Heme은 신장에 축적되고 헤모글로빈 침착 및 근위 세뇨관 철 독성을 유발하여 급성 신장 손상을 악화시킵니다.
Jul 26, 2023
오늘 공부하고 있는 글은 2022년 7월 토론토 대학 의과대학 팬샤오밍 교수팀이 Kidney International에 발표한 글입니다: Hemopexin Accumulates in Kidneys and Worsens Acute Kidney Injury by Causing 헤모글로빈 침착 및 철 독성 악화 근위 세관에서
용혈, 출혈, 수혈과 관련된 급성신장손상(AKI)에서는 free hemoglobin이나 heme이 종종 존재하며, 촉매 활성을 가진 철은 잠재적인 독성 영향을 미칠 수 있다. 무료 heme은 hemopexin(Hpx)에 의해 제거될 수 있지만 AKI에서 그 역할은 여전히 논란의 여지가 있습니다.
연구원들은 시스플라틴 유도 AKI 모델과 Hpx 녹아웃(KO) 마우스를 사용하여 AKI에서 Hpx의 역할을 조사하고 추가로 AKI 후 신장에서 Hpx 침착의 조직 국소화 및 기능적 중요성을 결정했습니다.
그림 1
To study the renal accumulation of Hpx in AKI, the researchers first induced AKI in Hpx WT and KO mice with cisplatin and evaluated the accumulation of Hpx in the kidney. After cisplatin-induced AKI, renal Hpx protein in Hpx WT mice increased by an average of 2.5-fold (Fig. 1A–B). In contrast, Hpx KO mice did not express Hpx either at baseline or after cisplatin induction. On this basis, the researchers further detected Hpx in plasma and its mRNA expression in the liver and kidney and found that plasma Hpx increased significantly after cisplatin-induced AKI (Fig. 1C). Furthermore, after cisplatin-induced AKI, the expression of Hpx mRNA was increased >2000-간에서는 접히지만 신장에서는 크게 변하지 않습니다(그림 1D).
그림 2
이미지 3
우리는 AKI에서 Hpx의 기능적 역할을 평가하고 Hpx WT가 시스플라틴 유발 AKI 모델에서 Hpx KO보다 평균 신장 손상 점수가 더 높다는 것을 발견했습니다(그림 2A-B). 다음으로, 연구자들은 혈장 크레아티닌을 평가하고 시스플라틴 유도 AKI 후 생쥐에서 혈장 크레아티닌이 상승했음을 발견했습니다(그림 2C). 시스플라틴 처리 후 WT 및 KO에서 혈장 요소 질소의 측정은 시스플라틴 유도 AKI 신장 손상 후 WT 마우스를 확인했습니다 (그림 2D). 또한, 우리는 AKI가 Kim-1 및 HO-1의 발현을 유도했지만 Hpx KO에서 발현이 약화되었음을 발견했으며(그림 3B-C), 이는 신장 손상의 약화에 대한 추가 증거를 제공합니다. Hpx KO 생쥐에서.
그림 4
연구자들은 신장에서 헤모글로빈(Hb)과 근위세뇨관 세포 표지자 메갈린을 염색했고 이 AKI 모델에서 Hb가 근위세뇨관에 침착되었음을 발견했습니다(그림 4A-B). 그러나 Hpx KO 생쥐에서 양성 colocalization 영역은 WT AKI 생쥐보다 현저히 낮았으며 이는 시스플라틴 유도 AKI 생쥐에서 신장 Hb 침착이 Hpx에 의존한다는 것을 시사합니다. 다음으로 우리는 혈장 세포 유리 Hb를 측정하고 시스플라틴 유도 AKI에서 WT 및 KO 마우스 모두에서 혈장 세포 유리 Hb 수치가 상승했음을 발견했습니다 (그림 4C).
두 그룹 사이의 신장 Hb RNA 발현 수준에는 유의미한 차이가 없었으며, 이는 신장의 Hb 침착이 내인성 생산보다는 전신 순환에서 비롯됨을 시사합니다. 4-HNE(시스플라틴 유발 AKI 후 신장 조직에서 일반적으로 사용되는 지질 과산화 및 페로프토시스의 마커)의 수준은 KO 마우스보다 WT 마우스에서 유의하게 더 높았습니다(그림 4D, E). 위의 결과는 시스플라틴에 의한 AKI 후 헤모글로빈이 신장 근위 세뇨관에 Hpx 의존적으로 축적됨을 시사합니다.
그림 5
그림 6
근위세뇨관 세포주 HK-2 세포를 사용하여 시험관 내에서 Hb와 Hpx의 상호작용에 대한 추가 연구에서 Hb와 Hpx가 함께 국소화되어 세포막에 나타났다(그림 5A). 또한, Hb와 Hpx의 조합은 HK-2 세포에 더 많은 Hb 침착을 초래했습니다(그림 5B). 그리고 Hb와 Hpx의 조합은 Hb 유도 반응성 산소 종(ROS)의 과장으로 이어질 수 있습니다(그림 6A). 중요한 것은 Hpx만으로는 해로운 영향을 미치지 않았다는 것입니다. Hb와 Hb를 Hpx와 결합한 처리 24시간 후, 세포는 특히 Hpx 그룹과 결합된 Hb에서 명백한 세포사멸(그림 6B)과 괴사(그림 6C)를 보였습니다. 형광 현미경으로 처리된 세포를 관찰한 결과 Hb + Hpx 그룹의 세포가 괴사하는 것으로 나타났습니다(그림 6D). 다음으로, 연구원들은 hb-유도 세포 손상에서 Hpx의 효과를 입증하기 위해 1차 배양된 인간 신장 근위 세뇨관 상피 세포 RPTEC를 사용했으며, 그 결과 Hpx와 Hb의 조합이 ROS 처리 24시간 후 Hb-유도 RPTEC를 유의하게 증가시키는 것으로 나타났습니다. , 아폽토시스 및 괴사(도 6E-G).
그림 7
활성 철은 Hb 유발 독성의 핵심 매개체입니다. Hb 및 Hpx로 처리된 HK-2 세포에서 우리는 Hb와 Hpx로 유도된 ROS가 철 킬레이트제 DFO와 ferroptosis 억제제인 Fer-1에 의해 억제될 수 있음을 입증했습니다(그림 7A). WT 및 KO 마우스에서 시스플라틴 유발 AKI에 대한 DFO의 보호 효과에 대한 추가 평가는 DFO가 시스플라틴 유발 AKI 후 Hpx WT 마우스의 신장 손상을 약화시킨다는 것을 발견했습니다. 그러나 Hpx WT와 비교하여 Hpx KO 마우스에서는 신장 손상이 감소한 반면 Hpx KO 마우스에서는 DFO의 보호 효과가 손실되었습니다(그림 7B-C). 이러한 실험은 DFO가 AKI에서 Hpx 매개 손상으로부터 보호하고 Hpx의 신장 축적이 AKI에서 반응성 철의 공급원임을 시사합니다.
결론적으로, AKI 모델에서 신장의 hemopexin 축적은 신장 손상을 악화시키고 신장 hemopexin 축적을 억제하거나 ferroptosis를 표적으로 삼는 것이 AKI에 도움이 될 수 있습니다.
