2022년 AKI 임상 연구 진행 III
Feb 15, 2023
급성 신장 손상(AKI)의 일반적인 원인에는 신장 허혈-재관류, 패혈증, 급성 세뇨관 사망을 유발할 수 있는 세뇨관 상피 세포(TEC)를 손상시키는 네프로톡신이 포함됩니다. 신장 조직에서 가장 많은 수와 가장 높은 비율을 가진 세포로서 TEC의 손상 및 사망은 신장 기능 저하에 가장 중요합니다. 그것의 기능 장애 및 손상은 AKI의 초기 사건이며 TEC의 사망과 직접 관련이 있습니다. 지난 1년 동안 AKI에 대한 기초 연구는 세뇨관 후생유전학, 배수체화, 페롭토시스, 파이롭토시스 및 노화에서 큰 진전을 이루었습니다.
AKI 및 관형 후성유전학
후성유전학의 연구 진행은 AKI의 병인에 아세틸화, 메틸화, 마이크로RNA를 포함한 다양한 후성유전학적 변형이 관여하고 있음을 보여줍니다. DNA 프로모터 메틸화의 변화는 허혈/재관류 손상 후 신장에서 발생하며, 후생유전학적 변형 조절 과정을 표적으로 하는 것은 AKI 환자의 임상적 표적 치료에 기여할 수 있습니다. 비타민 C 결핍 마우스 모델(Gulo 녹아웃 마우스)을 사용하여 Yu et al. 단일 세포 RNA 시퀀싱, 전체 게놈 바이설파이트 시퀀싱 및 메틸화 RNA 면역 침전 시퀀싱을 통해 신장의 각 세포 유형에 대한 포괄적인 프로필을 만들었습니다. 특정 전사 및 DNA/RNA 메틸화 프로파일. 결과: 비타민 C 결핍 후, 근위 세뇨관 상피 DNA 하이드록시메틸화 및 DNA 과메틸화의 손실이 신장의 세뇨관 괴사에 선행하여 비타민 C가 DNA/RNA 후생유전학적 변형을 개조함을 시사합니다. 항산화 비타민 C 유도체(APM)의 예방적 보충은 DNA 탈메틸화를 촉진하고 시스플라틴 유발 급성 세뇨관 괴사를 완화합니다. 이러한 발견은 신장 질환에 대한 후생유전학적 치료법으로서 비타민 C의 개발에 기여할 것이며, 비타민 C가 신장 항상성의 후생유전학적 조절자로서 새로운 통찰력과 아이디어를 제공할 것입니다1.
신장 세뇨관의 AKI 및 배수체화
배수체화는 정상 이배체 세포가 여분의 염색체 세트를 획득하는 과정입니다. 이것은 종종 급성 신장 손상 후 잔류 신장 기능을 유지하고 신부전을 피하기 위한 신장 세뇨관 세포의 보상 메커니즘입니다. Chiaraet al. DNA 함량 분석 및 단일 세포 RNA 시퀀싱 기술을 통해 AKI 후 배수체의 관형 세포 분포를 조사한 후 다양한 형질 전환 동물 모델 및 약물 개입을 사용하여 관형 배수체의 기능적 역할을 조사했습니다. 이 연구는 추가로 YAP1 단백질에 의해 구동되는 신세뇨관의 배수체가 AKI의 초기 단계에서 잔류 신기능을 유지하기 위한 주요 생존 메커니즘이지만, AKI의 발달과 함께 이 생존 메커니즘이 AKI에서 CKD로의 진행을 촉진한다는 것을 확인했습니다. 배수체 신세뇨관 노화의 비용. 변화. AKI의 초기 단계에서 저분자 화합물 CA3를 사용하여 YAP1/TEAD 전사 활성을 표적화하면 신세뇨관 세포의 배수체화를 방지할 수 있지만 AKI로 인한 신부전에는 영향을 미치지 않고 AKI에서 CKD로의 전이를 방지할 수 있습니다. 항노화 약물 치료(케르세틴과 다사티닙)는 세뇨관 배수체화를 억제하여 AKI-CKD 전환을 차단했습니다. 이러한 결과는 잠재적인 약물 표적을 식별하고 AKI 예후를 임상적으로 개선하기 위한 중요한 근거를 제공합니다2.
AKI 및 신세뇨관 괴사
신세뇨관 세포의 괴사는 괴사, 페롭토시스, 파이롭토시스 등을 포함합니다. 각 유형의 세포 괴사는 유전자에 의해 결정되는 활성 과정인 고유한 특정 분자 조절 메커니즘을 가지고 있습니다. 죽음의 질서 있는 패턴은 AKI에서 널리 퍼져 있으며 조직의 항상성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다3.
Ferroptosis는 AKI에서 중요한 역할을 하는 아라키돈산을 포함하는 포스파티딜에탄올아민(PE)과 같은 지질 과산화를 특징으로 하는 조절 괴사입니다. 신장 지질 대사 연구는 Martin-Saiz 등의 엽산 유도 AKI(FA-AKI) 모델에서 수행되었습니다. 신장 지질 대사는 영상질량분석법(IMS)으로 평가하였고 대조군, AKI 및 AKI + Ferrostatin-1(ferroptosis inhibitor) 처리군에서 사구체, 수질 및 피질을 구별하였다. 16개 범주에서 확인된 139개의 지질 중 29개(20.5%)는 48-h 대조군과 AKI 그룹 간에 유의미한 차이가 있었습니다. AKI에서 총 PE 및 라이신 황산염 종은 감소한 반면, 포스파티딜이노시톨(PI) 종은 증가했습니다. 지질 대사와 관련된 Pemt, Pgs1, Cdipt 및 Tamm의 mRNA 발현 수준은 AKI에서 교란되었고 관찰된 지질 변화와 일치했습니다. Ferrostatin-1은 지질 대사 효소의 발현을 변화시키지 않고 AKI를 개선하고 PE 및 가용성 황산염 종의 감소와 같은 일부 AKI 관련 지질 변화를 약화시켰습니다. 결론적으로, 신독성 AKI에서 신장 지질 조성의 변화는 지질 대사 효소의 유전자 발현 변화와 관련이 있으며 이러한 병리학적 과정은 Ferrostatin-1에 의해 부분적으로 차단될 수 있습니다.
널리 사용되는 면역억제제인 덱사메타손은 최근 글루타티온(GSH)을 고갈시켜 페로프토시스를 유발하는 것으로 밝혀졌습니다. Massenhausen et al. 덱사메타손이 관형 세포에서 GSH 수준을 유의하게 감소시키고 관형 세포의 페롭토시스에 대한 민감도를 증가시킨다는 것을 발견했습니다. 추가 연구에서 덱사메타손이 글루코코르티코이드 수용체(GR) 의존적 방식으로 GSH 대사 조절 단백질 디펩티다제-1(DPEP1)를 상향 조절하고 상향 조절된 DPEP1이 GSH 이화 작용을 가속화할 수 있음을 발견했습니다. DPEP1 녹아웃은 dexamethasone에 의해 유도된 ferroptosis를 역전시킵니다. Ferroptosis 억제제, DPEP1 억제제 실라스타틴 또는 DPEP1 유전자 녹아웃은 덱사메타손으로 유발된 관형 ferroptosis를 개선했습니다. 이 문헌은 덱사메타손이 GR을 통한 DPEP1 발현 증가를 매개하고, GSH 고갈 및 신세뇨관 세포 철자반증을 촉진하며, 이 과정을 억제하면 임상적 치료적 중요성이 큰 신세관 세포 철자반증을 개선할 수 있음을 보여줍니다5.
AKI 및 수리, 재생 요법
손상 요인의 작용으로 신세뇨관 상피 세포는 정상적인 극성, 괴사 또는 세포 사멸을 잃어 단기간에 신장 기능이 급속하고 점진적으로 감소합니다. 신장 조직 세포는 재생 및 복구할 수 있는 특정 능력이 있지만 손상 요인이 심각하고 복잡하거나 지속적일 경우 신장은 불완전 복구를 거쳐 점차 만성 신장 질환으로 발전합니다. Tubular epithelial cell(TECs)은 AKI의 발생 및 진행에 중요한 표적 세포 중 하나이며 AKI 복구의 핵심이기도 합니다. 최근 AKI 후 신세뇨관 재생 및 복구의 기전, 진단 및 치료에 대한 연구가 증가하고 있으며, 신세뇨관 상피세포 재생을 촉진하고 만성화를 지연시키는 방법에 대한 관심과 관심이 높아지고 있다.
Pax2는 신장 발달 동안 없어서는 안 될 전사 인자입니다. 이 연구는 허혈-재관류 손상(IRI) 마우스 모델에서 Pax2 양성 세포의 수와 Pax2 mRNA의 수준이 IRI 후 유의하게 증가했으며 신세뇨관에서 ki-67 플러스 세포의 수가 증가했음을 발견했습니다. Pax2 녹아웃 마우스는 상당히 감소한 반면, TUNEL 플러스 세포의 수는 상당히 증가했습니다; IRI 14일 후 Pax2 녹아웃 마우스의 신장 간질 섬유증이 악화되었습니다. CDK4(Cyclin-dependent kinase 4) 발현은 야생형 마우스에 비해 IRI 후 Pax2- 녹아웃 마우스에서 유의하게 감소했으며 CDK4 발현의 상향 조절은 Pax2 억제제에 의해 억제되었습니다. 이러한 결과는 IRI 후에 근위 세뇨관 상피 세포에서 재활성화된 Pax2가 근위 세뇨관 상피 세포의 증식을 촉진하고 CDK41의 발현을 상향 조절함으로써 신장 섬유증을 억제함을 시사합니다.
또한, AKI 후 TEC는 높은 수준의 GM-CSF를 분비하고, Arginase-1(Arg1)를 발현하는 복구 대식세포의 활성화를 유도하고, TEC의 증식을 자극하고, 신장 복구를 촉진할 수 있습니다. TEC는 또한 자가포식 조절제인 beclin1 단백질을 발현하여 급성 신장 손상을 약화시키고 항증식을 촉진하며 신장 섬유증을 억제할 수 있습니다.
AKI의 병인 및 복구 메커니즘이 완전히 이해되지 않았기 때문에 AKI의 현재 임상 모니터링은 소변 배출 및 혈장 마커에 의존합니다. Klocket al. 소변에서 신장 세포를 분류하기 위해 유동 세포 계측법을 사용했으며 소변 단일 세포 RNA 시퀀싱을 위한 작업 흐름을 확립했습니다. 소변에서 TEC의 전사체를 분석하는 것은 AKI 손상 및 복구 과정을 반영하고 AKI 표적 식별, 하위 분류, 자연 과정의 모니터링 및 개입을 위한 새로운 수단과 관점을 제공합니다4.
AKI 치료 측면에서 최근 연구에 따르면 2 아드레날린 수용체 작용제인 포르모테롤이 미토콘드리아 생물 발생을 유도하여 생쥐에서 AKI 후 신장 복구를 촉진할 수 있음이 확인되었습니다. 그러나 포르모테롤은 일일 투여량 요구 사항과 심장 독성으로 인해 제한되었습니다. Shiet al. 신장에 투여할 수 있는 포르모테롤을 포함하는 나노입자를 개발하여 전신 투여와 동일한 치료 효과를 달성하고 총 투여량을 줄이고 잠재적인 약물 독성을 줄였습니다5.
글루타민은 체내에서 가장 풍부한 유리 아미노산입니다. 감염 및 조직 손상의 경우 단백질 생합성, 에너지 대사 및 활성 산소 소거에 관여하며 조건부 필수 아미노산입니다. 신장 세뇨관 세포와 면역 세포는 글루타민의 주요 "소비자"입니다. Thomaset al. 정맥 내 글루타민이 생쥐의 허혈-재관류에 의해 유발된 신장 손상 및 신장 기능 감소를 상당히 개선할 수 있음을 발견했습니다. 연구에 따르면 글루타민은 신세뇨관 상피 세포(TEC)에서 전사체 및 프로테옴 재프로그래밍을 유도하여 상피 세포 아폽토시스, 호중구 모집, 개선된 미토콘드리아 기능 및 산화적 인산화를 감소시키는 것으로 나타났습니다. 한편, 연구자들은 세포사멸 신호전달에서 글루타민의 주요 표적으로 글루타민-글루타밀트랜스퍼라아제 2(Tgm2)와 세포사멸 신호 조절 키나아제(Ask1)를 규명했다. Tgm2-HSP70 신호 경로를 상향 조절하는 글루타민 표적은 Ask1 및 JNK의 활성화를 억제하고 최종적으로 TEC 미토콘드리아의 내인성 세포사멸을 감소시킵니다. 위의 연구 결과는 임상에서 사용된 글루타민 약물이 AKI6 환자 치료에 사용될 수 있음을 시사합니다.
성장 분화 인자 15(GDF15)는 GDF 서브패밀리의 구성원이며 항염증, 항증식 및 항종양에서 중요한 역할을 합니다. 임상 연구에 따르면 혈청 GDF15 수치는 CKD 환자에서 상승하고 CKD 진행 및 사망률과 관련이 있습니다. 동시에, 혈청 GDF15 수준은 신장 간질 GDF15 mRNA 수준과 상관관계가 있으며, 이는 신장의 GDF15가 혈액 순환으로 방출될 수 있음을 시사합니다. 그러나, 급성 신장 손상 및 간질성 섬유증에서 GDF15의 역할은 해명되지 않았다. Valino-Rivas et al. 다양한 형질전환 동물모델을 통해 GDF15가 독성물질(엽산 또는 시스플라틴)에 의해 유발되는 급성신장손상 및 간질성 섬유증을 호전시킬 수 있음을 확인하였으며, GDF15 인체유래 재조합 단백질의 주입은 급성신장손상 및 간질성 섬유증에 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 보호 효과가 있습니다. 기계적으로 GDF15는 신보호 인자 Klotho의 발현을 촉진하고 전사 인자 NF-kB의 활성화를 억제합니다. 따라서 GDF15는 AKI 및 CKD7의 임상적 치료를 위한 이론적 근거를 제공하는 새로운 약물 표적이 될 수 있습니다.
AKI 및 코로나-19
COVID-19는 중증 급성 호흡기 증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2) 감염으로 인해 발생하며 심각한 다기관 손상 및 사망을 유발할 수 있습니다. 신장은 COVID-19의 주요 표적 기관 중 하나이며, 급성 신장 손상(AKI)은 COVID-19 중환자에게 흔합니다. 그러나 COVID-19가 AKI를 유발하는 메커니즘은 거의 알려지지 않았습니다.
Wang과 같은 연구자들은 신종 코로나바이러스 감염의 병원성 메커니즘에 대한 일련의 심층 연구를 수행했으며 SARS-CoV-2 N 단백질에 의해 유도된 AKI가 Smad3 단백질에 의존한다는 것을 발견했습니다. CoV-2 N 단백질은 Smad3와 상호작용할 수 있으며 향상된 TGF-/Smad3 신호는 G1 세포 주기 정지 메커니즘을 통해 세뇨관 상피 세포 사멸 및 AKI를 유도하여 SARS-CoV-2 N 단백질의 직접적인 역할을 밝힙니다. 아키에. 동시에 연구팀은 Smad3 유전자 녹아웃 마우스와 Smad3 유전자를 녹아웃하고 Smad3 단백질을 억제하는 특정 Smad3 억제제 연구를 통해 SARS-CoV-2 N 단백질로 인한 세포 사멸 및 급성 신장 손상. 따라서 Smad3 단백질을 억제 표적으로 사용하는 것은 COVID-191로 인한 급성 신장 손상을 치료하는 새로운 방법이 될 것으로 기대됩니다.
ACE2는 COVID-19가 표적 세포에 들어가는 주요 수용체이며 연구자들은 COVID-19 치료 목적을 달성하기 위해 이 단백질에 대한 다양한 개입을 설계했습니다. Hassleret al. SARS-CoV-2 감염의 치명적인 마우스 모델에서 새로운 가용성 ACE2 단백질(ACE2-1-618-DDC-ABD)의 전임상 효능을 입증했습니다. 연구원들은 SARS-CoV-2에 대한 결합 능력을 향상시키기 위해 이합체 매트릭스 경첩과 같은 4-시스테인 도데카펩티드(DDC)로 연결된 알부민 결합 도메인(ABD)에 인간 가용성 ACE2 변이체를 융합했습니다. 이 새로운 가용성 ACE2 단백질을 비강 및 복강내 투여한 후 SARS-CoV-2로 비강내 감염시켰습니다. 결과는 SARS-CoV-2의 폐 및 뇌 바이러스 역가가 ACE2-1-618-DDC-ABD를 투여받은 동물에서 현저하게 감소했으며 수반되는 신장 손상과 함께 처리되지 않은 감염 대조군의 높은 역가와 비교하여 눈에 띄게 가벼워졌다는 것을 보여주었습니다. 따라서 이 새로운 가용성 인간 ACE2 변이체인 ACE2-1-618-DDC-ABD는 중증 폐 및 중등도 근위 세뇨관 신장이 있는 COVID-19 동물 모델에서 입증된 바와 같이 치명적인 감염을 경미한 감염으로 전환할 수 있습니다. 상해 전임상 효능을 바탕으로 이 실험은 COVID-192의 개선 및 치료를 위한 새로운 아이디어를 제공합니다.
앞서 언급한 바와 같이, SARS-CoV-2에 대해 최초로 확인된 숙주 수용체인 ACE2는 안지오텐신 II를 효소적으로 비활성화하여 레닌-안지오텐신 신호(RAS) 경로의 역조절을 담당합니다. Losartan은 안지오텐신 II 매개 안지오텐신 ACE2의 내재화를 억제하는 안지오텐신 II 수용체 차단제입니다. 이러한 배경을 바탕으로 Rahmani et al. SARS-CoV-2 감염에 대한 Ang II 및 losartan의 효과를 조사하여 losartan이 SARS-CoV-2에 대한 가능한 신보강 요법으로 뒷받침되는 증거를 제공했습니다.
바이러스 특정 RNA 서열은 수백 개의 IFN 자극 유전자(ISG)를 활성화하여 숙주 항바이러스 상태를 촉진함으로써 숙주 항바이러스 메커니즘에 참여합니다. 연구팀은 losartan이 신장 오가노이드 모델을 통해 BST2 및 IFITM1과 같은 항바이러스성 ISG를 상향 조절하여 SARS-CoV-2에 대한 신세뇨관 세포의 감수성을 감소시키는 것을 발견했습니다. 따라서 losartan 치료는 COVID-19-AKI를 예방할 수 있습니다. 이 연구는 SARS-CoV-2 감염3에 대한 RAS 억제제의 잠재적 보호 역할을 제안합니다.
자세한 정보: Ali.ma@wecistanche.com
