Koagulation, Protease-aktivierte Rezeptoren und diabetische Nierenerkrankung: Lehren aus ENOS-defizienten Mäusen

Eine fettreiche Ernährung und ein Mangel an eNOS erhöhen synergistisch die TF bei diabetischen Mäusen

Viele Studien haben einen Zusammenhang zwischen Fettleibigkeit und Thrombose nachgewiesen (Samad und Ruf 2013). Für die PrüfungBeispiel: Hochregulierung des TLR4-NF-kB-Signalwegs unterStoffwechselerkrankungBedingungen erhöhen die TF-Werte (Lv et al. 2009; Owens et al. 2012; Rogero und Calder 2018). Darüber hinaus induziert gesättigtes Fettsäurepalmitat die Freisetzung von Histon H3 über ROS- und JNK-Weg-abhängige Mechanismen und extrazelluläre Histone, die die TF-Expression in Monozyten erhöhen (Shrestha et al. 2013). Der Schwerpunkt liegt auf der Beziehung zwischen Gerinnung, eNOS undDyslipidämieUnsere vorherige Studie hat die kombinierten Auswirkungen von eNOS-Mangel und einer fettreichen Ernährung auf die TF-Expression gezeigt (Li et al. 2010). In der Studie wurden eNOS-Null-Mäuse mit niedrig dosiertem STZ behandelt, um DM zu entwickeln, und erhielten eine fettreiche Diät. Das Fehlen der eNOS-Expression erhöhte die Albuminausscheidung im Urin undhistologische Verletzungen, die durch eine fettreiche Ernährung noch verstärkt wurden. Die Expression und Aktivität von TF waren in den Nieren von Mäusen aufgrund einer fehlenden eNOS-Expression und einer fettreichen Ernährung in a erhöhtsynergistische Weise. Interessanterweise zeigten Kolokalisierungsexperimente mit einem glomerulären Monozyten-/Makrophagen-Marker einen Anstieg des Spiegels an immunreaktivem TF.

Neutralisierende Antikörper gegen TF lindern Entzündungen in diabetischen Nieren bei eNOS-Knockout-Mäusen

Eine Erhöhung der TF-abhängigen Gerinnung geht mit einer verstärkten Entzündung einher (Witkowski et al. 2016). Die Hemmung des TF-abhängigen Gerinnungssystems wurde verbessertentzündliche Erkrankungen, wie etwa LPS-induzierte Sepsis (Pawlinski et al. 2010). Um den ursächlichen Zusammenhang zwischen Entzündung und TF bei DKD aufzuklären, untersuchten wir die kurzfristige Wirkung neutralisierender Antikörper gegen TF auf die Entzündung vondiabetische Nierenbei Mäusen mit eNOS-Mangel (Li et al. 2010). Die Ergebnisse zeigten, dass die Verabreichung von Anti-TF-Antikörpern die renale Expression von entzündungs- und fibrosebedingten Genen wie Tnfa-, Ccl2-, Tgfb- und Col4-mRNA in Mäusenieren vier Tage nach der TF-Neutralisierung deutlich reduzierte.

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Der Gerinnungs-FXa-Inhibitor lindert Nierenverletzungen bei diabetischen Mäusen ohne eNOS

Die Koagulation FXa, die sich stromabwärts von TF/VIIa befindet, trägt über den PAR-abhängigen Weg ebenfalls zur Entzündung bei. Seine Rolle bei DKD wurde in mehreren Tiermodellen nachgewiesen. Sumi et al. (2011) zeigten, dass Fondaparinux, ein FXa-Inhibitor, die Proteinspiegel im Urin, die glomeruläre Hypertrophie und die Fibrinablagerung bei db/db-Mäusen reduzierte. Die therapeutische Wirkung der FXa-Hemmung bei DKD-Mäusen ohne eNOS wurde von unserer Gruppe nachgewiesen (Oe et al. 2016). Edoxaban (50 mg/kg/Tag), ein oraler FXa-Inhibitor, wurde eNOS-/- verabreicht; Ins2Akita/+-Mäuse wurden drei Monate lang getestet, und die Ergebnisse zeigten eine Verbesserung histologischer Verletzungen, wie z. B. der Proliferation der mesangialen Matrix. Die Expressionsniveaus von Entzündungsgenen in den Nieren wurden durch Edoxaban reduziert (Tabelle 1). FXa aktiviert sowohl PAR1 als auch PAR2. Um den Mechanismus einer FXa-vermittelten Nierenschädigung aufzuklären, haben wir gezeigt, dass die entzündungshemmenden Wirkungen von FXa-Inhibitoren denen ähneln, die bei PAR2-/- Mäusen und PAR2-/- Mäusen mit FXa-Inhibitoren gefunden werden . Diese Ergebnisse legen nahe, dass FXa bei DKD wahrscheinlich eine Entzündung durch einen PAR2-abhängigen Mechanismus verursacht. Im Gegensatz dazu verbesserte das Redox-Verbot die glomeruläre Schädigung bei eNOS+/+ nicht; Ins2Akita/+-Mäuse, was darauf hindeutet, dass die therapeutische Wirkung der FXa-Hemmung mit der eNOS-abhängigen Hyperkoagulabilität bei Typ I verbunden istdiabetische Mäuse.

Andere Gerinnungsfaktoren bei DKD

Weil Thrombin auf PAR1 abzielt, was fortschreitetGefäßentzündung(Chen und Dorling 2009),Thrombin verschlimmert wahrscheinlich die DKD. Es wurde jedoch nachgewiesen, dass Thrombin eine schützende oder schädliche Rolle bei der DKD-Pathogenese spielt; Niedrig dosiertes Thrombin (50 pM) verhinderte, wohingegen hoch dosiertes Thrombin (20 nM) verschlimmerte.glukoseinduzierte Apoptosein Podozyten (Wang et al. 2011b). Die Auswirkungen von Thrombininhibitoren wie Dabigatran auf diabetische Mäuse ohne eNOS sollten in Zukunft aufgeklärt werden.

Fibrinogen ist an verschiedenen beteiligtentzündliche Zustände. Interessanterweise war eine teilweise Reduzierung oder das Fehlen von Fibrinogen vorteilhaft für renale Ischämie-Reperfusionsmodelle oder obstruktive Nierenfibrose (Sörensen et al. 2011; Craciun et al. 2014). Da die glomeruläre Fibrinablagerung bei diabetischen Mäusen, denen eNOS fehlt, erhöht ist (Nakagawa et al. 2007; Li et al. 2010; Wang et al. 2011a), was ihre Rolle bei erklärtDKD-Pathogeneseverdient weitere Forschung.

Expression von PAR1 und PAR2 in diabetischen Mäusen ohne eNOS

Eine erhöhte Expression von PARs ist mit einer Nierenschädigung verbunden. Wir und andere haben gezeigt, dass die Expressionsniveaus von Par1- und/oder Par2-mRNA in Tiermodellen mit diabetischer Nephropathie, Adenin-induzierter Nierenschädigung, obstruktiver Nierenfibrose und Cisplatin-induzierter Nierenschädigung erhöht waren (Chung et al. 2013; Hayashi et al. 2016; Oe et al. 2016; Watanabe et al. 2019). Darüber hinaus waren die glomerulären PAR2-Proteinspiegel bei db/db-Mäusen, einem Modell für Typ-II-DM, erhöht (Sumi et al. 2011). Wir haben den Zusammenhang zwischen PAR-Expression und eNOS-Mangel bei diabetischen Mäusen nachgewiesen (Oe et al. 2016). Das Expressionsniveau der Par1-mRNA war in eNOS–/– signifikant höher; Ins2Akita/+ Mäuse als in eNOS−/−; Ins2Akita/+ und Nicht-DM-Mäuse. In ähnlicher Weise war die Expression von Par2 in eNOS–/– signifikant höher; Ins2Akita/+-Mäuse als bei Nicht-DM-Mäusen. Im Gegensatz dazu unterschieden sich die Par4-mRNA-Spiegel zwischen den Genotypen nicht. Ein Mangel an eNOS verschlimmert die Entzündung bei DKD (Wang et al. 2011a). Da entzündungsfördernde Zytokine Berichten zufolge die PARs erhöhen (Nystedt et al. 1996), induziert eine erhöhte Entzündung, die durch einen Mangel an eNOS verursacht wird, wahrscheinlich die renale Pars-Expression bei DKD. Insgesamt deuten die Ergebnisse unserer Studien darauf hin, dass die Expressionsniveaus von PAR1 und PAR2, ähnlich wie im Fall von TF, in diabetischen Nieren erhöht waren, wenn eNOS fehlte (Abb. 2).

PAR2-Deletion verbesserte diabetische Niere

Verletzung bei Mäusen mit reduziertem eNOS

Wir und andere haben uns in früheren Studien mit der Rolle von PAR2 bei DKD befasst. Die Par2-Deletion hatte keinen Einfluss auf die glomeruläre Schädigung bei diabetischen Wildtyp-Akita-Mäusen (Ins2Akita/+) mit eNOS (Oe et al. 2016). Darüber hinaus zeigten STZ-induzierte diabetische Mäuse, denen PAR2 fehlte, im Vergleich zu diabetischen Wildtyp-Mäusen eine geringere Albuminurie, aber eine erhöhte mittlere Zielexpansion (Waasdorp et al. 2017). Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass es in den frühen und milden Modellen der DKD keine oder nur leichte therapeutische Wirkungen der PAR2-Hemmung auf Nierenschäden gibt. Im Gegensatz dazu haben wir die Auswirkungen eines PAR2-Mangels auf DKD bei diabetischen Akita-Mäusen mit reduzierter Expression von eNOS (eNOS+/-; Ins2Akita/+) gezeigt (Oe et al. 2016). Der Mangel an PAR2 verringerte die Albuminausscheidung im Urin, die mesangiale Ausdehnung und die Dicke des GBM erheblich. Die Expressionsniveaus entzündungsfördernder und fibrosebedingter Gene, einschließlich Tnfa, Tgfb und Col4, waren in den Nieren von Mäusen ebenfalls verringert. Diese Ergebnisse legen nahe, dass PAR2 nicht im Frühstadium, sondern bei der relativ fortgeschrittenen diabetischen glomerulären Schädigung, die durch einen eNOS-Mangel verursacht wird, pathogen ist (Tabelle 1).

Doppelte Blockade von PAR1 und PAR2 bei diabetischen Mäusen mit reduziertem eNOS

Wir haben gezeigt, dass PAR1 und PAR2 kooperativ zur DKD-Pathogenese beitragen (Mitsui et al. 2020). In dieser Studie wurden männliche Typ-I-diabetische Akita-Mäuse, die heterozygot für eNOS (Ins2Akita/+; eNOS+/-) waren, als Modell für DKD verwendet. Diese Mäuse wurden 4 Wochen lang mit Vehikel, PAR1-Antagonist (E5555, 60 mg/kg/Tag), PAR2-Antagonist (FSLLRY, 3 mg/kg/Tag) oder E5555 + FSLLRY behandelt. Die Verabreichung des PAR1- oder PAR2-Antagonisten allein schwächte glomeruläre Schäden, wie z. B. mesangiale Ausdehnung und Kollagen-IV-Ablagerung, im Vergleich zur Verabreichung eines Vehikels ab. Es wurden synergistische therapeutische Wirkungen sowohl der PAR1- als auch der PAR2-Hemmung beobachtet, und das Harnalbumin-zu-Kreatinin-Verhältnis wurde im Vergleich zur Vehikelverabreichung signifikant verringert, wenn sowohl PAR1 als auch PAR2 mit E5555 + FSLLRY blockiert wurden. Darüber hinaus verbesserte die duale Blockade von PAR1 und PAR2 durch E5555 + FSLLRY synergistisch die histologische Schädigung, einschließlich mesangialer Expansion, glomerulärer Makrophageninfiltration und Ablagerung von Typ-IV-Kollagen. Die Expressionsniveaus entzündungs- und fibrosebedingter Gene in den Nieren waren ebenfalls verringert (Tabelle 1).

Wir konzentrierten uns auf die entzündungsfördernden Wirkungen von PAR1- und PAR2-Agonisten auf menschliche Endothelzellen (Mitsui et al. 2020). Die Ergebnisse zeigten, dass die Stimulation mit PAR1- und PAR2-Agonisten synergistisch die Expressionsniveaus von MCP1- und PAI1-mRNA erhöhte. Die Wirkung des PAR1-Agonisten wurde durch einen NF-κB-Inhibitor blockiert, während die des PAR2-Agonisten durch NF-kB- und MAPK-Inhibitoren blockiert wurde. Gemeinsam tragen PAR1 und PAR2 über verschiedene Signalwege zur Gefäßentzündung und DKD bei (Abb. 3).

Abschluss

In dieser Übersicht konzentrierten wir uns auf die Beziehung zwischen dem Gerinnungsprotease-PAR-Signalweg und dem eNOS-Mangel bei diabetischen Mäusen. Eine geringe Produktion von eNOS ist mit Hyperkoagulabilität und erhöhter PAR-Signalisierung verbunden, die für DKD schädlich sind. Diese Befunde können auf ihre pathologische Rolle in der fortgeschrittenen oder späteren Phase der DKD (z. B. mit Nierenversagen und/oder massiver Proteinurie) hinweisen. Orale FXa-Inhibitoren werden häufig zur Thromboseprophylaxe eingesetzt (Patel et al. 2011; Robertson et al. 2015). Ihr Einsatz bei der Behandlung von DKD ist eine vielversprechende Option. Darüber hinaus können einige PAR1-Antagonisten, darunter Atopaxar und Vorapaxar, in der Thrombozytenaggregationshemmung zur Vorbeugung eines akuten Koronarsyndroms eingesetzt werden (Goto et al. 2010; Tricoci et al. 2012). Darüber hinaus gibt es bemerkenswerte Fortschritte bei der Entwicklung von PAR2-Antagonisten (Lim et al. 2013; Cheng et al. 2017; Jiang et al. 2018), und sie können neue therapeutische Optionen zur Behandlung von Patienten mit DKD darstellen.

Danksagungen

Diese Studie wurde von der Gonryo Medical Foundation unterstützt. Wir möchten Editage (https://www. editage.com) für die Bearbeitung in englischer Sprache danken.

Interessenkonflikt Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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