Stolling, door protease geactiveerde receptoren en diabetische nierziekte: lessen van ENOS-deficiënte muizen

Endotheliale stikstofoxidesynthaseHet is bekend dat (eNOS)-disfunctie de progressie en prognose ervan verergertdiabetische nierziekte(DKD). Een van de mechanismen waardoor dit wordt bereikt, is dat lage eNOS-niveaus geassocieerd zijn met hypercoagulabiliteit, wat nierbeschadiging bevordert. In de extrinsieke coagulatiecascade verergeren de weefselfactor (factor III) en stroomafwaartse coagulatiefactoren, zoals actieve factor X (FXa), de ontsteking door activering van de protease-geactiveerde receptoren (PAR's). Onlangs is aangetoond dat het ontbreken van of een verminderde eNOS-expressie bij diabetische muizen, als model voor gevorderde DKD, de niveaus van nierweefselfactoren verhoogt en PAR1 en2 expressie in hun nieren. Verder farmaceutische remming of genetische verwijdering van stollingsfactoren of PAR'sVerbeterde ontsteking bij DKDbij muizen zonder eNOS. In deze review vatten we de relatie tussen eNOS, stolling en PAR’s samen en stellen we een nieuwe therapeutische optie voor voor de behandeling vanpatiënten met DKD. 

Trefwoorden: diabetische glomerulosclerose; factor Xa; ontsteking; weefselfactor

KLIK HIER VOOR NATUURLIJK BIOLOGISCH CISTANCHE-EXTRACT MET 25% ECHINACOSIDE EN 9% ACTEOSIDE VOOR DE NIERFUNCTIE

Ondersteunende service van Wecistanche, de grootste cistanche-exporteur in China:

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/tel:+86 15292862950

Winkel voor meer specificaties:

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

Invoering

Het aantal patiënten metdiabetische nierziekte(DKD) neemt wereldwijd toe (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017). DKD is een van de belangrijkste doodsoorzaken bij patiënten met diabetescomplicaties (Afkarian et al. 2013). Bovendien is DKD progressief en de belangrijkste oorzaak vannierziekte in het eindstadiumvereisennierfunctievervangende therapie(Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015). In Japan,diabetische nefropathieis goed voor ruim 39% van de nieuwe dialysepatiënten (Nitta et al. 2020). Daarom, deontwikkeling van een nieuw therapeutisch middelEr zijn opties nodig om patiënten met DKD te behandelen.

Er is steeds meer belangstelling voor de rol van het stollingssysteem daarinDKD-pathogenese.Hypercoagulabiliteitwordt geassocieerd met DKD (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016). Er werd aangetoond dat een verhoogd fibrinogeengehalte in het bloed geassocieerd is met een lage geschatte glomerulaire filtratiesnelheid, hoge proteïnurie en ernstig histologisch letsel, en het was een voorspeller van de progressie naar nierziekte in het eindstadium (Dalla Vestra et al. 2005; Pan et al. 2005; Pan et al. al. 2018; Zhang et al. 2018). Sommige onderzoeken hebben een verband aangetoond tussen het niveau van D-dimeer, een fibrine-afbraakproduct, en nierdisfunctie bij DKD (Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018). Hypercoagulabiliteit bij DKD wordt waarschijnlijk bepaald door meerdere factoren. Het renine-angiotensine-aldosteronsysteem activeert bijvoorbeeld de weefselfactor (TF, factor III) en verhoogt de trombotische voorvallen (Dielis et al. 2005). Anders zijn hyperglykemie, dyslipidemie, ontsteking of endotheeldisfunctie betrokken bij de pro-trombotische toestand onder DKD-pathogenese (Goldberg 2009).

Bij DKD is endotheliale disfunctie aanwezig die uitgroeit tot microvasculaire complicaties (Goldberg 2009; Nakagawa et al. 2011). Verminderde productie van endotheliale stikstofoxidesynthase (eNOS) of verminderde eNOS-activiteit (bijv. verminderde eNOS-fosforylering) is een kenmerk van endotheeldisfunctie bij DKD (Nakagawa et al. 2011; Cheng et al. 2012). We hebben aangetoond dat een verlies van eNOS-expressie verband hield met de verhoging van het TF-niveau en de activiteit van het extrinsieke stollingssysteem (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), wat nauw verband houdt met trombotische voorvallen bij patiënten met chronische nierproblemen. ziekten (Kolachalama et al. 2018).

Naast het verhoogde risico op trombotische voorvallen, bemiddelen stollingsproteasen, zoals actieve factor FVII (FVIIa), actieve factor (FXa) en trombine, die aanwezig zijn in de extrinsieke stollingscascade, weefselbeschadiging via een door protease geactiveerde receptor. PAR)-afhankelijk mechanisme (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019). In deze review vatten we de bevindingen samen die zijn verkregen van diabetische muizen zonder eNOS en bespreken we de relatie tussen de coagulatie-PAR-route, eNOS-niveaus en DKD-pathogenese.

Weefselfactor/protease-geactiveerde receptorroute

Weefselfactor (TF), bekend als factor III, is een transmembraaneiwit van 47 kDa dat een interactie aangaat met factor VII (FVII) (Grover en Mackman 2018). Het TF/FVIIa-complex is een activator van de extrinsieke coagulatiecascade en katalyseert de activering van FX en FIX. FXa en geactiveerde co-factor V (FVa) vormen een protrombotisch complex dat trombine genereert. Ten slotte zet trombine fibrinogeen om in fibrine, wat resulteert in de vorming van trombi (Grover en Mackman 2018). TF komt tot expressie in zowel vasculaire gladde spiercellen als adventitiale fibroblasten. Onder ontstekingsomstandigheden wordt de expressie ervan geïnduceerd in endotheelcellen of circulerende cellen zoals monocyten (Østerud en Bjørklid 2006).

Protease-geactiveerde receptoren (PAR's) zijn leden van de superfamilie van G-eiwit-gekoppelde receptoren, die vier PAR-eiwitten (PAR1-4) omvatten. PAR's ondergaan splitsing door proteasen aan het N-terminale uiteinde en worden geactiveerd na binding aan een nieuwe N-terminus die een vastgebonden ligand bevat. De vier leden van PAR's (PAR1-4) worden geactiveerd door specifieke coagulatieproteasen: het TF- en FVIIa-complex activeren PAR2, factor Xa activeert zowel PAR1 als PAR2, en trombine activeert PAR1, PAR3 en PAR4 (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier en Ruf 2012; Zhao et al. 2014). De relatie tussen TF, coagulatieproteasen en PAR's wordt getoond in figuur 1.

Het is bekend dat PAR's op grote schaal tot expressie worden gebracht in niercellen en betrokken zijn bij de pathofysiologie van nierbeschadiging. Zowel PAR1 als PAR2 worden tot expressie gebracht in glomerulaire endotheelcellen, mesangiale cellen en nierbuiscellen afkomstig van mens of muis; PAR2, PAR3 en PAR4 worden tot expressie gebracht in menselijke podocyten; PAR1, PAR3 en PAR4 worden tot expressie gebracht in muizenpodocyten (Tanaka et al. 2005; Vesey et al. 2005; Madhusudhan et al. 2012; Dong et al. 2015; Madhusudhan et al. 2016).

Hoewel de schadelijke of beschermende effecten van PARs bij nierschade zijn aangetoond, suggereren de verzamelde gegevens dat PARs ontstekingen verergeren door de productie van cytokinen en chemokinen te stimuleren (Rothmeier en Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019). In overeenstemming met deze bevinding bevorderen PAR1- en PAR2-agonisten de expressie van ontstekingsmediatoren, zoals monocyt chemotactisch proteïne 1 (MCP1) en plasminogeenactivatorremmer-1 (PAI-1), en pro-fibrotische moleculen in endotheelcellen. , mesangiale en niertubulaire cellen (Vesey et al. 2005; Vesey et al. 2013; Ellinghaus et al. 2016; Waasdorp et al. 2016; Oe et al. 2019). In in vivo onderzoeken verminderde het ontbreken van PAR1 of de aanwezigheid van PAR1-remmers de ontsteking in modellen van crescentische glomerulonefritis of obstructief nierletsel (Cunningham et al. 2000; Waasdorp et al. 2019; Lok et al. 2020). Op dezelfde manier gingen de therapeutische effecten van PAR2-remming bij nierbeschadigingen gepaard met een vermindering van ontstekingen in de nieren (Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019; Watanabe et al. 2019).

Endotheliale stikstofoxidesynthasepolymorfismen in DKD

Endotheliale stikstofoxidesynthase (eNOS) is een van de drie NOS-isovormen en draagt ​​bij aan de productie van NO in het vasculaire endotheel (Walford en Loscalzo 2003). NO geproduceerd door eNOS in het vasculaire endotheel speelt een cruciale rol bij het reguleren van vasculaire relaxatie, ontstekingsremmende werking en het voorkomen van trombusvorming (Walford en Loscalzo 2003). Verminderde eNOS-expressie wordt geassocieerd met de ontwikkeling van DKD. Recent uitgevoerde meta-analyses bij mensen hebben onthuld dat G894T (rs1799983), C-786T (rs2070744) en intron 4b/4a ​​(rs869109213) in eNOS (NOS3)-genen nauw verbonden zijn met de ontwikkeling van DKD (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018). Van deze varianten is de rol van het G894T (Glu298Asp) polymorfisme in de eNOS-functie goed gekarakteriseerd. De verminderde productie van NO- of nitrietaccumulatie werd aangegeven in getransfecteerde CHO-cellen met 298Asp vergeleken met die met 298Glu (Noiri et al. 2002). Gezamenlijk geven deze resultaten aan dat de verminderde productie van NO door eNOS-disfunctie belangrijk is voor de progressie van DKD bij mensen.

Fig. 1. Relatie tussen stollingsfactoren en protease-geactiveerde receptoren (PAR's). In de extrinsieke stollingscascade activeren het weefselfactor- (TF) en actieve FVII-complex (FVIIa) protease-geactiveerde receptor 2 (PAR2), actieve FX (FXa) activeert zowel PAR1 als PAR2, en trombinedoelen PAR1, PAR3 en PAR4. Splitsing van de N-terminale sequentie van PAR's door coagulatieproteasen onthult een nieuwe N-terminale sequentie die fungeert als een gebonden ligand en ontstekingen bevordert.

Diabetische muizen zonder eNOS als model voor menselijke diabetische nefropathie

Het opzetten van betrouwbare preklinische modellen die lijken op menselijke DKD is essentieel voor de studie van nieuwe therapeutische opties. Gebaseerd op het bewijs dat een verband aantoont tussen eNOS-polymorfisme en DKD, hebben verschillende onderzoeken aangetoond dat eNOS-knock-outmodellen van type I en type II DM enkele van de succesvolle modellen zijn die menselijke DKD nabootsen (Brosius et al. 2009; Azushima et al. 2018). Er werd aangetoond dat door streptozotocine geïnduceerde diabetische muizen zonder eNOS ernstige albuminurie, mesangiale expansie, verdikking van het glomerulaire basaalmembraan en arteriolaire hyalinose ontwikkelen, vergelijkbaar met menselijke DKD (Nakagawa et al. 2007). Op vergelijkbare wijze vertoonden type II diabetische muizen (db/db) zonder eNOS ernstige glomerulosclerose en albuminurie (Zhao et al. 2006).

Verhoogde TF bij diabetische muizen zonder eNOS

NO remt de vorming van trombus en de aggregatie van bloedplaatjes (Walford en Loscalzo 2003). Omdat glomerulaire trombusvorming werd waargenomen bij diabetische muizen zonder eNOS (Nakagawa et al. 2007), is verminderde eNOS-expressie waarschijnlijk geassocieerd met de toename van TF-afhankelijke coagulatie. De associatie tussen eNOS en TF bij DKD is besproken in onze eerdere rapporten (Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016) (Fig. 2).

Verminderde of ontbrekende eNOS-expressie verhoogt de renale TF-activiteit bij Akita-muizen met diabetes

We karakteriseerden de TF-expressie in diabetische Akita (Ins2Akita/+) muizen, een model van type I DM, met verschillende expressieniveaus van eNOS (eNOS+/+, eNOS+/- en eNOS-/-) (Wang et al. 2011a). We ontdekten dat de ernst van DKD geassocieerd was met verminderde eNOS-expressie. Uitscheiding van albumine in de urine, glomerulosclerose en verlaging van de glomerulaire filtratiesnelheid werden in de volgende volgorde verergerd: eNOS+/+; Ins2Akita/+ < eNOS+/-; Ins2Akita/+ < eNOS-/-; Ins2Akita/+. Interessant genoeg waren de expressie en activiteit van nier-TF verhoogd in eNOS+/-; Ins2Akita/+ en eNOS-/-; Ins2Akita/+ muizen vergeleken met die in eNOS+/+; Ins2Akita/+ muizen. De glomerulaire fibrineafzetting was ook opmerkelijk in eNOS+/-; Ins2 Akita/+ en eNOS-/-; Ins2 Akita/+ muizen. Bovendien was de expressie van mRNA in de nieren gecorreleerd met de ernst van de ziekte, de uitscheiding van albumine in de urine en de expressie van inflammatoire cytokines in de nieren.