쥐의 메트포르민 치료로 확립된 비당뇨병성 만성 신장 질환의 진행이 중단됩니다 Ⅲ
Jul 11, 2024
논의
수십년간의 연구 끝에,CKD계속해서세계적인 건강 문제대부분의 환자는 CKD가 이미 확립되었을 때 진단됩니다(2~3a 단계 또는 3b~4 단계). 비록건강한 생활습관과 당뇨병의 적절한 관리그리고고혈압발병을 예방할 수 있거나CKD 진행을 늦추다, 효과적인 치료가 부족합니다. 이번 연구에서 메트포르민은 강력한 효능을 입증했습니다.치료 효능확립된 CKD의 진행을 중단함으로써아데닌 유발성 CKD쥐 모델. 예방적 메트포르민 치료는 다음과 같은 효과가 있는 것으로 나타났습니다.신장 기능 보존당뇨병 및 비당뇨병 CKD 설치류 모델에서.37,38 또한, 우리는 최근 아데닌 유발 CKD-광물 및 뼈 장애가 있는 쥐 모델에서 예방적 메트포르민 치료가 심각한 CKD의 발병뿐만 아니라 그에 따른 혈관계 및 뼈의 발달을 약화시킨다는 것을 입증했습니다. 동반질환.14 그러나 치료 약물로서의 잠재력에 대한 데이터는 부족합니다.
그림 8|기본 차등 발현 단백질(DEP) 목록의 과잉 표현 분석. 막대의 길이는 통로의 중요성을 나타냅니다. 또한, 색상이 밝을수록 경로가 더욱 중요해집니다.
최근 Borges 등39은 부분신절제술 모델에서 metformin의 치료 효과를 조사했습니다. 비록 혈청 크레아티닌 수치가 증가하지는 않았지만 더 높은 수축기 혈압과 알부민뇨가 관찰되었을 때 메트포르민(식수 중 300 mg/kg, 식수) 치료가 모델 30일째에 시작되었습니다. 메트포르민 치료 120일 후, 혈압 감소, 알부민뇨 및 간질성 신장 섬유증 감소가 관찰되었지만, 혈청 크레아티닌 수치에 대한 메트포르민의 유익한 효과는 없었습니다.39 이 연구는 신장 기능 장애에 대한 메트포르민의 유리한 영향을 확증하지만, 모델은 메트포르민의 진정한 치료 잠재력에 대해 직접적으로 결론을 내리기에는 너무 온화하고 진행 속도가 너무 느렸습니다. 우리의 아데닌 유발 CKD 쥐 모델에서 경증 내지 중등도의 확립된 CKD는 치료 시작 시 4주 후 혈청 크레아티닌의 2- ~ 3-배 증가와 3- GFR 카테고리 G2~G3 및 카테고리 G3에 각각 해당하는 아데닌 식이 요법 5주 후 혈청 크레아티닌 수치의 4-배 증가. 아데닌 식이 요법 8주 및 9주 후, GFR 카테고리 G4 ~ G5에 해당하는 비히클 치료 동물에서 심각한 신장 손상이 관찰되었습니다(즉, 기준치에 비해 혈청 크레아티닌의 10-배 증가). , 말기 신장 질환) 및 이 모델의 진행성 기능 저하를 확인합니다. 경증(4주) 및 중등도(5주) CKD 발병부터 시작하여 메트포르민 치료는 아데닌에 노출된 쥐가 중증 CKD로 진행되는 것을 유의하게(P < 0.0001) 보호했습니다. 비히클 처리된 동물의 신장 기능 감소와 함께 혈청 칼슘 및 인 수치의 불균형이 발생하여 CKD 관련 고인산혈증 및 저칼슘혈증이 발생했습니다. 신장 기능 저하를 중단시키는 것과 함께 메트포르민은 무기질 항상성의 정상화를 가져옴으로써 CKD 관련 동반질환에 대한 유망한 치료적 의미를 확장시켰습니다.14 현재 연구에서는 치료용 메트포르민 치료가 아데닌 유발성 질환에서 이미 확립된 CKD의 진행을 중단시킬 수 있음을 보여줍니다. CKD 쥐 모델. 쥐 연구에서 신장 기능 장애의 정도를 인간 CKD 집단에 적용하면 메트포르민은 2~3단계 진단 후 CKD의 진행을 중단시켜 투석과 같은 과감한 개입을 피하거나 적어도 연기할 수 있어야 함을 나타냅니다.
그림 10|Yap1 및 그 하류 표적에 대한 메트포르민의 효과는 결합 조직 성장 인자(Ctgf) 및 시스테인이 풍부한 혈관 신생 유도제 61(Cyr61)을 표적으로 합니다. 4주(a,c,e) 또는 5주(b,d)부터 메트포르민 또는 비히클로 치료한 만성 신장 질환 쥐에서 Yap1 발현(a,b), Ctgf 발현(c,d) 및 Cyr61 발현(e,f) ,f) 만성 신장 질환 유발 후. 데이터는 차량 대비 평균 SEM.***P < 0.001로 표시됩니다. 4주차와 5주차에 비해 P < 0.05. 정상적인 신장 기능을 가진 대조군 동물에 비해 #P < 0.05.
신장 조직학적 측면에서 볼 때, 메트포르민은 CKD 유발 후 투여를 일찍(4주) 또는 나중에(5주) 시작했는지 여부에 관계없이 간질의 진행성 확장을 멈출 수 있었습니다. 더욱이, 염증은 일반적으로 CKD의 필수 구성요소로 인식됩니다.40 본 연구에서, 비히클을 투여한 동물과 달리, 메트포르민을 투여한 동물 중 어느 동물도 비교 연구 종료 시에 간질성 염증(백혈구 침윤)이 유의하게 증가한 경우는 없었습니다. 치료 시작(4주 또는 5주)까지 이는 메트포르민의 신보호 효과가 적어도 부분적으로 간질의 염증 세포 침윤을 감소시키는 것으로 구성됨을 나타냅니다.40,41 이것이 다음과 같은지 여부는 아직 결정되지 않았습니다. 관형 상피 세포를 손상으로부터 보호하여 염증 유발 인자의 방출을 약화시키거나 염증 세포에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다.
이 연구에서 관찰된 메트포르민의 놀라운 치료 효과는 우리가 신호 복합체와 경로를 더 탐색하기 위해 편견 없는 단백질체학 분석을 수행하도록 자극했습니다. 병리학적 시나리오에 메트포르민을 도입하는 것이 에너지 대사 측면(예: AMPK 신호 전달, 피루브산 대사)에 영향을 미칠 수 있다는 것은 놀라운 일이 아니지만, 이 치료 활성이 추가 신호 복합체 및 신호 전달 경로를 조절하는지 여부도 조사하려고 했습니다. CKD 모델에서 메트포르민 노출은 조직 발달, 기관 크기, 세포 증식 및 세포사멸을 제어하는 고도로 보존된 다중 단백질 키나제 캐스케이드인 Hippo 신호 전달 경로와 관련이 있습니다.42 이 네트워크의 중심에는 Hippo 키나제 표적 및 하류 경로 효과기가 있습니다. 예 관련 단백질(Yap) 및 해당 파라로그 Taz(전사 조절기 1 또는 Wwtr1을 포함하는 WW 도메인). 인산화된 형태의 세포질 Yap은 비활성 상태로 격리됩니다. Hippo 캐스케이드가 비활성화되면 Yap/Taz는 핵에서 전사 공동활성화 인자로 작용하여 Ctgf 및 Cyr61과 같은 유전자의 전사를 강화합니다.43 Metformin의 신장 보호 효과는 Hippo 신호 전달 경로를 활성화하여 핵 축적을 억제하는 것으로 구성되는 것으로 보입니다. Yap/Taz의 감소로 인해 Ctgf 발현 및 Cyr61 유전자 발현이 감소합니다(그림 13). 이러한 결과는 AMPK와 관련된 에너지 항상성과 Hippo 경로 사이의 누화를 조사한 이전 연구와 일치합니다. 실제로 Wang et al.44은 활성 AMPK(최소 동안 충족되는 것은 일반적으로 AMPK 활성자로 알려져 있음)가 Yap을 직접 인산화하여 Yap 전사 활성을 억제한다는 것을 발견했습니다. 또한 Mo et al.45은 Yap 활동이 세포 에너지 스트레스에 의해 부정적으로 조절된다고 설명했습니다. 그들은 Yap이 AMPK 매개 인산화에 의해 직접적으로 억제되고 대형 종양 억제인자(Lats) 키나제의 활성화를 통해 간접적으로 억제된다는 것을 보여주었습니다. 또한, 세린/트레오닌 단백질 키나제(Pak1)는 업스트림 키나제 활성화 인자인 뉴로피브로민 2(Nf2)를 인산화하고 비활성화합니다. /Merlin)은 DEP 목록(보충 표 S2)에 언급된 바와 같이 Lats1/2의 비활성화를 유발하고 결과적으로 Yap/Taz.46 Metformin 치료의 핵 이동 위치가 Pak1을 하향 조절하여 Lats 매개 Yap 인산화의 억제를 방지합니다. . 또한, 메트포르민 치료는 포유류 Ste{22}}유사 키나제 2 MST2(즉, DEP 목록의 세린/트레오닌 키나제 3[Stk3] 유전자)를 상향조절하여 더 많은 Lats 매개 Yap 인산화를 유발합니다. Hippo 경로에 대한 메트포르민의 효과는 이미 8주차에 Yap의 mRNA 발현과 Hippo/Yap 신호 전달의 두 가지 중요한 표적 유전자(Ctgf 및 Cyr61)에 의해 추가로 확인되었습니다. 전반적으로, 이러한 관찰을 통해 Hippo 경로가 관심을 가질 수 있음이 확인되었습니다. 메트포르민의 치료 작용 방식을 밝혀냅니다.
2019년에 미국 식품의약국(FDA)은 당뇨병 관련 신장 질환을 늦추기 위해 카나글리플로진의 사용을 승인했습니다. 보다 최근에는 2021년에 미국 식품의약국(FDA)이 SGLT2 억제제인 dapagliflozin을 당뇨병 상태와 관계없이 CKD 환자의 질병 진행 위험을 줄이기 위해 승인했습니다.28,29 CKD 동물에 대한 효과에 관하여 모델에서 Ali 등47은 예방적 카나글리플로진 치료가 아데닌 식이 요법과 카나글리플로진 치료(10 mg/kg 및 25 mg/kg, 경구 위관 영양법)를 병용 투여함으로써 중증 아데닌 유발성 CKD의 발병을 약화시킬 수 있음을 입증했습니다. 연속 35일 동안. 예방적 아글리플로진 치료는 두 용량 모두 신장 기능을 개선하고 염증 및 산화 스트레스를 억제하며 조직학적 외관을 개선했다.47 또한 Yamato 등48은 저용량 이프라글리플로진(0.03 또는 0.1 mg/kg) 투여의 예방적 신장 보호 효과를 보고했다. 아데닌 유발 CKD 마우스에서: 아데닌과 이프라글리플로진을 병용 투여하면 아데닌 단독 투여에 비해 혈장 크레아티닌 수치와 형태학적 변화가 개선되었습니다. 대조적으로, Ma 등49은 SGLT2 억제제인 empagliflozin(10 mg/kg, 14일 동안)의 예방적 신장 보호 작용이 비당뇨병성 옥살산염 관련 신장 석회화증이 있는 마우스에는 적용되지 않는다고 결론지었습니다. 또한, Zhang 등50은 신장절제된 쥐 5/6마리를 대상으로 다파글리플로진(0.5 mg/kg, 2회/일, 12주)의 효과를 평가했는데, 이 쥐에서는 질병 진행이 SGLT2 억제에 의해 영향을 받지 않았습니다. 그러한 예방 연구에서의 이러한 불일치는 우리가 확립된 CKD의 비당뇨병 상황에서 메트포르민의 치료 효능을 카나글리플로진의 치료 효능과 비교하도록 영감을 주었습니다. 카나글리플로진 치료는 진행성 신장 기능 상실을 막을 수 없는 것으로 나타났습니다. 또한, 조직학적으로 카나글리플로진을 투여한 동물 중 어느 것도 부형제를 투여한 CKD 동물에 비해 간질 면적 비율이 감소하지 않았으며,
그림 12|카나글리플로진이 신장 기능, 조직병리학 및 유전자 발현에 미치는 영향. 혈청 크레아티닌(a), 크레아티닌 청소율(b), 간질 면적 백분율(c), 과요오드산-Schiff 염색 신장 섹션(d), Col1a1 발현(e), Tnfa 발현(f), Tgfb 발현(g), Yap1 만성 신장 질환 유도 4주 후부터 카나글리플로진 또는 비히클로 치료받은 만성 신장 질환 쥐의 발현(h), 결합 조직 성장 인자(Ctgf) 발현(i), 시스테인 풍부 혈관 신생 유도제 61(Cyr61) 발현(j) . 데이터는 평균 SEM으로 표시됩니다. 막대 ¼ 100mm. * 차량 대비 P <0.05; #P < 0.05 대 정상적인 신장 기능을 가진 대조군 동물. 이 이미지 보기를 최적화하려면 www.kidney-international.org에서 이 기사의 온라인 버전을 참조하십시오.
현재 작업에도 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 아데닌 유발 CKD 모델의 사용은 염증성 화합물이 뚜렷하고 진행률이 심각한 결정 신장병이기 때문에 관련성에 대해 의문이 제기될 수 있습니다. 그러나 CKD의 모든 기능적 및 조직병리학적 특징이 이 모델에 일관되게 존재하며 인간 CKD와 관련된 동반 질환(광물 및 뼈 장애)을 초래한다는 점은 주목할 만합니다.14,51 또한, 메트포르민이 CKD를 약화시킬 수 있다는 사실 이 심각한 모델의 진행은 치료적 신장 보호제로서의 잠재력을 확증합니다. 이 연구의 또 다른 한계는 메트포르민 치료 그룹의 사망률입니다. 이전에 메트포르민이 신장 보호 작용을 통해 심각한 0.25% 아데닌 유발 CKD-광물 및 뼈 장애 모델에서 혈관 석회화의 발병 및 진행을 예방했다는 것을 입증했기 때문에 이러한 사망이 심혈관 사건으로 인한 것일 가능성은 낮습니다. .14 또한, 심장 질환 환자에서 메트포르민 사용은 위험 증가보다는 개선된 결과와 관련이 있습니다.10,52,53 대안으로, 사망한 동물이 일관되게 가장 높은 혈청 수치를 나타내지 않았기 때문에 사망률을 젖산 수치 증가와 결론적으로 연결할 수 없었습니다. 젖산염 농도. 그러나 사망 당일 채혈이 이루어지지 않아 유산산증이 사망 원인일 가능성을 완전히 배제할 수는 없었다. CKD 환자에서 메트포르민의 합병증인 젖산증에 대한 두려움이 이 집단에서의 메트포르민 사용에 부정적인 영향을 미쳤다는 것은 부인할 수 없습니다. 돌이켜보면 우리 연구에서 복용량 조절이 더 엄격했을 수도 있지만, 젖산산증의 위험은 치료상의 이점을 유지하면서 완벽하게 관리 및 피할 수 있다는 것이 분명합니다. 이 견해는 인간 데이터에서도 뒷받침됩니다.23,54
메트포르민의 신장 보호 효과를 뒷받침하는 분자 신호 전달 경로의 복잡한 네트워크에서는 잠재적으로 새로운 치료 표적을 식별할 수 있습니다. 여기에서 제안된 Hippo 경로의 참여는 이에 대한 첫 번째 단계일 수 있습니다.
폭로
모든 저자는 경쟁적 이익을 선언하지 않았습니다. 데이터 진술 질량 분석기 단백질체학 데이터는 데이터 세트 식별자 PXD022687 및 10.6019/PXD022687을 사용하여 PRIDE(PROteomics IDentification Database) 파트너 저장소를 통해 ProteomeXchange 컨소시엄에 기탁되었습니다. 감사의 말 Metformin은 Merck KGaA에서 친절하게 제공받았습니다. 탁월한 기술 지원을 해주신 Geert Dams, Hilde Geryl, Ludwig Lamberts, Rita Marynissen 및 Simonne Dauwe에게 감사드립니다. 또한 메트포르민의 혈청 농도를 결정한 Dr. Youssef Bennis(Centre Hospitalier Universitaire Amiens Picardie)에게도 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. RC는 앤트워프 대학교: 박사 펠로우십(DocPro)의 지원을 받습니다. RC는 BOF-DOCPRO-34737에서 자금을 지원받습니다.
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