급성 신장 손상이 폐 세포에 어떤 영향을 미칩니 까?
Mar 11, 2022
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파트 II.:급성 신장 손상에 따른 산화 스트레스는 폐 세포 섬모의 붕괴와 기관지 폐포 세척액으로의 방출 및 Idh2 결실에 의해 악화되는 폐 손상을 유발합니다.
하나용권, 김지수, 이관범, 임재항, 박권무관
급성 신장 손상(AKI)는 AKI 환자에서 심각한 관심사 인 먼 장기 손상을 유도합니다 (급성 신장 손상). 최근 연구에 따르면 먼 장기 손상은산화 스트레스장기 및 실륨의 손상, 축삭 기반 세포 소기관. 그러나, 의 역할산화 스트레스AKI의 섬모 손상 (급성 신장 손상)-유도된 폐 손상은 여전히 정의되어야 한다. 여기에서는 AKI(급성 신장 손상)-유도된 폐 손상은 미토콘드리아와 관련이 있다.산화 스트레스폐 세포의 섬모 파괴. 아키 (급성 신장 손상)에 의해 이소시트레이트 데하이드로게나제 2(Idh2, 미토콘드리아 항산화 효소)-결실(Idh2-/) 및 야생형(Idh2+7) 마우스에서 유도되었다.신장허혈 - 재관류 (IR). 마우스 그룹을 미토콘드리아 특이적 항산화제인 Mito-TEMPO로 처리하였다.신장IR은 폐포 중격 비후, 폐포 손상 및 폐에서의 호중구 축적을 포함하는 폐 손상을 야기하고, 기관지 폐포 세척액 (BALF)에서 단백질 농도 및 총 세포 수를 증가시켰다. 또한신장IR은 폐 상피 세포 섬모의 단편화 및 BALF 내로의 단편의 방출을 야기하였고, 신장 IR은 또한 폐에서 슈퍼옥사이드, 지질 과산화, 및 미토콘드리아 및 핵 DNA 산화의 생성을 증가시키고 IDH2 발현을 감소시켰다. 부아산화 스트레스부상은신장부상, Idh2 결실은 신장 IR-유도된 폐 손상을 악화시켰다. Mito-TEMPO로 치료하면 신장 IR로 인한 폐 손상이 약화되었으며, Idh2+/+마우스보다 Idh2-7-에서 감쇠가 더 큽니다. 우리의 데이터는 AKI가(급성 신장 손상)섬모의 파괴를 유도하고 다음을 통해 세포를 손상시킵니다.산화강세폐 상피 세포에서, 이는 BALF로 파괴 된 섬모 단편의 방출로 이어진다.
신장 질환: AKI (급성 신장 손상)
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Idh2 결실은 신장 IR-유도된 폐 손상을 악화시킨다.
마지막으로, 신장 IR로 인한 폐 손상에 대한 IDH2의 역할을 조사했습니다. 폐에서 IDH2의 역할을 정의하려면산화 스트레스신장 손상의 차이가 없거나 최소한인 조건 하에서 폐 손상, 우리는 신장 허혈의 35 분을 유도한 다음 2 점을 기준으로 여성 Idh2-/- 및 Idh2+/ 마우스에서 4 시간의 재관류를 유도하였다; 1) 암컷 마우스는 신장 IR 손상에 덜 민감하며 4 시간 재관류는 24 시간 재관류보다 덜 심각한 신장 손상을 일으킨다 [3,39,40]. 예상대로. 허혈 35분 및 4시간 재관류는 Idh2-// 및 Idh2/+ 마우스 사이의 BUN에서 유의한 차이 없이 Idh2∼/및 Idh2+/ 마우스 둘 다에서 BUN 농도를 증가시켰다 (도 7A). 그러나, 증가된 호중구 침윤 및 폐포 중격 비후를 포함하는 폐 손상은 Idh2+7+마우스보다 Idh2-7-마우스에서 더 컸다(도 7B). 조직학적 손상과 일치하여, Idh2-/- 마우스의 BALF에서 약 58.5% 단백질 농도 및 37.8% 총 세포 수는 Idh2+/+ 마우스의 BALF에서의 것보다 높았다 (도 7C 및 D). 가짜 조작 후에 Idh2-/마우스와 Idh2+/+ 마우스 사이의 BUN 및 폐 손상에서 유의한 차이가 관찰되지 않았다 (도 7A-D). 이러한 결과는 미토콘드리아 항산화 효소인 IDH2 유전자의 결핍이 신장 IR 유발 폐 손상을 악화시킨다는 것을 나타낸다.
IDH2와 미토콘드리아의 역할을 더욱 확인하기 위해산화 스트레스에신장IR-유도된 폐 손상은, Mito-TEMPO가 신장 IR 후 BALF에서 단백질 농도 및 세포 수의 증가를 억제하는지 여부를 평가하였다. Mito-TEMPO 처리는 Idh2-/마우스 및 Idh2+/+ 마우스 모두에서 신장 IR 후 단백질 농도 및 총 세포 수의 증가를 방지했습니다. 이러한 예방은 Idh2+/마우스에서보다 Idh2-/-마우스에서 더 컸다(BALF에서 단백질 농도에서 약 32.2%의 Idh2+/및 38.6%의 Idh2-/-, BALF에서 Idh2+/+에서 8.4%, BALF에서 총 세포 수에서 Idh2-7에서 35.4%)(도 7C 및 D). Mito-TEMPO는 두 마우스 모두에서 BUN 수준을 약간 감소시켰지만, 이는 통계적으로 유의하지 않았다(도 7A). 이러한 결과는 IDH2가 신장 IR 유발 폐 손상에서 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다.
Fig.7.Idh2+/+ 마우스에서보다 Idh2-/-마우스에서 신장 IR 후 폐 손상이 더 크고, Idh2+/마우스에서보다 Idh2-/-마우스에서 Mito-TEMPO에 의한 신장 IR-유발 폐 손상의 더 큰 예방.암컷 Idh2-결실(dh2-7) 및 야생형(Idh2+/)쓰레기를 35분 동안 양측 신장 허혈을 실시하였다. 일부 마우스에는 Mito-TEMPO (Mito-T, 0.7 mg/kg BW, IP)를 투여하였다. 허혈 전 17 및 1 시간, 두 번. 폐, BALF, 및 혈액을 허혈 4시간 후에 수집하였다. (A) 플라즈마의 BUIN은 재료 및 방법 (n = 4)에 기재된 바와 같이 측정되었다. (B) 관류 고정 폐 조직을 3-um 두께의 절편으로 절단하고, 이어서 H&E 염색을 실시하였다(n=3). (C. D) BALF 중의 단백질 농도 및 총 세포 수는 재료 및 방법(n=4)에 기재된 바와 같이 측정되었다. 결과는 SEM± 의미로서 표현된다(n=3-4).
신장 IR은 신장 허혈 후 4시간 후에 Idh2-/- 및 Idh2+/마우스 모두에서 폐에서 4-HNE 발현을 유의하게 증가시켰으며, 이러한 증가는 Idh2+/+ 마우스에서보다 Idh2-/마우스에서 더 컸다(p<0.001)(fig.8a and="" b).="" mito-tempo="" prevented="" the="" increase="" in="" 4-hne="" expression="" in="" both="" mice(37.5="" %="" in="" idh2+/and="" 28.4="" %="" in="" idh2-/)(fig.8c="" and="" d).="" there="" were="" no="" significant="" differences="" in="" 4-hne="" expression="" between="" sham-operated="" idh2+/+="" and="" idh2-/mice="" (fig.="" 8a="" and="" b).="" superoxide="" levels="" in="" the="" lungs="" were="" greater="" in="" idh2-/="" mice="" than="" in="" idh2+/="" mice=""><0.001)(fig.8e).mito-temporeduced superoxide="" levels="" in="" both="" mice(p="0.052" in="" idh2+/+="" and="" p="0.001" in="" idh2-/-).this="" reduction="" was="" greater="" in="" idh2-/-mice="" than="" in="" idh2+/+="" mice="" (approximately="" 11.6="" %="" in="" idh2+/+and="" 27.2="" %in="" idh2-7-)(fig.8e).the="" levels="" of="" 4-hne="" in="" balf="" increased="" in="" both="" idh2-/-mice="" and="" idh2+/+="" mice,="" with="" a="" greater="" increase="" in="" idh2-/mice="" than="" inidh2+/+=""><0.001)(fig.8f and="" g).="" mito-tempo="" prevented="" the="" increase="" in="" 4-hne="" expression="" in="" both="" mice="" (14.9="" %="" in="" idh2+/+and="" 45.6="" %="" in="" idh2-/)(fig.8f="" and="" g).="" next,="" we="" determined="" the="" levels="" of="" arl13b,="" ac-α-tubulin,="" and="" α-tubulin="" in="" balf.="" kidney="" ir="" induced="" increases="" in="" arl13b,="" ac-α-tubulin,="" and="" α-tubulin="" expression="" in="" balf;="" these="" increases="" were="" also="" greater="" in="" idh2-7mice="" than="" in="" idh2+/+="" mice(fig.="" 8h-k).="" mito-tempo="" inhibited="" kidney="" ir-induced="" increases="" in="" the="" expression="" of="" arll3b,="" ac-α-tubulin,="" and="" α-tubulin="" in="" the="" balf,="" and="" these="" inhibitions="" were="" also="" greater="" in="" the="" idh2-/-mice="" than="" in="" the="" idh2+/t="" mice="" (approximately="" 16.7%="" in="" idh2+/+="" and70.4%inidh2-/in="" arll3b;33.5%in="" idh2+/+="" and="" 51.7="" %inidh2-/-in="" ac-α-tubulin;="" 39.9="" %="" in="" idh2+/+="" and="" 52.5="" %="" in="" idh2~/-in="" α-tubulin)(fig.8h-k).="" these="" results="" indicate="" that="" the="" deletion="" of="" idh2="" augmented="" kidney="" ir-induced="" lung="" injury="" by="" increasing="" mitochondrial="">산화 스트레스.
그림 8. 더 큰 폐산화 스트레스Idh2+/+ 마우스에서보다 Idh2-/- 마우스에서 신장 IR 후 섬모 손상 및 Idh27마우스에서보다 Idh2-7마우스에서 Mito-TEMPO에 의한 스트레스 및 손상의 더 큰 예방.암컷 Idh2-deleted(Idh2-7-) 및 야생형(Idh2+7+)의 쓰레기는 양측성 신장 허혈(isch) 또는 가짜 수술을 35분 동안 실시하였다. 일부 마우스는 Mito-TEMPO (Mito-T, 0.7 mg/kg BW, i.p.) 중 어느 하나를 투여하였다. 또는 비히클 17 및 1h 허혈 전에, 두번. 폐 및 BALF는 허혈 후 4 h 후에 수집되었다. 폐 조직 및 BALF에서의 (A-D,F,G)4-HNE 발현을 웨스턴 블롯 분석에 의해 평가하였다 (n=3-4). GAPDH를 로딩 대조군으로 사용하였다. 밴드의 밀도는 ImageJ 소프트웨어를 사용하여 측정되었습니다. (E) 폐 조직에서의 수퍼옥사이드 수준을 측정하였다(n=4). (F-K)4-HNE, Arl13B, ac-α-tubulin (ac-α-tub) 및 α-tubulin (α-tub) 발현을 BALF에서의 발현은 웨스턴 블롯팅(n=4)으로 분석하였다. 밴드의 밀도는 ImageJ 소프트웨어를 사용하여 측정되었습니다. 결과는 SEM± 의미로 표현된다(n=4).
4. 토론
본 연구에서, 우리는 신장 IR로 인한 폐 손상이 Idh2 결실에 의해 악화되고 미토콘드리아 항산화 치료가 신장 IR 유발 폐 손상을 약화시킨다고보고합니다. 또한, 신장 IR은 폐 세포에서 섬모의 파괴를 통해 유도합니다.산화 스트레스, 생성된 파괴된 섬모 단편 및 단백질이 BALF로 방출된다. 중요하게도, 섬모의 이러한 파괴는 미토콘드리아 특이적 항산화 치료에 의해 예방됩니다. 대조적으로, Idh2-결실은 신장 IR-유도된 폐 세포 섬모 파괴를 악화시킨다. 이들 데이터는 신장 IR이 허혈성 시간 의존적 방식으로 폐 세포의 산화환원 균형을 손상시켜산화 스트레스폐 조직 및 섬모 파괴. 또한, 섬모 파괴는 적어도 부분적으로 AKI를 포함합니다.(급성 신장 손상)- 유도 된 폐 손상. 우리가 아는 한, 이것은 AKI를 입증 한 첫 번째 보고서입니다.(급성 신장 손상)에 의해 폐 세포에서 섬모의 파괴를 일으킨다.산화 스트레스, 생성된 파괴된 섬모 단편 및 단백질이 BALF로 방출된다. 이러한 결과는 섬모 파괴의 예방이 AKI 치료를위한 새로운 전략이 될 수 있음을 나타냅니다.(급성 신장 손상)- 관련 알리. 또한, 이들 데이터는 BALF의 섬모 단백질 및 단편이 폐 손상의 지표로 사용될 수 있음을 나타낸다.
신장 IR로 인한 원거리 장기 손상은 수많은 요인이 관여하는 복잡한 과정입니다 [4,8,41,42]. 몇몇 연구는 ROS와산화 스트레스신장 손상 후 먼 장기 손상에 기여 [4,8,41]. 신장 IR에 따른 폐 손상에서, 폐로 침투되는 호중구가 손상된 신장에서 생성되는 사이토카인의 자극에 따라 폐에서 주요 ROS 생성 세포로서 기능한다는 것이 제안되었다. ROS의 이러한 생산은 후속적으로 ROS 생성 시스템의 활성화 및 ROS 소거시스템의 억제, 또는 둘 다를 통해 폐에서 추가적인 ROS 증가를 야기한다[5,43]. 최근에, Hepokoski, M. et al. 신장 미토콘드리아 DAMPs의 세포 외 축적이 AKI에 의해 유발된다는 보고를 하였다.(급성 신장 손상), 폐 대사 경로에 영향을 미치고, 미토콘드리아 기능 장애를 유도한다 [42]. 본 연구에서, 우리는 신장 허혈성 시간, 즉 신장 IR 손상의 중증도에 따라 신장 IR 후 폐로의 호중구 침윤이 증가한다는 것을 발견했다. 우리는 또한 신장 IR이 간질성 폐포 셉타, 폐포 및 기도 상피를 포함한 광범위한 폐 조직에서 수퍼 옥사이드 형성, 지질 과산화 및 DNA 산화를 증가시킨다는 것을 발견했습니다. 또한, 신장 IR 후 폐 조직에서 IDH2 발현의 감소를 발견했습니다. 이들 데이터는 폐 세포가 노출되어 있음을 나타낸다.산화 스트레스다음신장IR과 이것이 증가했다는 것산화 스트레스폐 세포의 미토콘드리아에 의해, 세포 및 조직 손상 및 기능 장애를 일으킬 수 있는 것을 포함한다. 또한, 미토콘드리아 특이적 항산화 치료는 신장 IR로 인한 폐 손상을 감소시키고 폐에서 지질 및 DNA의 수퍼옥사이드 형성 및 산화를 억제합니다.
신장 질환: 신장에 산화 스트레스
IDH2는 NADP를 NADPH로의 환원과 함께 미토콘드리아에서 α-케토글루타레이트로 이소시트레이트의 산화적 탈카르복실화를 촉매한다[31,32,35,44]. NADPH는 과산화물 해독의 티오레독신 및 글루타티온 시스템 둘 다에 대한 등가물을 감소시키는 공급원이다[31,32,35,44,45]. 최근에, Park et al.은 Idh2 결핍이 미토콘드리아 산화 환원 균형의 붕괴를 통해 루이스 폐 암종 세포 및 마우스에서 아크롤레인-유도된 폐 독성에 대한 감수성을 증가시켜 미토콘드리아로 이어진다고 보고했다.산화강세및 아폽토시스 [31]. 이 연구에서, 우리는 신장 IR이 폐에서 IDH2 발현을 감소시키고 마우스에서 Idh2 결실이 신장 IR 유도 폐 손상을 악화시키고산화 스트레스. 또한, 미토콘드리아 항산화 물질 공급으로 폐 손상과 폐 감소산화 스트레스야생형 쓰레기보다 Idh2 삭제 된 마우스가 더 많이 감소합니다. 이들 데이터는 신장 IR 유발 폐 손상이 IDH2 기능 감소 및 미토콘드리아의 후속 증가와 관련이 있음을 나타낸다.산화 스트레스. 또한, 폐 손상과 폐에 성별 차이가있을 수 있습니다.산화 스트레스(그림 1 및 7 참고). 그러나, 비록 우리가 더 큰 폐 손상을 발견했음에도 불구하고산화 스트레스야생형 암컷 마우스에서보다 Idh2 결핍 암컷 마우스에서 Mito-TEMPO의 더 큰 보호 효과, 유사한 신장 후 BUN 수준 (차례로, 유사한 정도의 신장 손상 하에서)에서, 신장 손상의 중증도의 연관성은 신장 손상에 대한 폐 손상의 의존성 때문에 완전히 무시되지 않을 수 있다. 이것은 폐-특이적 항산화제 전달 시스템 또는 폐-세포-특이적 조건부 노크 동물의 사용에 의해 응답될 수 있다.
세포의 섬모 길이는 생리적 및 병리생리학적 조건 둘 다하에서 동적으로 변화된다. 최근 연구에 따르면 섬모 길이의 비정상적인 변화는 다양한 질병의 발달 및 진행과 관련이 있으며 섬모는 미토콘드리아 기능과 관련이 있습니다 [17-20,43,46,47]. 생리학적 조건 하에서, 섬모 길이의 변화는 정상 세포 주기 동안 재흡수 또는 신장에 의해 발생한다[48-51]. 재흡수는 GO/Gl 단계에서 세포 주기의 S-G2 단계로 진행하는 동안 세포가 실륨을 세포 내로 후퇴시키는 정상적인 과정이며, 완전한 섬모 재흡수는 유사분열 전에 일어난다[48-51]. 최근 연구에 따르면 섬모 길이의 단축은 세포 손상으로 인해 발생합니다 [17-20,46,52]. 이전 연구에서, 우리는 AKI가(급성 신장 손상)의 결과로 신장 관형 상피 세포에서 섬모의 파괴를 유도한다.산화 스트레스[18-20]. 또한, 우리는 간 IR 손상이 먼 신장의 관형 세포의 원발성 섬모의 감소를 유도한다는 것을 발견했다.산화 스트레스안으로신장세뇨관 세포 및 이러한 붕괴는 항산화 처리에 의해 방지된다는 것이다[20]. 더욱이, 원발성 섬모 결핍은 섬유증의 진행에 중요한 중간엽 전이로의 상피를 활성화시키며[53], 이는 섬모가 손상 후 반응의 진행과 연관되어 있음을 나타낸다. 본 연구에서, 우리는 신장 IR이 폐 세포 섬모의 파괴를 일으킨다는 것을 발견했으며, 이러한 파괴 된 섬모 조각은 BALF로 방출됩니다. 또한, Idh2 삭제는 AKI를 증강시켰다.(급성 신장 손상)-유도된 섬모 파괴, 반면, Mito-TEMPO 치료는 신장 IR로 인한 폐 섬모 손상을 예방하는 반면, Idh2+/+마우스에서보다 Idh2-/마우스에서 더 큰 예방 효과를 보였다. 추가적으로, 우리는 BALF 함유 분자가 고도로 산화되고 Mito-TEMPO 주입이 BALF 내용물의 산화를 감소시킨다는 것을 발견했습니다. 따라서 우리는 ROS와산화 스트레스섬모 파괴를 일으킨다. 이를 뒷받침하면서, 이전 연구에서 우리는 고농도의 과산화수소가 신장 세뇨관 세포에서 섬모를 파괴한다는 것을 발견했습니다 [18].
폐는 전형적으로 운동성 섬모가 풍부한 조직이며, 호흡기 섬모의 기능장애는 손상된 점액 클리어런스, 흉부 감염, 및 폐 구조의 점진적 파괴와 관련이 있다[54]. 세기관지 정점 영역에서, 섬모 세포는 섬모 운동에 대한 ATP를 생산하기 위해 풍부한 미토콘드리아를 가지고 있습니다 [13]. 연구에 따르면 섬모 세포의 미토콘드리아 손상은 섬모와 폐 세포 모두의 기능 장애를 일으켜 ROS가 풍부해질 수 있다고보고했습니다 [55,56]. 몇몇 연구는 손상된 미토콘드리아 역학 및 미토콘드리아 손상이 폐 질환과 관련이 있다고보고했다 [56,57]. 이 본 연구에서, 우리는 또한 신장 IR이 폐에서 수퍼 옥사이드 생성과 미토콘드리아 분열의 비정상적인 증가를 일으킨다는 것을 발견했습니다. 또한, 우리는 신장 IR 마우스의 BALF에서 섬모 단편과 단백질의 증가를 발견했습니다. 따라서 우리는 deciliation이 적어도 부분적으로 AKI와 연결되어 있다고 추측했습니다.(급성 신장 손상)- 유도 알리. 그러나 우리는 어떤 유형의 섬모가 파괴되는지, 그리고 어떤 세포가 일차 및 운동성 섬모의 특정 마커가 부족하고 조직학 연구 한계로 인해 폐 세포 중 주요 섬모 단편 방출 세포인지 구별 할 수 없었습니다. 이러한 제한은 폐-특이적 약물 전달 시스템 또는 폐-특이적 섬모 기원-관련 유전자 표적화를 이용한 추가적인 실험에서 극복될 수 있다. 그러나 우리의 데이터는 AKI가(급성 신장 손상)- 관련 ALI는 섬모 파괴와 관련이 있으며산화 스트레스폐 세포의.
급성 신장 손상 및 신장 기능 개선의 치료 : cistanche
승인을
본 연구는 과학기술정보통신부(MIST)가 후원하는 한국연구재단(NRF-202OR1A2C2006903, MIST)의 보조금과 한국보건복지부가 후원하는 한국보건산업개발연구원(KHIDD)을 통한 한국보건기술 R&D 프로젝트(HI15C0001)의 보조금으로 지원받았다.
참조
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