. 1980). Andere experimentele rapporten beschreven echter de ontwikkeling van MN in afwezigheid van complementafzetting (Tomas et al. 2016, 2017) en na farmacologische complementdepletie (Leenaerts et al. 1995), waarbij het concept van het complementsysteem als de enige bemiddelaar van celbeschadiging en proteïnurie bij MN. Bij patiënten met MN zijn auto-antilichamen geïdentificeerd tegen twee podocytantigenen, de fosfolipase A2-receptor 1 (PLA2R1) en trombospondine-type-1-domeinbevattend 7A (THSD7A) (Beck et al. 2009; Tomas et al. 2014) . De klassieke route van het complementsysteem wordt geactiveerd door een antilichaam aan een antigeen te binden. Dit mechanisme kan in principe van toepassing zijn op een antilichaam-gemedieerde ziekte zoals MN. Anti-PLA2R1- en anti-THSD7A-auto-antilichamen zijn echter dominant in de IgG4-subklasse, de IgG-subklasse met de minste C1q-bindingscapaciteit (Vidarsson et al. 2014), wat aangeeft dat de alternatieve en lectineroutes mogelijk een rol spelen in de pathogenese van MN (Seikrit et al. 2018; Zhang et al. 2020). Patiënten met PLA2R1- en THSD7A-geassocieerde MN hebben echter meestal ook auto-antilichamen van C1q-bindende niet-IgG4-subklassen, waardoor in principe de activering van het complementsysteem via de klassieke route mogelijk wordt gemaakt (Huang et al. 2013; von Haxthausen e.a. 2018). Een studie die werd gepubliceerd terwijl dit artikel in de review zat, toonde aan dat IgG4-glycosylatie in PLA2R1--geassocieerde MN mogelijk verantwoordelijk is voor de activering van de lectineroute en de daaropvolgende activering van podocyte proteolytische routes via cathepsineproteasen (Haddad et al. 2020 ). Alles bij elkaar genomen, is de aanwezigheid van complementcomponenten op de plaats van weefselbeschadiging ongetwijfeld in MN, maar of dit bijdraagt ​​​​aan MN-pathogenese of gewoon een epifenomeen vertegenwoordigt, is vandaag de dag nog steeds onduidelijk. Nieuwe methodologische benaderingen zijn nodig om de rol van complement in MN te verduidelijken.

Foto: Cistanchij isnefits

ConclusieProteasen zijn belangrijke modulatoren van de glomerulaire functie en het complement is een belangrijk proteolytisch systeem dat communiceert tussen het epitheel en het aangeboren immuunsysteem. Hoewel verschillende inflammatoire nierziekten aantonen dat proteolyse actief is en genetisch gericht kan worden, wordt het nog steeds onderzocht - zowel klinisch als preklinisch - of proteaseremming kan ontstaan ​​als een therapeutische strategie bij glomerulaire inflammatoire nierziekte. Binnen deze context kunnen nieuwe aspecten van de karakterisering van complementsystemen nuttig zijn. Traditioneel beschouwd als een eenvoudige proteolytische cascade, vertoont het complementsysteem steeds meer erkende complexe interacties met andere proteolytische enzymen en remmers (auf dem Keller et al. 2013), wat resulteert in ernstige uitdagingen voor de ontwikkeling van betrouwbare parameters voor op complement gebaseerde diagnose en patiëntstratificatie bij nierziekte. Een deel van de huidige beperkingen is analytisch van aard, gezien het feit dat meer dan 50 eiwitten, elk met meerdere proteovormen met verschillende functies en sterk verschillende hoeveelheden, het complementsysteem vormen. Er is geen consensus bereikt over wat wanneer moet worden gemeten en hoe complementactivatie moet worden gemeten (Ekdahl et al. 2018), en de niet-canonieke effecten van complementproteasen zijn nog niet systematisch geanalyseerd bij nieraandoeningen. Andere proteolytische systemen, zoals coagulatie en fibrinolyse, worden daarentegen ondanks mogelijke interacties niet vaak onderzocht (Amara et al. 2010; Oikonomopoulou et al. 2012). Daarom is verdere verbetering van op massaspectrometrie gebaseerde en chemische biologische technieken nodig om de werking van profleproteasen bij inflammatoire nieraandoeningen te bevorderen en te verdiepen. Analyse van de proteolytische micro-omgeving bij glomerulaire ziekte, inclusief het complementsysteem, kan helpen bij het stratificeren van patiënten voor therapeutische interventie, bijvoorbeeld door middel van complementremmers. Kandidaten voor proteomics met diepe proteolytische analyse zijn vliezige nefropathie en lupus-nefritis. Hier zal geïntegreerde proteomics-profilering van menselijke nierbiopten en serummonsters leiden tot een beter begrip van de pathobiologie van door protease aangedreven ontsteking en kan worden gebruikt om patiënten te stratificeren en te prioriteren voor therapie met complementremming.Cistanche heeft de functie van het verbeteren van de nierfunctie.

Pic: Klik hier om uw nieren gezond te houden

Referenties

1. Amara U, Flierl MA, Rittirsch D et al (2010) Moleculaire intercommunicatietussen het complement- en stollingssysteem.J. Immunol 185:5628-5636.https://doi.org/10.4049/jimmunol. 0903678

2. Andreasen PA, Kjøller L, Christensen L, Dufy MJ (1997) Het urokinase-type plasminogeenactivatorsysteem bij kankermetastasen: een overzicht. Int. J Kreeft 72:1–22

3. Artunc F, Wörn M, Schork A, Bohnert BN (2019) Proteasuria - de impact van actieve urinaire proteasen op natriumretentie bij nefrotisch syndroom. Acta Physiol 225:1–10. https://doi.org/10. 1111/apha.13249

4. Auf dem Keller U, Prudova A, Eckhard U, et al (2013) Analyse op systeemniveau van proteolytische gebeurtenissen bij verhoogde vasculaire permeabiliteit en complementactivering bij huidontsteking. Sci-signaal 6:rs2–rs2.https://doi.org/10.1126/scisignal.2003512

5. Bajic G, Degn SE, Thiel S, Andersen GR (2015) Complementactivering, regulatie en moleculaire basis voor complementgerelateerde ziekten. EMBO J 34:2735-2757. https://doi.org/10.15252/embj. 201591881

6. Beck LH, Bonegio RGB, Lambeau G et al (2009) M-type fosfolipase-a-receptor als doelantigeen bij idiopathische vliezige nefropathie. N Engl J Med 361:11-21. https://doi.org/10.1056/NEJMoa0810457

7. Berden JHM, Licht R, van Bruggen MCJ, Tax WJM (1999) Rol van nucleosomen voor inductie en glomerulaire binding van auto-antilichamen bij lupus-nefritis. Curr Opin Nephrol Hypertens

8. Boersema PJ, Raijmakers R, Lemeer S et al (2009) Multiplex peptide stabiele isotoop dimethyl-labeling voor kwantitatieve proteomics. Nat Protocol 4:484-494. https://doi.org/10.1038/nprot.2009.21

9. Bomback AS, Markowitz GS, Appel GB (2016) Complement-gemedieerde glomerulaire ziekten: een verhaal van 3 routes. Nier Int Rep. 1:148–155. https://doi.org/10.1016/j.ekir.2016.06.005

10. Canalis E, Economides AN, Gazzerro E (2003) Botmorfogenetische eiwitten, hun antagonisten en het skelet. Endocr Rev 24:218–235. https://doi.org/10.1210/er.2002-0023

11. Canbay V, auf dem Keller U (2021) Nieuwe strategieën om proteasesubstraten te identificeren. Curr Opin Chem Biol 60:89-96. https://doi.org/10. 1016/j.cbpa.2020.09.009

12. Chen X, Wong YK, Wang J et al (2017) Doelidentificatie met kwantitatieve, op activiteit gebaseerde eiwitprofilering (ABPP). Proteomica 17:1600212. https://doi.org/10.1002/pmic.201600212

13. Cravatt BF, Wright AT, Kozarich JW (2008) Op activiteit gebaseerde eiwitprofilering: van enzymchemie tot proteomische chemie. Annu Rev. Biochem 77:383-414. https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.75.101304. 124125

14. Dayon L, Núñez Galindo A, Corthésy J et al (2014) Uitgebreide en schaalbare, sterk geautomatiseerde, op MS gebaseerde proteomische workflow voor de ontdekking van klinische biomarkers in menselijk plasma. J Proteome Res 13: 3837-3845. https://doi.org/10.1021/pr500635f

15. Demir F, Niedermaier S, Kizhakkedathu JN, Huesgen PF (2017) Profilering van eiwit N-termini en hun modificaties in complexe monsters. In: Schilling O (ed) Methoden in de moleculaire biologie. blz. 35-50

16. Drag M, Salvesen GS (2010) Opkomende principes bij het ontdekken van op protease gebaseerde geneesmiddelen. Nat Rev Drug Ontdekking 9:690-701. https://doi. org/10.1038/nrd3053

17. Dressler GR (2006) De cellulaire basis van nierontwikkeling. Annu Rev Cell Dev Biol 22: 509-529

18. Eckhard U, Huesgen PF, Schilling O et al (2016) Actieve plaatsspecifieke profilering van de matrixmetalloproteïnasefamilie: proteomische identificatie van 4300 splitsingsplaatsen door negen MMP's onderzocht met structurele en synthetische peptidesplitsingsanalyses. Matrix Biol 49:37-60. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2015.09.003

19.M Egerman J Wong T Runxia et al 2020 Plasminogenurie wordt geassocieerd met podocytbeschadiging, oedeem en nierdisfunctie bij incidentele glomerulaire ziekte FASEB J Of Publ Fed Am Soc Exp Biol 1–14 https://doi.org/10.1101/19006809

20. Ekdahl KN, Persson B, Mohlin C, et al (2018) Interpretatie van serologische complement-biomarkers bij ziekte. Front Immunol9:2237.https://doi.org/10.3389/fmmu.2018.02237

21. Enari M, Talanian RV, Wrong WW, Nagata S (1996) Sequentiële activering van ICE-achtige en CPP{3}}achtige proteasen tijdens Fas-gemedieerde apoptose. Natuur 380:723–726. https://doi.org/10.1038/380723a0

22. Fields GB (2010) Matrix Metalloproteinase-protocollen. Humana Press,Totowa, NJ

23. Fortelny N, Cox JH, Kappelhof R et al (2014) Netwerkanalyses onthullen alomtegenwoordige functionele regulatie tussen proteasen in het menselijke proteaseweb. PLoS Biol 12:e1001869. https://doi.org/10.1371/journaal. bio.1001869

24. Gevaert K, Goethals M, Martens L et al (2003) Proteomen onderzoeken en eiwitverwerking analyseren door massaspectrometrische identificatie van gesorteerde N-terminale peptiden. Nat Biotechnol 21:566–569. https://doi.org/10.1038/nbt810

25. Gianviti A, Barsotti P, Barbera V, et al (1999) Vertraagd begin van systemische lupus erythematosus bij patiënten met "full-house" nefropathie. Pediatr Nephrol 13: 683-687. https://doi.org/10.1007/s004670050681

26. Haddad G, Lorenzen JM, Ma H et al (2020) Veranderde glycosylering van IgG4 bevordert activering van de lectine-complementroute bij anti-PLA2R1-geassocieerde vliezige nefropathie. J Clin Invest. https://doi.org/10.1172/JCI140453