TEIL Ⅰ: Auf die Nieren gerichtetes Epoxyeicosatriensäure-Analogon, EET-F01, reduziert Entzündungen, oxidativen Stress und Cisplatin-induzierte Nephrotoxizität

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John D. Imig, MD Abdul Hye Khan & et al.

1. Einleitung

Nierenerkrankungen bei Krebspatienten und -überlebenden haben sich zu einem wichtigen Problem im Gesundheitswesen entwickelt und nehmen weiterhin stark zu [1–3]. Neuere Krebstherapien haben Heilungsraten und Überlebenszeiten erhöht, aber therapieassoziierte Flüssigkeits- und Elektrolytanomalien und akute Nierenschäden, die zu einer chronischen Nierenerkrankung fortschreiten, sind häufige Folgeerscheinungen [3–5]. Krebsmedikamente, Inhibitoren der Tyrosinkinase des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGFRI) und Platinderivate können ebenfalls schwere Nierenschäden verursachen, die ihre wirksame und sichere Anwendung erheblich beeinträchtigen [3–5]. Es besteht ein erheblicher klinischer Bedarf an neuartigen Therapien, um Nierenerkrankungen bei Krebspatienten wirksam zu behandeln und zu stoppen. Dieses Problem im Gesundheitswesen hat zur Entwicklung, Entwicklung und Herausbildung einer Unterspezialität, der Onko-Nephrologie, geführt [5]. Gegenwärtige Behandlungen verlangsamen den Verlust der Nierenfunktion nur oder haben überhaupt keinen Nutzen [2,5,6]. Neue Ansätze sind dringend erforderlich. Unsere laufende Forschung greift dieses neu entstehende Krebsgebiet an und wir konzentrieren uns auf die Entwicklung von Epoxyeicosatriensäure (EET)-Analoga zum Schutz der Niere vor krebstherapieassoziierter Toxizität.

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EET-Analoga basieren auf der pharmakophoren Einheit von EETs und wurden mit verbesserter Löslichkeit und Resistenz gegen Autooxidation und Metabolisierung durch lösliche Epoxidhydrolase (sEH)[7,8] entwickelt. Frühere Studien haben gezeigt, dass synthetische EET-Analoga bei mehreren pathologischen Zuständen wie medikamenteninduziertem Bluthochdruck nierenschützend sindNephrotoxizität, und Lupusnephritis [9-13]. EET-Analoga verringern die Nierenschädigung bei diesen Krankheitszuständen durch gefäßerweiternde, harntreibende, entzündungshemmende, antioxidative und antiapoptotische Aktivitäten[10-13]. Diese Studien zeigten deutlich, dass ein EET-basierter Ansatz Nierenschäden in pathologischen Situationen unterschiedlicher Genese bekämpft. Kürzlich wurden Versuche unternommen, EET-Analoga zu entwickeln, die die einzigartige Eigenschaft besitzen, auf die Niere abzuzielen. Eine neuartige Form eines auf die Niere gerichteten EET-Analogons wurde entworfen und synthetisiert, indem der EET-Pharmakophor mit Folsäure konjugiert wurde (EET-F01). In der vorliegenden Studie untersuchten wir die Fähigkeit vonEET-F01im Vergleich zum EET-Analogon EET-A auf die Niere abzuzielen. EET-FO1 und EET-A wurden auf ihre Fähigkeit hin verglichen, Cisplatin-induzierte Nierenschäden zu verringern. Schließlich wurden in dieser Studie die nierenschützenden, entzündungshemmenden und antioxidativen Wirkungen von Nexus weiter aufgezeigtEET-F01.

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2. Ergebnisse

2.1. EET-F01Zielt auf das Nierengewebe ab

Chemische Strukturen für EET-A und EET-FO1 sind in Fig. 1 bereitgestellt. Reinheit für EET-A undEET-F01 was >95 Prozent, bestimmt durch NMR. In der akuten Tierstudie wurden gleiche Gewichtsdosen von EET-A undEET-F01wurden intravenös für 6 h verabreicht, gefolgt von Plasma- und Nierengewebeentnahme. Wir haben einen 5-fach höheren Plasmaspiegel von nachgewiesenEET-F01im Vergleich zu EET-A nach 6- h kontinuierlicher Verabreichung (Abbildung 1). Interessanterweise haben wir auch gezeigt, dass nach 6- h kontinuierlicher Verabreichung der Nierengehalt von EET-A im Vergleich zu fast nicht nachweisbar warEET-F01Inhalt in der Niere (Abbildung 1). Das zeigen diese DatenEET-F01zielt auf die Niere.

Abbildung 1. Vergleich von Plasma- und Nieren-EET-F01 und EET-A nach 6-stündiger iv-Verabreichung.Oberes Feld: Chemische Strukturen für EET-A undEET-F01. Linkes Feld: Plasmakonzentration von EET-FO1 und EET-A. Rechtes Feld: Nierenwerte vonEET-F01und EET-A. Daten ausgedrückt als Mittelwert ± SEM, n=3/Gruppe.

2.2. EET-F01Schützt vor CisplatinNephrotoxizität

In einer separaten Reihe von Experimenten wurden Gruppen von Ratten damit vorbehandeltEET-F01und EET-A für zwei Tage vor der Induktion von Cisplatin-Nephropathie und dann weiter mit den Testverbindungen für weitere 5 Tage behandelt. Die nierenschützenden Wirkungen vonEET-F01und EET-A wurden anhand der BUN-Spiegel, des NAG-Gehalts im Urin und der KIM-1-Spiegel im Urin bestimmt.EET-F01war genauso wirksam wie EET-A bei der Verringerung von BUN, NAG, KIM-1 und histologischer Nierenschädigung fünf Tage nach der Induktion von CisplatinNephrotoxizität(Figur 2). Als nächstes wurde eine histologische Untersuchung durchgeführt, um die Nephrotoxizität von Cisplatin weiter zu beurteilen. Die Verabreichung von Cisplatin führte zu einer tubulären Verletzung, die sich durch Vakuolisierung und Abschuppung der Nierenepithelzellen zusammen mit einer schweren intratubulären Bildung von proteinartigen Zylindern sowohl in der kortikalen als auch in der medullären Region der Niere manifestierte. EET-A undEET-F01Die Behandlung schützte die Niere vor CisplatinNephrotoxizitätbei Ratten (Abbildung 2).EET-F01war bei 20 mg/kg/d und bei einer 10--fach niedrigeren Dosis von 2 mg/kg/d trotz seines fast 2 x höheren Molekulargewichts aufgrund des Folats im Vergleich zu EET-A wirksam. Diese Daten zeigen dies deutlichEET-F01zielt auf die Niere ab und ermöglicht eine niedrigere, aber dennoch wirksame Dosis. Daher haben wir ein auf die Niere gerichtetes EET-Analogon entwickelt,EET-F01, das ein hervorragendes Potenzial als Therapeutikum für Nierenerkrankungen aufweist.

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Abbildung 2. Durch Cisplatin induzierte Nierenschädigung wird durch EET-F01- und EET-A-Behandlungen verringert.Linkes Feld: Blut-Harnstoff-Stickstoff (BUN), Mittleres Feld: Urin-N-Acetyl- -(D)-Glucosaminidase (NAG), Rechtes Feld: Nierenschädigungsmolekül-1 (KIM-1) bei mit Cisplatin behandelten Ratten, die mit Vehikel, EET-FO1 oder EET-A behandelt wurden. Unteres Feld: Repräsentative Mikrofotografien der Perjodsäure-Schiff (PAS)-Färbung, die die Vakuolisierung und Abschuppung der Nierenepithelzellen zusammen mit schwerer intratubulärer proteinhaltiger Gussröhrengussbildung in den Nierenschnitten verschiedener Versuchsgruppen darstellen.*S<0.05 vs.="" control-vehicle="" group;t=""><0.05 vs.="" cisplatin-vehicle="" group.data="" expressed="" as="" mean="" ±sem,="" n="">

2.3. EET-F01 und EET-A reduzieren Nierenentzündung und Oxidationsstress in CisplatinNephrotoxizität

Renale IL-6- und TNFO-mRNA-Expressionsniveaus zeigten einen 4- bis 5--fachen Anstieg der Cisplatin-induziertenNephrotoxizität. EET-F01und EET-A-Behandlung reduzierte die renalen Entzündungsgene IL-6 und TNF um 30-50 Prozent in CisplatinNephrotoxizität(Figur 3). Eine erhöhte renale Expression der oxidativen Markergene der NADPH-Oxidase-Untereinheiten p47phox, p67phox, gp91phox und NOX4 wird bei Ratten beobachtet, denen Cisplatin verabreicht wurde. Die TBARS-Spiegel im Nierengewebe waren während der Cisplatin-induzierten Behandlung erhöhtNephrotoxizität. Diese durch Cisplatin induzierte Erhöhung des oxidativen Stresses wurde um 60-100 Prozent abgeschwächtEET-F01und EET-A-Behandlung (Abbildungen 4 und 5). Diese Daten zeigen, dass nierengerichtetEET-F01ist bei der Verringerung von Entzündungen und oxidativem Stress in Cisplatin genauso wirksam wie EET-ANephrotoxizität.

Abbildung 3. Nierenentzündung bei Cisplatin-Nephrotoxizität wird durch EET-F01- und EET-A-Behandlungen reduziert.RT-PCR-Analyse für mRNA-Expressionen von IL-6 (linkes Feld) und TNF (rechtes Feld).*S<0.05 vs.="" control-vehicle="" group;=""><0.05 vs.="" cisplatin-vehicle="" group.="" data="" expressed="" as="" mean±sem,="" n="">

2.4. EET-A verstärkt das Tumorwachstum nicht

Die Verwendung von EET-Analoga könnte die Krebsmetastasierung fördern, wenn sie über längere Zeit verabreicht wird [14,15]. Obwohl der derzeitige therapeutische Ansatz EET-Analoga für einen kurzen Zeitraum verabreichen würde, um Cisplatin-induzierte zu verhindernNephrotoxizitätuntersuchten wir die langfristigen Wirkungen von EET-A auf das Tumorwachstum einer menschlichen Brustkrebszelllinie, MBA-MB-231, bei athymischen Mäusen. Tumorvolumen und -gewicht stiegen bei mit Vehikel oder EET-A behandelten Mäusen über einen Zeitraum von drei Wochen mit der gleichen Rate an (Fig. 6). Die histologische Auswertung der Tumore zeigte keinerlei Veränderungen in der zellulären Hyperplasie oder Proliferation bei mit EET-A behandelten Mäusen. Diese Daten zeigen, dass EET-A das Tumorwachstum nicht verstärkt.

Abbildung 4. Oxidativer Stress in der Niere bei Cisplatin-Nephrotoxizität wird durch EET-F01- und EET-A-Behandlungen reduziert.RT-PCR-Analyse für mRNA-Expressionen von (a)p47phox, (b)p67phox, (c)gp91phox, (d) NOX4.*p<0.05 vs.control-vehicle=""><0.05 vs.="" cisplatin-vehicle="" group.="" data="" expressed="" as="" mean="" ±="" sem,="" n="">	Abbildung 5. Nieren-Thiobarbitursäure-reaktive Substanzen (TBARS) bei Cisplatin-Nephrotoxizität werden durch EET-F01- und EET-A-Behandlungen reduziert.*p<0.05 vs.control-vehicle=""><0.05 vs.="" cisplatin-vehicle="" group.="" data="" expressed="" as="" mean="" ±="" sem,="" n="">

Abbildung 6. Das Tumorwachstum einer menschlichen Brustkrebszelllinie, MBA-MB-231, in athymischen Mäusen wird durch die EET-A-Behandlung nicht verändert.Linkes Feld: Tumorvolumen, rechtes Feld: Tumorgewicht in MBA-MB-231-Tumor-tragenden Mäusen, behandelt mit Vehikel (Kontrolle) oder EET-A. Unteres Feld: Repräsentative Mikrofotografien der Perjodsäure-Schiff (PAS)-Färbung, die eine ähnliche Tumorhyperplasie und -proliferation bei menschlichen Brusttumoren zeigt. Daten ausgedrückt als Mittelwert ± SEM, n=5 Mäuse und n=10 Tumore/Gruppe.

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