Management von Nierensteinen im Frühstadium: TGF- 1-Signalisierung

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Teil 2: Phosphatidylserin-Eversion, reguliert durch Phospholipid-Scramblase, aktiviert durch TGF- 1/Smad-Signalisierung im frühen Stadium der Nierensteinbildung

Xiu Guo Gan1 · Hai Tao Xu1 · Zhi Hao Wang

Abstrakt

Der Mechanismus, der der Phosphatidylserin-Eversion in Nierentubuluszellen nach einer durch Calciumoxalat vermittelten Schädigung zugrunde liegt, bleibt unklar; Daher untersuchten wir die Auswirkungen vonTGF- 1/Smad-Signalgebung bei Phosphatidylserin-Eversion in der Zellmembran der Nierentubuli während des frühen Stadiums vonNierensteinEntwicklung. In einem Rattenmodell des frühen Stadiums der Calciumoxalatsteinbildung wurde eine Phosphatidylserin-Eversion auf der renalen tubulären Zellmembran durch Durchflusszytometrie und die Expression von nachgewiesenTGF- 1(Transforming Growth Factor- 1), Smad7 und Phospholipid-Scramblase in der renalen tubulären Zellmembran wurde durch Western Blotting gemessen. Wir haben beobachtet, dass dieTGF- 1/Smad-Signalweg erhöhte die Phosphatidylserin-Eversion auf der Ebene des Organismus. Die Ergebnisse von In-vitro-Studien zeigten, dass Oxalat-Exposition gegenüber Zellen der Nierentubuli die TGF-1-Expression induzierte, die Phospholipid-Scramblase-Aktivität und die Phosphatidylserin-Eversion in der Zellmembran der Nierentubuli erhöhte. Darauf deuten diese Ergebnisse hinTGF- 1stimuliert die Phosphatidylserin-Eversion durch Erhöhung der Phospholipid-Scramblase-Aktivität in der Zellmembran der Nierentubuli während des frühen Stadiums vonNierensteinEntwicklung. Die Ergebnisse dieser Studie bilden eine Grundlage für weitere detaillierte Forschungen zur Entwicklung von Therapeutika, die die Urolithiasis gezielt behandeln und weniger Nebenwirkungen haben.

Schlüsselwörter:Phospholipid Scramblase. Phosphatidylserin.Nierenstein.TGF- 1

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Diskussion

Bisher haben sich Tierstudien weder auf die Rolle von PS in konzentriertNierensteinBildung noch angesprochen, ob die Ergebnisse von In-vitro-Studien auf die bei Tieren übertragbar sind. Um verlässlichere Ergebnisse zu erhalten, sind Studien mit In-vitro-Modellen vorzuziehen. In unserem Rattenmodell von CaOx-Steinen im Frühstadium ist dieTGF- 1Niveau und PS-Eversionsrate in derNierensteinGruppe erhöht, was mit den auf zellulärer Ebene erhaltenen Ergebnissen übereinstimmt, die zeigen, dass mit erhöhter Oxalsäurekonzentration eine gleichzeitige Erhöhung der Zellmembran-PS-Eversion es Kristallen ermöglicht, an der Zellmembran zu haften [28]. Somit haben wir bestätigt, dass die obigen zytologischen Studien geeignet sind, das Rattenmodell zu untersuchen. Wir fanden heraus, dass Oxalat selbst schädlich für die Zellen ist und dass es als primäres Mittel zur Hochregulierung dienen kannTGF- 1. Außerdem dieTGF- 1-Level und PS-Externalisierung wurden durch SB431542 wesentlich gehemmt, was darauf hindeutet, dass dieTGF- 1Der /Smad-Signalweg erleichtert eine erhöhte PS-Externalisierung auf der Ebene des Organismus. Progressive Aktivierung von NAD(P)H-Oxidase in tubulären Nierenzellen über die Induktion vonTGF- 1, ist ein möglicher molekularer Mechanismus vonTGF- 1/Smad-Signal-induzierte ROS-Produktion [7], während die ROS-vermittelte Akkumulation von MRP-1 oder BCRP eine Schlüsselrolle bei der Oxalat-induzierten PS-Externalisierung in der Nierenepithelzellmembran spielt [23]. Daher schlussfolgern wir, dass der Mechanismus vonTGF- 1/Smad-Signal-induzierte PS-Eversion in renalen tubulären Epithelzellen wird über oxidativen Stress vermittelt, der durch ROS verursacht wird.

Als LLC-PK1-Zellen mit 1 mmol Kaliumoxalat (Kox) für 6, 12, 24 oder 48 h behandelt wurden, stellten Khan et al. nach 6 h Oxalatbehandlung keine signifikanten apoptotischen morphologischen Veränderungen in den Zellen fest. Nach 12-stündiger Exposition beobachteten sie jedoch signifikante apoptotische Veränderungen, einschließlich Kondensation und Marginalisierung von Kernchromatin, DNA-Fragmentierung und PS-Migration in der Plasmamembran-Doppelschicht von innen zur Zelloberfläche [8]. In unserer vorherigen Studie haben wir gezeigt, dass { {10}},5 mmol Oxalate verursachten einen zeit- und konzentrationsabhängigen Anstieg der PS-Externalisierung in der MDCK-Nierenepithelzelllinie [2]. die PS-Eversionsrate stieg in derNierensteinGruppe. Obwohl die Zellmembran PS in unserer vorliegenden Studie umgedreht wurde, sollten diese Zellen keine Apoptose durchlaufen haben. Die PS-Eversion ist ein wichtiger Oberflächenmarker der Apoptose. Jüngste Studien haben gezeigt, dass Apoptose und PS-Eversion zwei unabhängige Ereignisse sind, d. h. apoptotische Zellen zeigen nicht unbedingt eine PS-Eversion und PS-Eversion-Zellen sind nicht notwendigerweise apoptotisch [29]. Es ist nicht angemessen, sich nur auf die PS-Eversion zu verlassen, um zu bestimmen, ob eine Zelle apoptotisch ist, da Studien über eine PS-Exposition in nicht-apoptotischen Zellen berichtet haben [30-32].

In dieser Studie wurde in Zellen der Kontrollgruppe ein vernachlässigbarer PLSCR-Spiegel nachgewiesen, während dieses Protein in der CaOx-Gruppe signifikant erhöht war, was auf eine Überexpression von PLSCR hinweist. Diese Ergebnisse stimmen mit den Erkenntnissen von Singireesu et al. über die potenziell toxischen Wirkungen von DHCL auf Nierenzellen überein[33]. Als Zellen der CaOx-Gruppe mit Anti-TGF- 1Antikörpers war der PLSCR-Spiegel signifikant erniedrigt, was darauf hinweist, dass die Aktivierung von PLSCR durch vermittelt wurdeTGF- 1.Zusätzlich beobachteten wir eine verstärkte Auswärtsbewegung von NBD-PS imTGF- 1Gruppe und CaOx-Gruppe. Wenn renale tubuläre Epithelzellen aus diesen Gruppen mit PLSCR-siRNA transfiziert wurden, stieg die PS-Internalisierungsrate, während die Externalisierungsrate abnahm, was darauf hinweistTGF- 1bewirkt PSexter-Finalisierung in der Zellmembran der Nierentubuli durch Aktivierung von PLSCR in der Zellmembran der Nierentubuli in vitro. Zusammengenommen induziert eine Oxalat-Exposition gegenüber Zellen der NierentubuliTGF- 1Expression, was zu einer erhöhten ROS-Produktion über NAD(P)H-Oxidase führt; ROS verändert dann die Aktivität von PLSCR [9,10]. Schließlich führt PLSCR zu einer PS-Externalisierung in der Zellmembran der Nierentubuli, wie in unserer Studie gezeigt wurde.

Eine frühere Studie legte nahe, dass die Oxalatbehandlung PLSCR in MDCK-Zellen in vitro nicht aktiviert, da die PLSCR-Aktivierung erhöhtes zytoplasmatisches Ca2 erfordert und Oxalat die intrazelluläre Ca2-Plus-Konzentration in MDCK-Zellen schnell verringert [2]. Diese Hypothese wird durch die Ergebnisse der vorliegenden Studie gestützt. Das heißt, obwohl die frühere Studie die Wirkung von Oxalsäure anstelle von CaOx auf tubuläre Epithelzellen der Niere zeigte, fanden wir heraus, dass die Ca2+-Konzentration im Nierensammelsystem während der frühen Phase der Entwicklung von CaOx-Steinen in einem Rattenmodell anstieg. Da PLSCR über die Zellmembran hinaus exponiert ist, glauben wir, dass PLSCR eher durch Ca2 im Nierensammelsystem als durch intrazelluläres Ca2+ aktiviert werden kann.

Unter physiologischen Bedingungen ist eine asymmetrische Verteilung von Phospholipiden in der eukaryotischen Zellmembran, die eine synergistische Rolle von Aminophospholipid-Translokase (APLT) und PLSCR erfordert, notwendig, damit die Zellmembran ihre physiologischen Funktionen erfüllen kann [34]. In diesem Experiment haben wir berücksichtigt das Verhältnis der PS-Eversion in der Zellmembran, um die Aktivität von PLSCR anzuzeigen. Da APLT als einer der Faktoren bestätigt wurde, die eine PS-Eversion verursachen, beeinflusste APLT die Messung der PLSCR-Enzymaktivität in diesem Experiment. Weitere klinische Studien sind erforderlich, um zu validieren, wie APLT und PLSCR bei der PS-Eversion der renalen tubulären Zellmembran zusammenarbeiten, und um andere Faktoren zu identifizieren, die die PS-Eversion steuern, um den zugrunde liegenden Mechanismus besser zu verstehenNierensteinFormation.

Schlussfolgerungen

CaOx-Exposition kann die Hochregulierung von potenzierenTGF- 1, das anschließend ROS in tubulären Nierenzellen aktiviert; ROS aktiviert dann stark PLSCR, was einen der Hauptmechanismen darstellt, durch dieTGF- 1-ROS-Signalisierung stimuliert die PS-Externalisierung in der Zellmembran der Nierentubuli während des frühen Stadiums vonNierensteinEntwicklung. Die Ergebnisse dieser Studie bilden eine Grundlage für weitere detaillierte Forschungen zur Entwicklung von Therapeutika, die die Urolithiasis gezielt behandeln und weniger Nebenwirkungen haben.

Verweise

1. Detsyk O, Solomchak D, Bugro V (2019)Patientenpfade als Instrument zur Verbesserung des Managements dringender und geplanter Gesundheitsversorgung fürNierensteinErkrankung. Wild Lek 72:2128-2134

2. Yu SL, Gan XG, Huang JM, et al. (2011) Oxalat beeinträchtigt die Aminophospholipid-Translocase-Aktivität in Nierenepithelzellen durch oxidativen Stress: Auswirkungen auf die Calciumoxalat-Urolithiasis. J. Urol 186:1114-1120

3. Zhao YW, Guo D, Li CY, Ouyang JM(2019)Vergleich der Adhäsion von Calciumoxalat-Monohydrat an HK-2-Zellen vor und nach der Reparatur mit Tee-Polysacchariden.Int J Nanomed 14:4277-4292

4. Jayachandran M, Lugo G, Heiling H, Miller VM, Rule AD, LieskeJC (2015)Extrazelluläre Vesikel im Urin von Frauen mit, aber nicht ohneNierensteinemanifeste Muster ähnlich wie bei Männern: eine Fall-Kontroll-Studie.Biol Sex Differ 24:2

5. Liu Y, Chen S, Liu J, Jin Y, An R(2020)Telmisartan hemmt die Oxalat- und Calciumoxalatkristall-induzierte epithelial-mesenchymale Transformation über den PPAR-y-AKT/STAT3/p38 MAPK-Snail-Weg. Life Science 241:117108

6. Han S, Zhao C, Pokhrel G, Sun X, Chen Z, Xu H (2019)Hydroxyzitronensäure-Trikalium hemmt die Calciumoxalat-Kristallbildung im Drosophila-melanogaster-Modell der Hyperoxalurie. Med Sci Monit 25:3662-3667

7. Joshi S, Peck AB, Khan SR(2013)NADPH-Oxidase als therapeutisches Ziel für Oxalat-induzierte Verletzungen inNieren. Oxid Med Cell Longev 2013:462361

8. Khan SR, Byer KJ, Thamilselvan S, et al (1999)Kristallzellinteraktion und Apoptose bei der Oxalat-assoziierten Verletzung von Nierenepithelzellen. J Am Soc Nephrol 10:S457-463

9. Schreiber R, Ousingsawat J, Wanitchakool P (2018) Regulierung von TMEM16A/ANO1- und TMEM16F/ANO6-Ionenströmen und Phospholipid-Scrambling durch Ca2² plus und Plasmamembranlipid. J Physiol 596:217-229

10. Schreiber R, Buchholz B, Kraus A(2019)Lipidperoxidation treibt das Wachstum von Nierenzysten in vitro durch Aktivierung von TMEM16A an. J Am Soc Nephrol 30:228-242

11. Clarke RJ, Hossain KR, Cao K (2020)Physiologische Rolle der transversalen Lipidasymmetrie tierischer Membranen. Biochim Biophys Acta Biomembr 1862:183382

12. Bernhardt I, Nguyen DB, Wesseling MC, Kaestner L (2020) Intrazelluläre Ca-Konzentration und Phosphatidylserin-Exposition in gesunden menschlichen Erythrozyten unabhängig vom in vivo-Zellalter. Front Physiol 10:1629

13. Nagata S, Sakuragi T, Segawa K (2020)Flippase und Scramblase für Phosphatidylserin-Exposition. Curr Opin Immunol 62:31-38

14. Sakuragi T, Kosako H, Nagata S (2019)Phosphorylierungs-vermittelte Aktivierung von Maus-Xkr8-Scramblase für Phosphatidylserin-Exposition. Proc Natl Acad Sci USA 116:2907-2912

15. Yang X, Cheng X, Tang Y, et al (2019) Bakterielles Endotoxin aktiviert die Gerinnungskaskade durch Gasdermin D-abhängige Phosphatidylserin-Exposition. Immunität 51: 983-996.e6

16. Yu A, McMaster CR, Byers DM, Ridgway ND, Cook HW (2003)Stimulation der Phosphatidylserin-Biosynthese und Erleichterung der UV-induzierten Apoptose im Eierstock des chinesischen Hamsters