Effectieve behandeling van nierfibrose: thioredoxinedomein met 5 (TXNDC5)
Mar 17, 2022
voor meer informatie:ali.ma@wecistanche.com
Deel Ⅱ:Endoplasmatisch reticulum-eiwit TXNDC5 bevordert nierfibrose door TGF-signalering in nierfibroblasten af te dwingen
Yen-Ting Chen, Pei-Yu Jhao & et al.
KLIK HIER OM DEEL TE NEMEN
Nierfibrose, een veel voorkomende pathologische manifestatie van vrijwel alle soortenchronische nierziekte(CKD), resulteert vaak in diffuse nierlittekens en maakt vatbaar voor nierziekte in het eindstadium. Momenteel is er geen effectieve therapie tegennierfibrose. Onlangs identificeerde ons laboratorium een ER-resident eiwit,thioredoxine-domein dat 5 . bevat(TXNDC5), als een kritische bemiddelaar van cardialefibrose. Transcriptoomanalyses van nierbiopsiemonsters van patiënten met CKD onthulden gemarkeerd TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)opregulatie in fibrotische nieren, wat wijst op een mogelijke rol van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat) innierfibrose. Door gebruik te maken van meerdere fluorescentiereportermuislijnen, toonden we aan dat TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)werd specifiek opgereguleerd in collageen-afscheidende fibroblasten in fibrotische muizennieren. Bovendien toonden we aan dat TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)was vereist voor TGF- 1-geïnduceerde fibrogene reacties in humane nierfibroblasten (HKF's), terwijl TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)overexpressie was voldoende om HKF-activering, proliferatie en collageenproductie te bevorderen. Mechanistisch hebben we aangetoond dat TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat), transcriptioneel gecontroleerd door de ATF6-afhankelijke ER-stressroute, medieerde de profibrogene effecten ervan door TGF-signaleringsactiviteit af te dwingen door posttranslationele stabilisatie en opregulatie van type I TGF-receptor in nierfibroblasten. Met behulp van een tamoxifen-induceerbare, fibroblast-specifieke Txndc5 knock-out muislijn, hebben we aangetoond dat de deletie van Txndc5 in nierfibroblasten de progressie van gevestigdenierfibrose, wat het therapeutische potentieel van TXNDC5 . suggereert (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)gericht opnierfibroseen CKD.
Klik om Cistanche herba voor nierziekte
In deze studie laten we zien dat TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat), een ER-resident eiwitdisulfide-isomerase verrijkt in renale fibroblasten, draagt kritisch bij aan de pathogenese vannierfibrose. TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)werd opgereguleerd zowel in de nieren van patiënten met CKD als van muismodellen vannierfibroseveroorzaakt door UUO-, uIRI- of FA-behandeling. Mechanistisch onderzoek toonde aan dat TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)bevordert renale fibrogenese door profibrotische TGF-signalering te verbeteren door de eiwitvouwing en stabiliteit van TGFBR1 te verhogen, wat leidt tot de activering en proliferatie van nierfibroblasten die overmatige ECM-eiwitten produceren. Bovendien induceert TGF- 1 TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)expressie door verhoogd ER-stressniveau en ATF6-afhankelijke transcriptionele controle in nierfibroblasten. In overeenstemming met de profibrogene effecten van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)waargenomen in nierfibroblasten, globale deletie van Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)beschermt tegennierfibrosegeïnduceerd door UUO, uIRI of FA. Gerichte verwijdering van Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)in collageen-afscheidende nierfibroblasten, maar niet in TEC's, endotheelcellen en podocyten, zou de vestiging kunnen verminderen en de progressie vannierfibroseals reactie op een blessure. Alles bij elkaar onthullen deze resultaten een nieuwe causale rol van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)in ontwikkeling vannierfibrosedoor de regulatie van TGFBR1- en TGF- 1-signalering. Deze gegevens suggereren ook dat het richten op TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)is een potentieel krachtige therapeutische benadering om te behandelen of te voorkomennierfibroseen CKD. Een schema in figuur 11D illustreert de regulatie en fibrogene functie van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)in nierfibroblasten.
TGF- 1-signalering speelt een essentiële rol bij de ontwikkeling vannierfibrose(32-34). Na belediging van de nieren komt TGF- 1 vrij uit beschadigde TEC's en activeert het de activering van TGF- 1-signalering in omringende nierfibroblasten(4). TGF- 1 bindt zich aan TGFBR2, dat rekruteert, fosforyleert en activeert TGF-BR1. Gefosforyleerd TGFBR1 activeert vervolgens SMAD3-afhankelijke canonieke TGF- 1-signalering, evenals Ras- en TAK1-bestanddelen van SMAD-onafhankelijke, niet-canonieke TGF- 1-signalering (35). Farmacologische remming van TGF-signalering met behulp van neutraliserende antilichamen (36-38) of remmers (39,40) heeft beschermende effecten aangetoond tegennierfibrosein preklinische modellen. Vooral pentoxifylline, een niet-specifieke fosfodiësteraseremmer waarvan klinisch is bewezen dat het de afname van de glomerulaire filtratiesnelheid vertraagt en de proteïnurie verbetert (16,41), bleek denierfibrosedoor de Smad3/4-gemedieerde fibrogene effecten (14) te blokkeren. Hoewel remming van de TGF- 1-route een aantrekkelijke behandelstrategie lijkt te zijn,nierfibrose, de meeste, zo niet alle, farmacologische middelen die gericht zijn op TGF- 1 of TGF-receptoren, faalden direct in klinische onderzoeken (42). Omdat TGF-signalering een essentiële fysiologische rol speelt bij ontwikkeling, celdifferentiatie, weefselhomeostase en immuunrespons(43), zou directe remming van TGF-signalering kunnen leiden tot verminderde fysiologische functies en bijwerkingen, waaronder lever- (44) en harttoxiciteit (45, 46). De hier gepresenteerde resultaten onthullen een nieuwe positieve feedbacklus van de TGF- 1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1-signaleringsas in nierfibroblasten, waar TGF- 1 de opregulatie van TXNDC5 induceert (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)door ER-stress en ATF6-gemedieerde transcriptionele controle. Verhoogde TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)niveau verbetert verder de vouwing en stabiliteit van TGFBR1, wat leidt tot versterkte TGF- 1-signalering en daaropvolgende fibrogene respons. Targeting op TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)zou daarom fibrogene TGF- 1-signalering kunnen onderdrukken door deze positieve feedbacklus te doorbreken en zo de nierfibrogenese te verzwakken. De fibroblast-beperkte aard van TXNDC5 maakt het ook een gunstig medicijndoelwit om het risico van verstoring van TGF- -afhankelijke fysiologische functies in niet-fibroblastcellen te vermijden.
Gebruik maken van een wereldwijde Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)verwijdering muislijn, hebben we aangetoond dat verlies van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)nierfibrogenese kan voorkomen als reactie op nierletsel. Het is echter klinisch relevanter om te bepalen of het gericht is op TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)bestaande kan afschrikken of zelfs oplossennierfibrose. Om deze vraag te beantwoorden, is een door tamoxifen induceerbaar, fibroblast-specifiek Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)voorwaardelijke knock-out muislijn (Txnd5ko) werd gebruikt, en het toonde aan dat de inductie van Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)deletie in nierfibroblasten 10 dagen na UUO, een tijdstip waaropnierfibrosewerd opgericht (Figuur 11B), vergemakkelijkte de progressie en uitbreiding vannierfibrosedan bij controlemuizen. Deze gegevens suggereren sterk het potentieel van het targeten van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)als een nieuwe therapeutische benadering om de progressie vannierfibrosebij patiënten met CKD. Merk op dat serumspiegels van bloedureumstikstof (BUN) en creatinine niet werden gemeten in de muismodellen die in het huidige onderzoek werden gebruikt, vanwege het feit dat BUN/creatininespiegels niet worden beïnvloed in UUO- en ulRI-modellen en enigszins variabel zijn in het foliumzuur nefropathiemodel (47-49). Verdere studies zijn nodig om de impact van Txndc5 . te bepalen (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)deletie op de nierfunctie met behulp van CKD-muismodellen geïnduceerd door de aanpak om te behandelen of te voorkomennierfibroseen CKD. Een schema in figuur 11D illustreert de regulatie en fibrogene functie van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)in nierfibroblasten.
TGF- 1-signalering speelt een essentiële rol bij de ontwikkeling vannier fibrose(32-34). Na belediging van de nieren komt TGF- 1 vrij uit beschadigde TEC's en activeert het de activering van TGF- 1-signalering in omringende nierfibroblasten(4). TGF- 1 bindt zich aan TGFBR2, dat rekruteert, fosforyleert en activeert TGF-BR1. Gefosforyleerd TGFBR1 activeert vervolgens SMAD3-afhankelijke canonieke TGF- 1-signalering, evenals Ras- en TAK1-bestanddelen van SMAD-onafhankelijke, niet-canonieke TGF- 1-signalering (35). Farmacologische remming van TGF-signalering met behulp van neutraliserende antilichamen (36-38) of remmers (39,40) heeft beschermende effecten aangetoond tegennierfibrosein preklinische modellen. Vooral pentoxifylline, een niet-specifieke fosfodiësteraseremmer waarvan klinisch is bewezen dat het de afname van de glomerulaire filtratiesnelheid vertraagt en de proteïnurie verbetert (16,41), bleek denierfibrosedoor de Smad3/4-gemedieerde fibrogene effecten (14) te blokkeren. Hoewel remming van de TGF- 1-route een aantrekkelijke behandelstrategie lijkt te zijn,nierfibrose, de meeste, zo niet alle, farmacologische middelen die gericht zijn op TGF- 1 of TGF-receptoren, faalden direct in klinische onderzoeken (42). Omdat TGF-signalering een essentiële fysiologische rol speelt bij ontwikkeling, celdifferentiatie, weefselhomeostase en immuunrespons(43), zou directe remming van TGF-signalering kunnen leiden tot verminderde fysiologische functies en bijwerkingen, waaronder lever- (44) en harttoxiciteit (45, 46). De hier gepresenteerde resultaten onthullen een nieuwe positieve feedbacklus van de TGF- 1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1-signaleringsas in nierfibroblasten, waar TGF- 1 de opregulatie van TXNDC5 induceert (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)door ER-stress en ATF6-gemedieerde transcriptionele controle. Verhoogde TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)niveau verbetert verder de vouwing en stabiliteit van TGFBR1, wat leidt tot versterkte TGF- 1-signalering en daaropvolgende fibrogene respons. Targeting op TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)zou daarom fibrogene TGF- 1-signalering kunnen onderdrukken door deze positieve feedbacklus te doorbreken en zo de nierfibrogenese te verzwakken. De fibroblast-beperkte aard van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)maakt het ook een gunstig medicijndoelwit om het risico van verstoring van TGF- -afhankelijke fysiologische functies in niet-fibroblastcellen te vermijden.
Gebruik maken van een wereldwijde Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)verwijdering muislijn, hebben we aangetoond dat verlies van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)nierfibrogenese kan voorkomen als reactie op nierletsel. Het is echter klinisch relevanter om te bepalen of het gericht is op TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)bestaande nier kan afschrikken of zelfs oplossenfibrose. Om deze vraag te beantwoorden, is een door tamoxifen induceerbaar, fibroblast-specifiek Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)voorwaardelijke knock-out muislijn (Txnd5ko) werd gebruikt, en het toonde aan dat de inductie van Txndc5-deletie in nierfibroblasten 10 dagen na UUO, een tijdstip waaropnierfibrosewerd opgericht (Figuur 11B), vergemakkelijkte de progressie en uitbreiding vannierfibrosedan bij controlemuizen. Deze gegevens suggereren sterk het potentieel van het targeten van TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)als een nieuwe therapeutische benadering om de progressie vannierfibrosebij patiënten met CKD. Merk op dat serumspiegels van bloedureumstikstof (BUN) en creatinine niet werden gemeten in de muismodellen die in het huidige onderzoek werden gebruikt, vanwege het feit dat BUN/creatininespiegels niet worden beïnvloed in UUO- en ulRI-modellen en enigszins variabel zijn in het foliumzuur nefropathiemodel (47-49). Verdere studies zijn nodig om de impact van Txndc5 . te bepalen (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)deletie op de nierfunctie met behulp van CKD-muismodellen geïnduceerd door 5/6 nefrectomie en/of cyclosporine/cisplatinebehandeling, modellen met duidelijke veranderingen in BUN- en creatininespiegels (48).
De omvang van de vermindering van het fibrotische gebied waargenomen bij Tendeseko-muizen was relatief lager dan die waargenomen bij Txndc 57-muizen. Dit kan te wijten zijn aan de onvolledige verwijdering van Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)in renale fibroblasten gerelateerd aan de efficiëntie van Cre-gemedieerde recombinatie. Hoewel residentiële nierfibroblasten worden beschouwd als de belangrijkste bron van littekenvormende myofibroblasten bij fibrogene nierziekten (50), epitheliale-naar-mesenchymale transitie (EMT, refs. 51, 52) en endotheliale-naar-mesenchymale transitie (EndoMT, ref.53 ) hebben aangetoond bij te dragen aan de ontwikkeling vannierfibrose. Omdat TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)ook tot expressie werd gebracht in een fractie van TEC's en endotheelcellen, konden we de mogelijkheid niet uitsluiten dat TXNDC5 ook zou kunnen bijdragen aan nierfibrogenese door EMTor EndoMTin deze cellen te bevorderen. Verdere studies zijn nodig om deze hypothese direct te testen. De tamoxifen-induceerbare, fibroblast-specifieke conditionele knock-out muislijn die in de huidige studie wordt gebruikt, maakt echter deletie van Txndc5in collageen-producerende actieve myofibroblasten mogelijk, ongeacht hun oorsprong (dwz van TEC's of endotheelcellen). Het idee dat fibroblast-specifieke deletie van Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)effectief de ontwikkeling en progressie van postinjury heeft vergemakkelijktnierfibrosebij muizen blijft daarom ongewijzigd of TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)speelt een rol bij EMT- of EndoMT-gemedieerde nierfibrogenese.
Hoewel TGF-signalering over het algemeen wordt beschouwd als een centrale mediator vannierfibrose, TGF-signalering op zich kan essentieel zijn om de homeostase en gezondheid van nierweefsel te behouden. Voorwaardelijke deletie van Tbgbr2 in niertubulaire cellen leidt bijvoorbeeld tot verhoogde NF-kB-signalering en nierontsteking (54). Deletie van Tbgbr2 in verzamelbuizen verergertnierfibroseals reactie op UUO, mogelijk door het versterken van paracriene TGF-signalering tussen epitheel- en interstitiële cellen (55). In een onderzoek door Neelisetty et al, selectieve deletie van Tbgbr2 in matrixproducerende interstitiële cellen met behulp van Colla2-Cre/ERT2* Tgfbr2- en Tenascin C-Cre/ERT*Tgfbr2M-muizen vertoonden geen bescherming tegennier fibrosegeïnduceerd door UUO of aristolochiazuur (56), wat suggereert dat het opheffen van TGF-signalering in nierfibroblasten mogelijk niet voldoende is om postletsel te verminderennierfibrose. Hier toonden we aan dat fibroblast-specifieke Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)verwijdering (met behulp van Colla2-Cre/ERT2*Txndc5) (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)resulteert in verminderde TGFBR1, TGF-signaleringsactiviteit enfibrosein de nieren. De observatie dat verwijdering van Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat), maar niet Tgfbr2, in renale fibroblasten/interstitiële cellen vermindertnierfibrosesuggereert dat verwijdering van Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)kan aanvullende antifibrotische effecten hebben die onafhankelijk zijn van TGF-signalering. We hebben inderdaad eerder aangetoond dat in cardiale fibroblasten TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat), als een PDI, bevordert ook fibrogenese door de vouwing en productie van ECM-eiwitten te vergemakkelijken (17). Het is ook mogelijk dat Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)deletie zou kunnen resulteren in extra remming van fibrogene signaalroutes, onafhankelijk van TGF-receptoren, zoals PDGF-, CCN2-, Hedgehog- en HIF-1-signalering (57), waardoor de antifibrotische effecten ervan in de nieren worden versterkt. Verdere experimenten zullen nodig zijn om deze hypothesen direct te testen.
Concluderend onthulde de huidige studie een essentiële en voorheen niet-herkende rol van met nierfibroblasten verrijkt ER-eiwit TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)in de pathogenese vannierfibrose. Experimenteel bewijs suggereert dat TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)promootnierfibrosedoor de TGF-signaleringsactiviteit te vergroten door de vouwing en stabiliteit van TGFBR1 in nierfibroblasten te verbeteren, wat leidt tot overmatige myofibroblast-transdifferentiatie, proliferatie en ECM-productie. Gerichte verwijdering van Txndc5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)in renale fibroblasten beschermt tegen de ontwikkeling en progressie van postinjurynierfibrose. Deze resultaten suggereren dat het richten op TXNDC5 (thioredoxine-domein dat 5 . bevat)zou een nieuwe en krachtige benadering kunnen zijn om te behandelen of te voorkomennierfibroseen CKD.
Referentie
1. Liu Y.nierfibrose: nieuwe inzichten in de pathogenese en therapieën. NierInt. 2006;69(2):213-217.
2. Cho MH.nierfibrose.KoreaansJPediatr. 2010;53(7):735-740.
3. Meng XM, et al. TGF-B: de hoofdregulator vanfibrose.Nat Rev Nephrol.2016;12(6):325-338. 4. Liu BC, et al. Niertubuli-letsel: een drijvende kracht achter chronische nierziekte. Nier Int 2018; 93 (3): 568-579.
5. Macconi D, et al. Belangrijkste fibrogene mediatoren: oude spelers.Renine-angiotensinesysteem.Kidney Int Suppl (2011).2014;4(1):58-64.
6. Yang L, et al. Epitheliale celcyde arrestatie in G2/M bemiddeltnierfibrosena blessure.NatMed. 2010;16(5):535-543.
7. Kendall RT, Feghali-Bostwick CA. Fibroblasten infibrose: nieuwe rollen en bemiddelaars.Front Pharmacol.2014;5:123.
8. Strutz F, Zeisben M.Renale fibroblasten en myofibroblasten bij chronische nierziekte.JAmSoc Nephrol.2006;17(11):2992-2998.
9. Thannidkal VJ. Veroudering, antagonistische pleiotropie en fibrotische ziekte. Int JBiochem Cell Bol. 2010;42(9):1398-1400.
10. LeBleu VS, et al. Oorsprong en functie van myofibroblasten innierfibrose. Nat Med. 2013;19(8):1047-1053.