Progrés de la investigació clínica AKI el 2022 III

Les causes habituals de lesió renal aguda (AKI) inclouen la isquèmia-reperfusió renal, la sèpsia i les nefrotoxines que danyen les cèl·lules epitelials tubulars (TEC), que poden causar la mort tubular aguda. Com a cèl·lula amb el nombre més gran i la proporció més alta de teixit renal, la lesió i la mort dels TEC són les més crítiques en la disminució de la funció renal. La seva disfunció i deteriorament són els esdeveniments inicials de l'IRA i estan directament relacionats amb la mort dels TEC. L'any passat, la investigació bàsica sobre AKI ha avançat molt en l'epigenètica tubular, la poliploidització, la ferroptosi, la piroptosi i l'envelliment.

AKI i epigenètica tubular

El progrés de la investigació de l'epigenètica mostra que una varietat de modificacions epigenètiques, com ara l'acetilació, la metilació i el microARN, estan implicades en la patogènesi de l'AKI. Els canvis en la metilació del promotor de l'ADN es produeixen al ronyó després d'una lesió per isquèmia/reperfusió, i l'orientació al procés de regulació de la modificació epigenètica pot contribuir a la teràpia dirigida clínica dels pacients amb AKI. Utilitzant un model de ratolí amb deficiència de vitamina C (ratolí Gulo knockout), Yu et al. va crear un perfil complet de cada tipus de cèl·lula al ronyó mitjançant la seqüenciació d'ARN unicel·lular, la seqüenciació de bisulfit de genoma sencer i la seqüenciació d'immunoprecipitació d'ARN metilat. perfils específics de transcripció i metilació d'ADN/ARN. RESULTATS: Després de la deficiència de vitamina C, la pèrdua de la hidroximetilació de l'ADN epitelial tubular proximal i la hipermetilació de l'ADN van precedir la necrosi tubular al ronyó, cosa que suggereix que la vitamina C remodela les modificacions epigenètiques de l'ADN/ARN. La suplementació preventiva de derivats antioxidants de la vitamina C (APM) promou la desmetilació de l'ADN i millora la necrosi tubular aguda induïda pel cisplatí. Aquestes troballes contribuiran al desenvolupament de la vitamina C com a teràpia epigenètica per a malalties renals i proporcionaran noves idees i idees per a la vitamina C com a regulador epigenètic de l'homeòstasi renal1.

AKI i poliploidització dels túbuls renals

La poliploidització és el procés pel qual les cèl·lules diploides normals adquireixen un conjunt addicional de cromosomes. Sovint és un mecanisme compensatori per a les cèl·lules tubulars renals després d'una lesió renal aguda per mantenir la funció renal residual i evitar la insuficiència renal. Chiara et al. va explorar la distribució cel·lular tubular de la poliploïdia després de l'AKI mitjançant l'anàlisi del contingut d'ADN i les tècniques de seqüenciació d'ARN unicel·lular i, posteriorment, va investigar el paper funcional de la poliploidització tubular mitjançant diversos models animals transgènics i intervencions farmacològiques. L'estudi va confirmar a més que la poliploidització dels túbuls renals impulsada per la proteïna YAP1 és el principal mecanisme de supervivència per mantenir la funció renal residual en l'etapa inicial de l'IRA, però amb el desenvolupament de l'IRA, aquest mecanisme de supervivència afavoreix la progressió de l'IRA a l'ERC cost de la senescència tubular renal poliploide. canvi. Si el compost de molècula petita CA3 s'utilitza per orientar l'activitat transcripcional de YAP1/TEAD en l'etapa inicial de l'AKI, es pot prevenir la poliploidització de les cèl·lules tubulars renals, però es pot prevenir la transició d'AKI a CKD sense afectar la insuficiència renal causada per AKI. El tractament amb fàrmacs antienvelliment (quercetina més dasatinib) va bloquejar la transició AKI-CKD inhibint la poliploidització tubular. Aquestes troballes identifiquen un objectiu potencial del fàrmac i proporcionen una raó important per millorar clínicament el pronòstic de l'IRA2.

AKI i necrosi tubular renal

La necrosi de les cèl·lules tubulars renals inclou necroptosi, ferroptosi, piroptosi, etc. Cada tipus de necrosi cel·lular té el seu propi mecanisme de regulació molecular específic, que és un procés actiu determinat pels gens. Un patró ordenat de mort predomina en l'IRA i té un paper important en el manteniment de l'homeòstasi dels teixits3.

Feu clic per comprar Cistanche per a una lesió renal aguda

La ferroptosi és una necrosi reguladora caracteritzada per la peroxidació lipídica, com la fosfatidiletanolamina (PE) que conté àcid araquidònic té un paper important en l'IRA. Martin-Saiz et al. van realitzar estudis sobre el metabolisme dels lípids renals en un model AKI induït per folats (FA-AKI). El metabolisme dels lípids renals es va avaluar mitjançant espectrometria de masses per imatge (IMS) i es van diferenciar glomèruls, medul·la i còrtex en grups tractats amb control, AKI i AKI més Ferrostatina -1 (inhibidor de la ferroptosi). Dels 139 lípids identificats en 16 categories, 29 (20,5 per cent) eren significativament diferents entre els grups de control 48-h i AKI. Les espècies totals de PE i sulfat de lisina van disminuir, mentre que les espècies de fosfatidilinositol (PI) van augmentar en AKI. Els nivells d'expressió d'ARNm de Pemt, Pgs1, Cdipt i Tamm relacionats amb el metabolisme dels lípids es van alterar en AKI i d'acord amb els canvis de lípids observats. La ferrostatina-1 va millorar l'AKI i va atenuar alguns canvis lipídics relacionats amb l'AKI, com ara la reducció de PE i espècies de sulfat soluble, sense canviar l'expressió dels enzims del metabolisme dels lípids. En conclusió, en l'IRA nefrotòxica, els canvis en la composició de lípids renals s'associen amb canvis en l'expressió gènica dels enzims que metabolitzen els lípids, i aquest procés patològic es pot bloquejar parcialment per la ferrostatina-1.

La dexametasona, un immunosupressor àmpliament utilitzat, s'ha trobat recentment que indueix ferroptosi mitjançant l'esgotament del glutatió (GSH). Massenhausen et al. va trobar que la dexametasona va disminuir significativament el nivell de GSH a les cèl·lules tubulars i va augmentar la sensibilitat de les cèl·lules tubulars a la ferroptosi. Estudis posteriors van trobar que la dexametasona regulava la proteïna dipeptidasa -1 que regulava el metabolisme del GSH (DPEP1) d'una manera dependent del receptor de glucocorticoides (GR), i el DPEP1 regulat a l'alça podria accelerar el catabolisme del GSH. L'eliminació de DPEP1 inverteix la ferroptosi induïda per la dexametasona. Els inhibidors de la ferroptosi, l'inhibidor de DPEP1 cilastatina o el knockout del gen DPEP1 van millorar la ferroptosi tubular induïda per la dexametasona. Aquesta literatura revela que la dexametasona media l'augment de l'expressió de DPEP1 a través de GR, afavoreix l'esgotament de GSH i la ferroptosi de cèl·lules tubulars renals, i la inhibició d'aquest procés pot millorar la ferroptosi de cèl·lules tubulars renals, que té una gran importància clínica terapèutica5.

AKI i Reparació, Teràpia Regenerativa

Sota l'acció dels factors de lesió, les cèl·lules epitelials tubulars renals perden la seva polaritat normal, necrosi o apoptosi, provocant una disminució ràpida i progressiva de la funció renal en un període curt. Tot i que les cèl·lules del teixit renal tenen una certa capacitat de regeneració i reparació, quan els factors de dany són greus, complexos o persistents, el ronyó experimenta una reparació incompleta i es convertirà gradualment en una malaltia renal crònica. Les cèl·lules epitelials tubulars (TEC) són una de les cèl·lules diana importants per a l'aparició i progressió d'AKI i també són la clau per a la reparació de l'AKI. En els darrers anys, la investigació sobre el mecanisme, el diagnòstic i el tractament de la regeneració i reparació tubular renal després d'AKI ha anat augmentant, i com promoure la regeneració de cèl·lules epitelials tubulars renals i retardar la cronicitat ha cridat l'atenció i l'atenció.

Pax2 és un factor de transcripció indispensable durant el desenvolupament del ronyó. L'estudi va trobar que en el model de ratolí de lesió per isquèmia-reperfusió (IRI), el nombre de cèl·lules positives de Pax2 i el nivell d'ARNm de Pax2 van augmentar significativament després de l'IRI, i el nombre de cèl·lules ki-67 més en tubular renal. Els ratolins eliminadors de Pax2 es van reduir significativament, mentre que TUNEL plus El nombre de cèl·lules va augmentar significativament; i després de 14 dies d'IRI, es va agreujar la fibrosi intersticial renal dels ratolins knockout Pax2. L'expressió de la cinasa 4 dependent de la ciclina (CDK4) es va reduir significativament en els ratolins knockout Pax2-després de l'IRI en comparació amb els ratolins de tipus salvatge, i els inhibidors de Pax2 van suprimir la regulació de l'expressió de CDK4. Aquests resultats suggereixen que després de l'IRI, Pax2 reactivat a les cèl·lules epitelials tubulars proximals afavoreix la proliferació de cèl·lules epitelials tubulars proximals i inhibeix la fibrosi renal regulant l'expressió de CDK41.

A més, els TEC després de l'AKI també poden secretar nivells elevats de GM-CSF, induir l'activació dels macròfags reparadors que expressen Arginasa-1 (Arg1), estimular la proliferació de TEC i promoure la reparació renal. Els TEC també poden expressar un regulador d'autofàgia, la proteïna beclin1, per atenuar la lesió renal aguda, promoure la antiproliferació i inhibir la fibrosi renal.

Com que la patogènesi i el mecanisme de reparació de l'AKI no s'entén completament, el seguiment clínic actual de l'AKI es basa en la producció d'orina i els marcadors plasmàtics. Klocke et al. va utilitzar citometria de flux per classificar cèl·lules renals a l'orina i va establir un flux de treball per a la seqüenciació d'ARN unicel·lular d'orina. L'anàlisi del transcriptoma dels TEC a l'orina reflecteix el procés de dany i reparació d'AKI i proporciona nous mitjans i perspectives per a la identificació, subclassificació i seguiment i intervenció de la diana d'AKI del curs natural4.

Pel que fa al tractament d'AKI, estudis recents han confirmat que el formoterol, un agonista de dos adrenoceptors, pot promoure la reparació renal després de l'AKI en ratolins induint la biogènesi mitocondrial. Però el formoterol s'ha vist limitat pels seus requisits de dosificació diària i per la cardiotoxicitat. Shi et al. van desenvolupar nanopartícules que contenen formoterol, que es poden administrar als ronyons, aconseguint així el mateix efecte terapèutic que l'administració sistèmica amb dosificacions menys freqüents i dosis totals més baixes, i reduint la potencial toxicitat del fàrmac5.

La glutamina és l'aminoàcid lliure més abundant del cos. En el cas d'infecció i dany als teixits, participa en la biosíntesi de proteïnes, el metabolisme energètic i l'eliminació d'oxigen actiu, i és un aminoàcid condicionalment essencial. Les cèl·lules tubulars del ronyó i les cèl·lules immunitàries són els principals "consumidors" de glutamina. Thomas et al. va trobar que la glutamina intravenosa pot millorar significativament la lesió renal i la disminució de la funció renal induïda per la isquèmia-reperfusió en ratolins; Els estudis han demostrat que la glutamina indueix la reprogramació del transcriptoma i del proteoma a les cèl·lules epitelials tubulars renals (TEC), reduint l'apoptosi de les cèl·lules epitelials, el reclutament de neutròfils, la millora de la funció mitocondrial i la fosforilació oxidativa. Mentrestant, els investigadors van identificar la glutamina-glutamiltransferasa 2 (Tgm2) i la cinasa reguladora del senyal d'apoptosi (Ask1) com els principals objectius de la glutamina en la senyalització de l'apoptosi. Els objectius de la glutamina que regulen a l'alça la via de senyalització Tgm2-HSP70 inhibeixen l'activació d'Ask1 i JNK i, finalment, redueixen l'apoptosi endògena dels mitocondris de TEC. Els resultats de la investigació anteriors suggereixen que els fàrmacs de glutamina que s'han utilitzat en la pràctica clínica es poden utilitzar per tractar pacients amb AKI6.

El factor de diferenciació de creixement 15 (GDF15) és un membre de la subfamília GDF i té un paper important en l'antiinflamació, la antiproliferació i l'antitumoral. Els estudis clínics han demostrat que els nivells sèrics de GDF15 són elevats en pacients amb ERC i estan associats amb la progressió i la mortalitat de la CKD; al mateix temps, els nivells sèrics de GDF15 es correlacionen amb els nivells d'ARNm de GDF15 intersticial renal, cosa que suggereix que el GDF15 al ronyó es pot alliberar a la circulació sanguínia. Tanmateix, no s'ha dilucidat el paper de GDF15 en la lesió renal aguda i la fibrosi intersticial. Valino-Rivas et al. va confirmar que GDF15 pot millorar la lesió renal aguda i la fibrosi intersticial induïda per tòxics (folat o cisplatí) a través d'una varietat de models animals transgènics, i la injecció de proteïna recombinant derivada de l'home GDF15 no afecta la lesió renal aguda i la fibrosi intersticial. Té un efecte protector. Mecànicament, GDF15 afavoreix l'expressió del factor renoprotector Klotho i inhibeix l'activació del factor de transcripció NF-kB. Per tant, GDF15 pot ser un nou objectiu de fàrmacs, proporcionant una base teòrica per al tractament clínic de l'IRA i la CKD7.

AKI i COVID-19

La COVID-19 és causada per la infecció per coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la síndrome respiratòria aguda severa, que pot causar danys greus a diversos òrgans i la mort. El ronyó és un dels principals òrgans diana de la COVID-19, i la lesió renal aguda (IRA) és freqüent en pacients crítics amb COVID-19. Tanmateix, els mecanismes pels quals la COVID-19 causa AKI segueixen sent desconeguts en gran mesura.

Investigadors com Wang van dur a terme una sèrie d'estudis en profunditat sobre el mecanisme patogènic de la nova infecció per coronavirus i van trobar que l'AKI induïda per la proteïna SARS-CoV-2 N depèn de la proteïna Smad3 perquè el SARS- La proteïna CoV-2 N pot interactuar amb Smad3 i la senyalització millorada de TGF-/Smad3 condueix a la mort de cèl·lules epitelials tubulars i AKI mitjançant un mecanisme d'aturada del cicle cel·lular G1, revelant un paper directe de la proteïna N SARS-CoV-2 en AKI. Al mateix temps, l'equip va trobar a través de l'estudi de ratolins eliminadors del gen Smad3 i inhibidors específics de Smad3 que eliminant el gen Smad3 i inhibint la proteïna Smad3 poden millorar significativament la mort cel·lular induïda per la proteïna SARS-CoV-2 N i la mort aguda. lesió renal. Per tant, s'espera que l'ús de la proteïna Smad3 com a objectiu inhibidor esdevingui un nou mètode per al tractament de la lesió renal aguda causada per COVID-191.

ACE2 és el principal receptor perquè la COVID-19 entri a les cèl·lules diana, i els investigadors han dissenyat diverses intervencions per a aquesta proteïna per aconseguir el propòsit de tractar la COVID-19. Hassler et al. va demostrar l'eficàcia preclínica d'una nova proteïna ACE2 soluble (ACE2-1-618-DDC-ABD) en un model de ratolí letal d'infecció per SARS-CoV-2. Els investigadors van fusionar variants humanes d'ACE2 solubles al domini d'unió a l'albúmina (ABD) enllaçat per un 4-dodecapèptid de cisteïna (DDC) semblant a una matriu dimèrica per millorar la capacitat d'unió al SARS-CoV-2. Aquesta nova proteïna ACE2 soluble es va administrar per via intranasal i intraperitoneal, seguida d'una infecció intranasal amb SARS-CoV-2. Els resultats van mostrar que els títols virals pulmonars i cerebrals de SARS-CoV-2 es van reduir significativament en animals que van rebre ACE2-1-618-DDC-ABD, amb danys renals concomitants, en comparació amb títols elevats en controls infectats no tractats Visiblement alleugerit. Així, aquesta nova variant d'ACE2 humana soluble, ACE2-1-618-DDC-ABD, pot convertir una infecció mortal en una de més lleu, com es demostra en un model animal de COVID-19 amb pulmó greu i ronyó tubular proximal moderat. lesió Basat en la seva eficàcia preclínica, aquest experiment proporciona noves idees per a la millora i el tractament de la COVID-192.

Com s'ha esmentat anteriorment, ACE2, com a primer receptor hoste identificat per SARS-CoV-2, és responsable de la regulació inversa de la via de senyalització renina-angiotensina (RAS) mitjançant la inactivació enzimàtica de l'angiotensina II. El losartan és un bloquejador del receptor de l'angiotensina II que inhibeix la internalització de l'angiotensina ACE2 mediada per l'angiotensina II. A partir d'aquests antecedents, Rahmani et al. va investigar l'efecte de l'Ang II i el losartan sobre la infecció per SARS-CoV-2 per proporcionar proves que recolzin el losartan com a possible teràpia neoadjuvant per al SARS-CoV-2.

Les seqüències d'ARN específiques del virus participen en els mecanismes antivirals de l'hoste activant centenars de gens estimulats per IFN (ISG), promovent l'estat antiviral de l'hoste. L'equip va trobar que el losartan regula els ISG antivirals com BST2 i IFITM1 mitjançant un model d'organoides renals, que ajuda a reduir la susceptibilitat de les cèl·lules tubulars renals al SARS-CoV-2. Per tant, el tractament amb losartan pot protegir contra la COVID-19-AKI. Aquest estudi suggereix un paper protector potencial dels inhibidors de RAS contra la infecció per SARS-CoV-23.

per a més informació: Ali.ma@wecistanche.com