PGC-1는 신장 섬유증을 보호하기 위해 미토콘드리아 생존력을 보존함으로써 NLRP3 인플라마솜을 억제합니다 2

논의

본 연구에서는 PGC-1가 미토콘드리아 손상 및 산화 스트레스 수준을 완화하고, 미토콘드리아 완전성과 TNFAIP3를 복원했으며, TGF- -처리된 RTEC 및 동물 모델에서 NLRP3 인플라마솜 경로의 활성화를 약화시키는 것으로 나타났습니다.신장 손상. 이러한 개선은 동시에 다음과 같은 결과를 가져왔습니다.세포 손상 및 섬유증 감소. PGC-1에 의한 NLRP3 인플라마솜 조절에 대한 잠재적 메커니즘을 보여주는 개략도는 보충 그림 11에 나와 있습니다. 이 연구 결과는 NLRP3 인플라마솜 조절에서 PGC{3}}의 역할을 밝혀줍니다. 미토콘드리아의 생존 가능성과 역학을 조절하여 신호를 보내고 또한 가능한신장 손상에 대한 PGC-1의 치료 가능성.

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NLRP3 인플라마좀은 다음과 관련이 있습니다.세포 손상의 발병기전, 염증, 그리고 섬유증다양한 신장 손상모델 [15–19, 27–29]. 이전 연구와 일치하여 우리는 NLRP3, ASC, IL-1 및 IL-18을 포함한 NLRP3 인플라마솜 경로의 발현 수준이 TGF{{에서 세포 손상 마커의 발현 수준 증가와 함께 증가한다는 것을 보여주었습니다. 8}}아데닌 식이와 UUO로 RTEC와 동물 모델을 처리했습니다. 신세뇨관 세포 손상 중에 방출되는 여러 가지 손상 관련 분자 패턴(DAMP)이 NLRP3 염증복합체를 활성화하는 것으로 제안됩니다[27, 30-37]. 특히, 신장 내재 세포는 NLRP3 인플라마솜 경로의 구성요소를 발현하며[38], 이 신호 전달의 활성화는 신장 손상에 기여할 수 있습니다[15, 29]. 그러나 이들 세포에서 NLRP3가 어떻게 활성화되는지는 확실하지 않습니다. 이 연구에서 우리는 조절되지 않은 미토콘드리아가 NLRP3 염증복합체 경로의 활성화를 유발할 수 있기 때문에 특히 미토콘드리아 생물 발생의 조절자에 중점을 두었습니다[39, 40].

신장에 풍부한 미토콘드리아 함량이 존재함에 따라 신장질환 연구 분야에서 PGC-1에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 신장에서 PGC-1 발현은 미토콘드리아 활성이 높은 영역에 해당하는 피질과 외부 수질에 국한됩니다[41]. 손상된 미토콘드리아가 다양한 형태의 신장 손상에서 분명히 관찰됨에 따라 여러 연구에서 신장 질환 모델에 대한 PGC{3}}의 중요한 보호 역할이 입증되었습니다[41-43]. 더욱이, PGC-1의 손실이 신장 섬유증 및 그에 따른 CKD의 발병에 기여한다는 증거가 축적되어 왔습니다[9, 44, 45]. Notch 유발 신장 손상 모델에서 PGC-1는 또한 세뇨관 손상을 보호하고 섬유증을 개선했습니다[9]. 여기에서 우리는 NLRP3 인플라마솜 경로의 조절에 비추어 신장 손상을 예방하는 PGC-1의 역할을 입증했습니다. 플라스미드와 메트포르민을 사용한 PGC-1의 과발현은 TGF- 1-유발 세포 손상뿐만 아니라 NLRP3 inflammasome의 활성화를 약화시켰습니다. 이러한 결과는 아데닌 공급 및 UUO 마우스 모델과 일치했습니다. 반대로, PGC-1의 하향 조절은 NLRP3 인플라마솜의 활성화와 세포 손상을 증가시켰습니다.

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현재까지 PGC-1와 NLRP3 간의 관계를 조사한 연구는 거의 없습니다. Diao 등의 연구에서. [46], 간세포의 심한 화상 손상으로 인한 소포체 스트레스는 NLRP3 염증복합체를 활성화시켰습니다. 흥미롭게도 간 NLRP3 염증복합체의 활성화는 PGC의 억제와 평행했습니다-1 . 그들은 단백질 키나아제 A 촉매, AMPK 및 시르투인-1과 같은 PGC-1의 업스트림 조절 인자를 추가로 조사했는데, 이들 모두 화상 부상 후 크게 감소했습니다. 그들은 PGC-1의 부족이 대사 장애에서 중요한 역할을 할 수 있으며 NLRP3 인플라마솜 경로의 활성화에 기여할 수 있다고 제안했습니다. 그러나 이 연구에서는 PGC-1가 NLRP3 경로에 어떻게 관여하는지 명확히 밝히지 않았습니다.

이 연구에서 우리는 PGC-1가NLRP3 인플라마솜 경로신장에. PGC-1가 미토콘드리아 생물 발생과 미토콘드리아 역학을 조절하는 데 중요한 역할을 하고, 조절되지 않은 미토콘드리아가 NLRP3 경로를 유발한다는 점을 고려하면, PGC-1가 미토콘드리아 생존력을 조절하여 NLRP3 염증복합체 경로를 조절할 수 있다고 추정할 수 있습니다. 우리의 실험에서 볼 수 있듯이, 미토콘드리아 동적 관련 유전자의 발현 수준은 TGF- 1- 처리된 RTEC에서 조절 장애가 있었습니다. 이러한 변화는 PGC-1 및 메트포르민의 과발현에 의해 회복된 반면, PGC-1의 하향 조절은 이러한 조절 장애를 악화시켰습니다. PGC-1에 의한 TGF- 1-유발 미토콘드리아 손상의 구조적 개선은 MitoTracker 염색 및 전자 현미경으로도 관찰되었습니다. 미토콘드리아의 기능적 분석은 PGC-1의 복원이 TGF- 1-처리된 RTEC에서 미토콘드리아 막 전위 감소와 산소 소비율 감소를 크게 향상시키는 것으로 나타났습니다. 마지막으로, 우리는 TGF{13}} 처리된 RTEC의 미토콘드리아 분획에서 세포질로 mtDNA가 방출되는 것을 보여주었습니다. 이러한 mtDNA 방출은 Ppargc1a 과발현에 의해 방지되었습니다.

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미토콘드리아 기반 mtDNA가 NLRP3 인플라마솜을 활성화하는 것으로 알려져 있다는 점에 유의해야 합니다[39, 47]. 이러한 발견은 함께 조절되지 않은 미토콘드리아 역학이 NLRP3 염증복합체의 활성화와 그에 따른 신장 세뇨관간질 염증 및 섬유증에 기여한다는 것을 시사합니다. 그러나 미토콘드리아 손상과 NLRP3 염증복합체 사이에는 상호 상호작용이 있을 수 있습니다. Yu 등의 이전 연구. NLRP3 인플라마솜 활성화가 여러 경로를 통해 미토콘드리아 손상을 유발한다는 것을 입증했습니다[39]. 마찬가지로, 우리는 또한 NLRP3를 억제하면 NLRP3 신호 전달 경로의 활성화가 약화되고 미토콘드리아 역학이 개선된다는 사실도 보여주었습니다. 이러한 발견은 NLRP3와 미토콘드리아 사이의 양방향 상호작용 가능성을 나타냅니다.

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그림 8 PGC-1는 mtDNA, 산화 스트레스 및 TNFAIP3의 방출을 조절하여 NLRP3 inflammasome을 조절합니다. mtDNA 카피 수는 미토콘드리아 분획에서 감소한 반면, TGF{4}} 처리된 RTEC의 세포질 분획에서는 증가했는데, 이는 Ppargc1a 과발현에 의해 역전되었습니다. B MitoSOX 염색을 이용한 공초점 현미경 분석은 TGF- 1- 처리된 RTEC에서 미토콘드리아 생성 ROS의 생성 증가를 나타냈으며, 이는 Ppargc1a 및 메트포르민의 과발현으로 감소되었습니다. 반대로, siPGC-1는 미토콘드리아 ROS 생성을 악화시켰습니다. C FACS 분석을 통해 TGF{11}} 처리된 RTEC에서 미토콘드리아 생성 ROS를 검출합니다. D MDA에 의한 산화 스트레스 수준의 측정은 siPGC-1에 의해 증가된 Ppargc1a 및 메트포르민의 과발현으로 TGF- 1-처리된 RTEC에서 산화 스트레스 수준의 감소를 보여주었습니다. E MDA로 측정한 산화 스트레스 수준은 메트포르민을 투여한 아데닌을 먹인 쥐에서 감소했습니다. TGF- 1-처리된 RTEC에서 TNFAIP3의 F, G mRNA 및 단백질 발현 수준은 Ppargc1a 및 metformin의 과발현에 따라 증가하였고, 이는 siPGC-1에 의해 감소되었습니다. 아데닌을 먹인 쥐에서 TNFAIP3의 H mRNA와 단백질 발현 수준은 메트포르민에 의해 증가되었습니다. 참고: *P < 0.05 대 제어; **P < 0.05 vs. TGF- - 처리된 RTEC 또는 아데닌 공급 마우스. PGC-1 퍼록시솜 증식제-공활성화제- 1 ; mtDNA 미토콘드리아 DNA; NLRP3 NOD 유사 수용체 패밀리, 피린 도메인 함유 3; RTEC; 신세뇨관 상피세포; ROS 활성산소종; MDA 말론디알데히드; TNFAIP3 종양 괴사 인자 유도 단백질 3; FACS 형광 활성화 세포 분류; 아데아데닌; 메트포르민을 만났습니다.

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PGC-1는 또한 지방산 산화, 산화적 인산화 및 ROS 해독과 같은 필수 대사 과정에서 중요한 역할을 합니다[48-50]. 또한 여러 NLRP3-활성화 자극이 ROS 생성과 연관되어 있습니다[32]. 따라서 PGC-1에 의한 산화 스트레스 수준의 조절은 NLRP3에 영향을 미칠 수 있습니다.염증복합체 활성화. 최근에는 미토콘드리아ROS 생산신장 세뇨관간질 섬유증 동안 NLRP3 염증복합체의 활성화를 유발하는 것으로 설명되었습니다. Zhuanget al. [22]는 미토콘드리아 유래 산화 스트레스 매개 알부민에 의해 유발된 미토콘드리아 기능 장애 및 그에 따른 신세뇨관 손상을 보고했습니다. 또한, NLRP3 인플라마솜은 알부민 과부하에 의해 신장에서 활성화되었으며, 이는 미토콘드리아 ROS 제거제인 MnTBAP에 의해 완전히 폐지되었습니다. 이러한 발견에 맞춰 우리는 강화된 산화 스트레스가 신장 손상 동안 NLRP3 염증복합체 경로의 활성화와 연관되어 있음을 보여주었습니다. 이러한 증가된 산화 스트레스 수준은 Ppargc1a 및 메트포르민의 과발현에 의해 약화되는 반면, Ppargc1a의 하향 조절 후에는 증가됩니다. 메트포르민에 의한 산화 스트레스 수준의 감소는 두 가지 다른 동물 모델에서도 확인되었습니다. 종합하면, PGC-1 결핍으로 인한 미토콘드리아 ROS 생성을 포함한 강화된 산화 스트레스 수준은 NLRP3 염증복합체의 활성화와 그에 따른 신장 세뇨관간질 염증 및 섬유증을 초래할 수 있습니다.

TNFAIP3은 PGC-1에 의해 직접 조절되는 것으로 알려져 있으며 대식세포와 같은 염증 세포에서 NLRP3 인플라마솜 경로를 비활성화하는 역할을 합니다. Kanget al. [51] 기능 장애가 있는 텔로미어가 대식세포 미토콘드리아 장애, 대사 불균형 및 NLRP3 염증복합체의 과다활성화를 유발한다는 것을 보여주었습니다. 그들은 PGC-1 /TNFAIP3 축을 텔로미어의 항상성 역할을 담당하는 메커니즘으로 확인했으며, 이 축의 교란으로 인해 Terc-/- 마우스에서 염증성 Terc-/- 대식세포와 심각한 세균성 폐렴이 발생했습니다. 본 연구에서 TGF- 1는 RTEC에서 Tnfaip3의 전사 수준을 감소시켰습니다. PGC-1는 이러한 변화를 복원한 반면, Ppargc1a 녹다운은 Tnfaip3 수준을 더욱 감소시켰습니다. 흥미롭게도 우리는 TGF- 1- 처리된 RTEC에서 Ppargc1a와 Drp1의 녹다운이 모두 NLRP3 인플라마좀 활성을 감소시키지 않은 반면, Ppargc1a 과발현 및 Drp1 녹다운이 있는 RTEC는 NLRP3 인플라마솜의 활성화를 덜 나타냄을 발견했습니다. 이러한 발견은 PGC-1가 미토콘드리아 역학을 넘어 TNFAIP3와 같은 다른 경로를 통해 NLRP3 신호를 조절할 수 있음을 시사합니다.

PGC의 간접 활성화제로 메트포르민을 사용했습니다-1. 메트포르민의 약리학적 용량은 AMPK를 활성화하고 신장 내재 세포를 포함한 다양한 세포에서 ATP 합성을 증가시킬 수 있습니다 [52-55]. 이 연구에서 우리는 이 용량의 메트포르민이 신장 섬유증, ER 스트레스 및 활성화된 AMPK 활성을 감소시킨다는 것을 보여주는 이전 연구를 기반으로 1mM의 메트포르민을 사용했습니다. 아데닌을 먹인 쥐와 TGF- 1로 처리한 RTEC의 신장에서는 p-AMPK의 발현이 감소했습니다. 대조적으로, 메트포르민 치료는 p-AMPK 발현 감소를 역전시켰다. 이러한 변경 사항은 PGC-1와 일치합니다. 메트포르민이 AMPK-PGC-1 축을 활성화한다는 증거로 신장 손상에 대한 메트포르민의 유익한 효과에 대한 임상 연구가 나타나고 있습니다. Aranesp Therapy로 심혈관 사건을 줄이기 위한 시험(TREAT)의 사후 분석에서, 메트포르민 사용은 독립적으로 신장 질환 복합 결과의 위험을 23% 낮추는 것과 관련이 있었습니다[56]. 또한 최근 Kwon et al. 10,426명의 제2형 당뇨병 환자를 대상으로 메트포르민 사용이 말기 신부전 위험을 유의하게 낮추는 것과 관련이 있는 것으로 나타났다[57]. AMPK를 활성화하는 메트포르민의 능력은 최근 다낭성 신장 질환에서 주목을 받았는데, 그 이유는 메트포르민의 이러한 작용이 전임상 연구에서 포유동물의 라파마이신 경로 표적 및 순환 AMP 수준의 억제를 통해 세포 증식을 감소시키기 때문입니다[58, 59]. 그럼에도 불구하고, 진행성 만성콩팥병에서 메트포르민 사용은 젖산증의 위험을 수반합니다[60]. 따라서 향후 시험에서는 젖산증에 대한 메트포르민의 유익한 효과를 평가해야 합니다.

결론적으로, 우리는 미토콘드리아 역학 및 생존력 조절을 통한 NLRP3 인플라마솜 활성화 조절과 신장 손상 동안 TNFAIP3의 조절에서 PGC-1의 역할을 입증했습니다. 이러한 결과는 PGC-1에 의한 NLRP3 인플라마솜의 억제가 CKD에 대한 미래의 치료 표적이 될 수 있음을 시사합니다.

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참고자료

1. 사란 R, 로빈슨 B, 애보트 KC, Agodoa LYC, Bragg-Gresham J, Balkrishnan R,외. 미국 신장 데이터 시스템 2018 연례 데이터 보고서: 신장 질환 역학미국에서. Am J 신장 질환. 2019;73:A7–a8. 2. Coresh J, Selvin E, Stevens LA, Manzi J, Kusek JW, Eggers P 등 보급률미국의 만성 신장 질환. 자마. 2007;298:2038–47.

3. Levey AS, Atkins R, Coresh J, Cohen EP, Collins AJ, Eckardt KU 등 만성병 환자글로벌 공중 보건 문제로서의 신장 질환: 접근 방식 및 이니셔티브 -신장 질환 개선 글로벌 성과(Kidney Disease Improving Global Outcomes)의 입장 성명서. 신장 국제2007;72:247–59.

4. Tonelli M, Wiebe N, Culleton B, House A, Rabbat C, Fok M 등. 만성 신장질병 및 사망 위험: 체계적인 검토. J Am Soc Nephrol.2006;17:2034–47.

5. Park S, Lee S, Jo HA, Han K, Kim Y, An JN, et al. 지속적인 신장의 역학한국의 대체요법: 국민건강보험공단 결과2005년부터 2016년까지의 청구 데이터베이스. Kidney Res Clin Pract. 2018;37:119–29.

6. Boor P, Ostendorf T, Floege J. Renalfibrosis: 메커니즘에 대한 새로운 통찰력과치료 목표. Nat Rev Nephrol. 2010;6:643–56.

7. Liu BC, Tang TT, Lv LL, Lan HY. 세뇨관 손상: 만성화의 원동력신장 질환. 신장 국제 2018;93:568–79.

8. Ghayur A, Margetts PJ. 변환 성장 인자-베타와 사구체 여과장벽. 신장 Res Clin Pract. 2013;32:3–10.

9. Han SH, Wu MY, Nam BY, Park JT, Woo TH, Kang SW, et al. PGC-1알파는 보호합니다.노치 유발 신장에서fi브로시스 발달. J Am Soc Nephrol.2017;28:3312–22.

10. 갈반 DL, 그린 NH, 다네쉬 FR. 미토콘드리아 기능 장애의 특징만성 신장 질환. 신장 국제 2017;92:1051–7.

11. Bhatia D, Capili A, 최 ME. 신장 손상, 염증의 미토콘드리아 기능 장애및 질병: 잠재적인 치료 접근법. 신장 Res Clin Pract.2020;39:244–58.