Quina importància té la síntesi d'òxid nítric per al ronyó?

Per a més informació:ali.ma@wecistanche.com

Part Ⅱ: Senyalització d'òxid nítric en la regulació renal i la salut cardiometabòlica

Mattias Carlström

FEU CLIC AQUÍ PER PART Ⅰ

Modulació del transport de sodi per NO (Òxid nítric)

L'homeòstasi de sodi i aigua es regula principalment per l'acció de les hormones (és a dir, l'aldosterona i la vasopressina)ronyóaixí com la senyalització d'Ang II i endotelina. Tanmateix, altres compostos endògens que no circulen a nivells elevats, com el NO (Òxid nítric), contribueixen substancialment a la manipulació renal de sodi i aigua mitjançant diferents mecanismes. En general, NO (Òxid nítric)inhibeix la reabsorció tubular de sodi al llarg de la nefrona; tanmateix, les accions agudes i cròniques del NO (Òxid nítric)en segments tubulars específics durant la salut i la malaltia justifiquen una investigació addicional. En particular, els efectes del NO (Òxid nítric) sobre la reabsorció de sodi i líquids als túbuls proximals es debat ja que s'han informat interaccions amb Ang II i efectes bifàsics. Aquests efectes diferents es poden explicar per diferents escenaris experimentals, models i diferències d'espècies".

Donada la curta vida mitjana del NO (Òxid nítric)in vivo, es creu que les seves accions estan mediades principalment per senyalització autòcrina o paracrina. Tanmateix, NO (Òxid nítric)també podria actuar com una hormona endocrina, potencialment a través de l'hemo-NO (Òxid nítric)senyalització. Com s'ha comentat anteriorment, NO alronyóprové no només d'eNOS (Síntesi d'òxid nítric)a la vasculatura però també de l'epiteli tubular nNOS (Síntesi d'òxid nítric)i potencialment iNOS (Síntesi d'òxid nítric)durant condicions patològiques associades a la inflamació. Els primers estudis que van utilitzar enfocaments farmacològics per investigar el paper específic de la NOS (Síntesi d'òxid nítric)-NO derivat (Òxid nítric)de la funció tubular de vegades eren difícils d'interpretar perquè la inhibició no selectiva del NO sistèmic (Òxid nítric)generació va augmentar la pressió arterial, va reduir la perfusió renal i va afectar els mecanismes d'autorregulació renal. No obstant això, estudis posteriors que van utilitzar inhibidors farmacològics més selectius o enfocaments d'eliminació genètica van demostrar que la NOS (Síntesi d'òxid nítric)la inhibició pot reduir l'excreció de sodi i líquids sense induir canvis hemodinàmics substancials*5.

Al llarg de la nefrona, aproximadament el 67 per cent de la càrrega de sodi filtrada es reabsorbeix als túbuls contornejats proximals; 25 per cent al TAL del bucle de Henle; 5 per cent al túbul contornejat distal, túbul de connexió i túbul col·lector inicial; i 3 per cent al conducte col·lector medul·lar intern4.nNOS (Síntesi d'òxid nítric)i/o eNOS (Síntesi d'òxid nítric)-NO derivat (Òxid nítric)S'ha informat que inhibeix la bomba basolateral de sodi i potassi (Nat/K més -ATPasa) al túbul proximal, l'intercanviador apical de sodi/hidrogen 3 (NHE3; també conegut com SLC9A3) al túbul proximal i TAL del bucle de Henle. , NKCC2 apical al TAL del bucle de Henle i canal de sodi epitelial apical (ENaC) al conducte col·lector cortical19 (FIG.4). Encara que nNOS (Síntesi d'òxid nítric)s'expressa al túbul distal, el seu paper potencial en la modulació dels transportadors en aquesta part de la nefrona (per exemple, el cotransportador Nat/Cl (NCC; també conegut com SLC12A3)) no està clar.

Els primers estudis que utilitzaven l'administració sistèmica de NOS (Síntesi d'òxid nítric)els inhibidors admeten un efecte inhibidor del NO (Òxid nítric)sobre la reabsorció de sodi tubular proximal67. Tanmateix, un estudi del 2014 amb túbuls proximals humans aïllats va demostrar que Ang II va estimular el transport de sodi tubular proximal depenent de la dosi (tal com es demostra per l'augment de l'activitat de NHE3 i el cotransportador basolateral Nat'-HCO) mitjançant la fosforilació d'ERK8 mediada per NO-CGMP. . Aquest estudi també va demostrar que el tractament amb el nitroprussiat de sodi donant NO va reduir l'activitat del transportador de sodi en els túbuls proximals de ratolí i rata, però va tenir l'efecte contrari en els túbuls proximals humans. Es necessiten més investigacions per entendre el motiu d'aquesta discrepància i per aclarir si existeixen fenòmens similars per a altres transportistes i en altres segments de la nefrona. L'efecte del NO sobre la reabsorció tubular podria dependre de la concentració i implicar la interacció amb sistemes hormonals reguladors com el RAAS. Tot i que es discuteixen els efectes de la reabsorció tubular proximal del NOon, el NO té clarament un paper important enronyós'associa amb la fisiologia i NO compromesa la bioactivitatronyómalaltiai trastorns cardiovasculars i metabòlics associats7, s,9.

Feu clic a la botiga de vitamines Cistanche i Cistanche per a malalties renals

Manipulació tubular de NO (Òxid nítric)metabòlits

Com s'ha dit anteriorment, NO (Òxid nítric)es metabolitza ràpidament per formar nitrits i nitrats, que són excretats principalment pelronyons. Tot i que sovint s'informa de l'excreció urinària de NOx, aquesta mesura reflecteix principalment el nitrat, que es troba al plasma a concentracions gairebé 1,000-vegades més altes i té una semivida substancialment més llarga que el nitrit (ty~6h versus ~30min). ); per tant, és molt més estable a l'orina. Com que la dieta és un contribuent important al conjunt de nitrats i nitrits circulants al cos, l'excreció acumulada de NOx només es pot utilitzar per estimar el NOS (Síntesi d'òxid nítric)funcionen durant restriccions dietètiques estrictes. A més,ronyóNOS (Síntesi d'òxid nítric)L'activitat podria influir substancialment en l'excreció total de NOx, almenys durant la ingesta elevada de sal. Entre els ratolins alimentats amb una dieta alta en sal, els amb supressió de nNOS (Síntesi d'òxid nítric)al conducte col·lector tenia una excreció de NOx aproximadament un 50 per cent més baixa que els controls i va desenvolupar hipertensió 2.

Els primers estudis en voluntaris joves i sans van demostrar que només el 60 per cent del nitrat de 15N administrat per via oral s'excretava a l'orina com a nitrat en 48 hores, amb quantitats mínimes (0,1 per cent) excretades a les femtes. ,101. Una petita quantitat de nitrat marcat amb 15N també es va excretar com amoníac o urea a l'orina (2-4 per cent) i femta (0,2 per cent), però la manipulació i/o eliminació de la dosi restant (36-38 per cent) ) encara no està clar. És probable que una mica de nitrat es distribueixi a la piscina muscular i també és possible l'eliminació del cos mitjançant l'exhalació de gas nitrogenat.

Un petit estudi clínic va demostrar que els voluntaris sans amb normalronyófunció(eGFR>60 ml/min/1,73 m2) van tenir una excreció fraccionada significativament més alta de nitrat (mediana del 16,3 per cent; IC del 95 per cent8.7-22,8) que els pacients amb ERC i FGe Menor o igual a 30 ml/min/1,73 m² (mediana). 10,3%, 95% CI96.9-4.4)10.En pacients amb ERC, l'eliminació de nitrats renals es va correlacionar positivament ambronyófunció. La reducció de l'excreció fraccionada de nitrat en pacients amb eGFR reduït es va associar amb un augment dels nivells plasmàtics de nitrat. Aquestes troballes es podrien explicar per la filtració glomerular alterada i la manipulació tubular del nitrat durantmalaltia de ronyó, però també podria estar relacionat amb una NOS reduïda (Síntesi d'òxid nítric)-bioactivitat derivada en pacients amb ERC, que condueix a una producció reduïda de NO oxidat (Òxid nítric)metabòlits en la circulació als quals elronyonspodria adaptar-se reabsorbint més o secretant menys nitrat.

Un assaig controlat aleatori que va investigar les diferències de sexe en la manipulació renal de nitrats en adults (n=231) amb pressió arterial elevada va informar que durant la restricció de nitrats en la dieta, la concentració de nitrats urinaris, la quantitat de nitrat excretat, l'eliminació renal de nitrats i l'excreció fraccionada de nitrats. eren significativament inferiors en les dones que en els homes13. Tanmateix, NO (Òxid nítric)es va observar una associació entre la concentració de nitrat plasmàtic o l'excreció fraccionada de nitrat i GFR en qualsevol sexe. Després d'una ingesta elevada de nitrats durant 5 setmanes, l'excreció fraccionada de nitrat va augmentar notablement i no es van observar diferències de sexe en el maneig renal del nitrat. Aquest estudi suggereix que la reabsorció tubular de nitrats podria ser més alta en les dones que en els homes, però els mecanismes subjacents justifiquen una investigació addicional.

En absència de generació intrarrenal, l'excreció fraccionada de nitrat es correlaciona linealment amb els nivells plasmàtics i s'ha calculat que és d'aproximadament un 3-10 per cent en gossos i rates anestesiats, amb una reabsorció important al tubulós proximal4,105. En voluntaris sans, la inhibició de l'anhidrasa carbònica mitjançant acetazolamida va reduir la reabsorció tubular proximal de nitrits i nitrats i va augmentar el seu contingut a l'orina, cosa que suggereix un paper dels mecanismes dependents de l'anhidrasa carbònica en aquesta reabsorció. L'evidència suggereix que la reabsorció de nitrats també té lloc en segments posteriors de la nefrona; Els estudis d'eliminació i aturada del flux en gossos van demostrar que la inhibició de NKCC2 amb furosemida va reduir la reabsorció tubular del nitrat del 97% al 87% durant la inhibició de la NOS intrarenal. (Síntesi d'òxid nítric)i del 90% al 84% sense NOS (Síntesi d'òxid nítric)inhibició 1.

Un altre possible candidat per a la reabsorció de nitrats és l'intercanviador de clorur-bicarbonat pendrina (també conegut com SLC26A4), que s'expressa en cèl·lules intercalades del túbul contornejat distal, el túbul de connexió i el conducte col·lector cortical8. Els estudis in vitro han demostrat que l'expressió de pendrina es redueix en els conductes col·lectors corticals del ratolí i els túbuls de connexió en presència de NO. (Òxid nítric)donants i regulats durant la inhibició dels NO (Síntesi d'òxid nítric)1.La sialina (també coneguda com SLC17A5) transporta el nitrat del plasma a les glàndules salivals4. S'ha informat d'una alta expressió apical de senyalització a les cèl·lules del túbul distal1, cosa que suggereix que aquest transportador també podria contribuir a la reabsorció renal del nitrat.

La major part del coneixement actual sobre la manipulació tubular de nitrats i nitrits es basa en l'excreció de nitrats. Tots dos anions es filtren lliurement als glomèruls, però es desconeix si existeixen mecanismes de transport tubular similars per a nitrats i nitrits al llarg de la nefrona. Es necessiten més estudis per identificar els transportadors de nitrats i nitrats en humansronyó. Aquests estudis no només avançarien en la comprensió del nitrat-nitrit-NO (Òxid nítric)via en salut i malaltia, però podria conduir a noves estratègies terapèutiques.

El metabolisme del NO (òxid nítric) al ronyó

Enfocaments per restaurar NO (Òxid nítric)bioactivitat

Malgrat diverses dècades d'investigació centrada a entendre el NO (Òxid nítric)biologia i el desenvolupament d'eines noves per augmentar la bioactivitat d'aquesta molècula de senyalització en diversos trastorns, especialment en el sistema cardiovascular, el nombre d'aplicacions clíniques aprovades és limitat. Quatre enfocaments principals podrien augmentar potencialment el NO (Òxid nítric)bioactivitat (FIG.5). En primer lloc, augmentar o restaurar la NOS endògena (Síntesi d'òxid nítric)activitat, per exemple, per suplementació amb L-arginina, L-citrulina o BH; inhibició de l'activitat arginasa; reducció dels nivells endògens de NOS (Síntesi d'òxid nítric)inhibidors; estimulant la formació de sulfur d'hidrogen (H, S); o utilitzant fàrmacs com les estatines, els activadors de l'ACE2, els agonistes del receptor (AT,) de l'angiotensina II de tipus -2 i els agonistes del receptor Mas que podrien disminuir l'estrès oxidatiu i facilitar l'eNOS (Síntesi d'òxid nítric)activació. En segon lloc, donar substàncies que augmenten directament el NO (Òxid nítric)generació independentment de la NOS (Síntesi d'òxid nítric)sistema, per exemple, NO inhalat (Òxid nítric)gasos o nitrits inorgànics, fàrmacs híbrids que adjunten un NO (Òxid nítric)-alliberar part a un agent farmacològic existent, augmentar la senyalització H, S, tractament amb nitrats orgànics o suplementació amb nitrat o nitrit inorgànic. En tercer lloc, limitar NO (Òxid nítric)metabolisme, per exemple, esmorteint l'estrès oxidatiu i evitant així l'eliminació de NO (Òxid nítric), i quart, facilitant les vies de senyalització aigües avall, per exemple, utilitzant inhibidors de la fosfodiesterasa, estimuladors de sGC o activadors de sGC. Alguns dels enfocaments futurs existents i prometedors per augmentar el NO (Òxid nítric)la generació i la senyalització es discuteixen a continuació.

Inhalat NO (Òxid nítric)gas

Des de l'aprovació de la FDA del NO inhalat (Òxid nítric)per al tractament de la hipertensió pulmonar persistent en nounats el 1999, aquest enfocament s'ha utilitzat fora de l'etiqueta en diversos entorns clínics. Existeixen preocupacions pel que fa a l'ús crònic del NO inhalat (Òxid nítric), especialment en pacients amb insuficiència orgànica múltiple, a causa dels riscos de formació de metahemoglobina (a causa de la unió de NO (Òxid nítric)a l'hemoglobina, que redueix la seva capacitat de transport d'oxigen) i desenvolupament deronyódisfunció. Una revisió sistemàtica i una metaanàlisi dels assaigs aleatoris van demostrar que NO (Òxid nítric)la teràpia d'inhalació augmenta el risc deagutronyólesió(AKI) en pacients amb síndrome de dificultat respiratòria aguda (SDRA), però no en poblacions no SDRA13. Els mecanismes subjacents probablement impliquen la modulació de la resistència arteriolar pre i post-glomerular i la manipulació tubular alterada de la sal i l'aigua, que es recolza en estudis anteriors en animals i humans13.Ronyófunciói els marcadors d'AKI s'han de controlar de prop en pacients que requereixen NO inhalat (Òxid nítric)teràpia.

Nitrats orgànics

La nitroglicerina (també coneguda com a trinitrat de gliceril) dilata els vasos de capacitat venosa, l'aorta, les artèries coronàries mitjanes i grans i les col·laterals. Aquest nitrat orgànic i compostos estructuralment similars es van utilitzar per tractar l'angina de pit, l'infart agut de miocardi i la hipertensió severa fins i tot abans del descobriment del paper del NO. (Òxid nítric)en fisiologia 4. L'ús crònic de nitrats orgànics s'ha associat amb tolerància i risc d'efectes adversos, inclosa la hipotensió i la disfunció endotelial, que limiten les seves aplicacions terapèutiques.

Inhibició de l'arginasa

El NOS (Síntesi d'òxid nítric)Les isoformes competeixen per la L-arginina amb altres dos enzims, l'arginina i l'arginina metiltransferasa, que converteixen la L-arginina en urea i la L-ornitina o la dimetilarginina asimètrica (ADMA), respectivament. L'ADMA al seu torn inhibeix la NOS (Síntesi d'òxid nítric)activitat competint directament amb la L-arginina per unir-se a NOS (Síntesi d'òxid nítric), que condueix a NOS (Síntesi d'òxid nítric)desacoblamentl5. Existeixen dos isoenzims d'arginasa; L'arginasa 1 es troba principalment al citoplasma dels hepatòcits i els glòbuls vermells16, mentre que l'arginasa 2 es troba als mitocondris de diversos teixits del cos, amb una gran abundància en el cos.ronyó(Atles de proteïnes humanes). Augment de l'activitat de l'arginasa i nivells elevats d'ADMA, juntament amb una reducció de NO (Òxid nítric)síntesi, s'han associat amb disfunció endotelial i augment del risc cardiovascular en pacients amb ERC (Malaltia renal crònica). A més, s'ha demostrat que la inhibició de l'arginasa millora la funció endotelial microvascular en pacients amb malaltia de l'artèria coronària i T2DM9,1x0.

Els estudis experimentals han demostrat que el nitrat inorgànic dietètic pot disminuir l'expressió i l'activitat de l'arginasa, la qual cosa pot contribuir als efectes saludables del nitrat en malalties cardiovasculars i metabòliques21,122. S'ha associat un augment de l'expressió i l'activitat de l'arginasa 2ronyófracàs, diabèticronyómalaltia(DKD) i la nefropatia hipertensiva, i els efectes favorables de la inhibició de l'arginasa s'han demostrat en models de malaltia renal,18. Es requereixen estudis addicionals per investigar els possibles beneficis clínics de l'atenuació de la funció de l'arginasa en pacients ambronyómalaltia.

Relació entre la malaltia renal crònica i la síntesi d'òxid nítric

Formació i senyalització H, S

La molècula de senyalització H, S té moltes similituds amb NO (Òxid nítric)i afecta una àmplia gamma de funcions fisiològiques, inclosa la modulació dels sistemes cardiovascular, renal i metabòlic23-12. H, S es forma de forma endògena a la majoria d'òrgans, inclòs elronyó, mitjançant reaccions enzimàtiques i no enzimàtiques24. L'estimulació de la producció de H, S podria millorar el NO (Òxid nítric)-sGC-cGMP-PKGpathway augmentant la producció de NO i la seva senyalització aigües avall. H, S també pot augmentar eNOS (Síntesi d'òxid nítric)activació mitjançant mecanismes que impliquen la mobilització de Ca2 plus intracel·lular i la promoció de la fosforilació26127. A més, H, S podria augmentar el NO (Òxid nítric)producció independent de NOS (Síntesi d'òxid nítric)mitjançant l'estimulació de la reducció de nitrit depenent de XOR a NO128.H, també s'ha demostrat que Shas activa sGC i / o augmenta directament els nivells de cGMP mitjançant la inhibició de la fosfodiesterasa. Les interaccions i la diafonia que es produeixen entre els sistemes de senyalització NO i H, S són complexes i impliquen la formació d'espècies híbrides S/N. El tractament amb donants H, S d'alliberament lent s'associa amb efectes protectors en models animals de malalties cardiovasculars,ronyó, i malalties metabòliques2-12, però aquests resultats esperen una traducció clínica posterior.

Inhibició de la fosfodiesterasa

El cGMP s'hidrolitza a guanosina monofosfat (GMP) per la fosfodiesterasa. Fins ara, la fosfodiesterasa 5 (PDE5), que s'expressa en diversos teixits, inclosos els sistemes cardiovascular i renal, ha estat el focus principal de la investigació, però també s'ha suggerit que altres isoenzims de fosfodiesterasa modulen el NO. (Òxid nítric)-senyalització independent i dependent de cGMP mediada.

Els inhibidors de la PDE5 bloquegen la descomposició del cGMP i, per tant, condueixen a un NO augmentat o prolongat (Òxid nítric)senyalització. S'ha demostrat que aquests compostos redueixen la pressió arterial en estudis preclínics i clínics i exerceixenronyói efectes protectors cardiovasculars en diversos models experimentals d'IRI, insuficiència cardíaca], CKD i DKD12. PDE5 està molt expressat en elronyó(als glomèruls, cèl·lules mesangials, túbuls corticals i conducte col·lector medul·lar intern) i elronyóEs creu que els efectes protectors dels inhibidors de la PDE5 s'estenen molt més enllà del seu efecte antihipertensiu3. En 5/6 rates nefrectomitzades, 8 setmanes de tractament amb un inhibidor de la PDE5 iniciat immediatament després de la nefrectomia van prevenir el desenvolupament d'hipertensió i van millorarronyólesiói proteinúria 3. No obstant això, això profundronyóLa protecció es va perdre si s'iniciava la inhibició de la PDE5 en una fase posterior (és a dir, 4 setmanes després de la nefrectomia) quan la proteinúria ja era evident.

Actualment, els inhibidors de la PDE5 estan aprovats clínicament per al tractament de la hipertensió pulmonar, la disfunció erèctil i els símptomes del tracte urinari inferior. Tanmateix, les troballes preclíniques i clíniques primerenques prometedores suggereixen que podrien ser possibles indicacions terapèutiques addicionals en el futur. Per exemple, un assaig de fase II va demostrar que el tractament una vegada al dia amb inhibidor de la PDE5 d'acció al llarg de 12 setmanes va disminuir l'albuminúria en 256 pacients amb DM2 i nefropatia manifesta5. És important, aixòronyó-protectoraefectees va observar malgrat el tractament simultani amb bloquejadors de RAAS i independentment de qualsevol canvi en la pressió arterial o GFR.

FEU CLIC AQUÍ PER A LA PART Ⅲ