Neuer Ernährungsmechanismus für AKI

Akute Nierenschädigung (AKI) ist ein klinischer Notfall und ein klinisches Syndrom, das zu Funktionsstörungen mehrerer Organe führen kann. Die Inzidenz von AKI auf der Intensivstation übersteigt 50 Prozent, und selbst leichte AKI können die Sterblichkeit der Patienten erhöhen. Derzeit gibt es jedoch klinisch nur eine unterstützende Behandlung für AKI und keine wirksame Behandlung. Bei der Kalorienrestriktion (CR) geht es um die Reduzierung der Kalorienaufnahme unter der Prämisse, Unterernährung zu vermeiden, und es wurde nachgewiesen, dass sie in Mausmodellen den Schweregrad von AKI deutlich lindern kann. Da die klinische Anwendung von CR jedoch schwierig zu erreichen ist, ist es notwendig, die Rolle von CR beim Schutz von AKI zu analysieren. Es ist sehr wichtig, den Mechanismus zu verstehen und mögliche therapeutische Ziele zu finden.

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Im Februar 2023 veröffentlichten Roman-Ulrich Müller von der Universität zu Köln in Deutschland und sein Team das Forschungsergebnis „Organ Protection by Caloric Restriction Depends on Activation of the De Novo NAD plus Synthesis Pathway“ im Journal of the American Society of Nephrology fanden heraus, dass NAD im Hundeurin plus die von Kynureninase (KYNU) abhängige Biosynthese die schützende Wirkung von CR auf AKI vermittelt, was ein neues Ziel für die Behandlung von AKI darstellt.

Frühere Studien des Autors haben gezeigt, dass sowohl die hypoxische Vorkonditionierung (HP) als auch die kalorische Restriktions-Vorkonditionierung (CR) die durch Ischämie-Reperfusion (IRI) verursachte AKI deutlich lindern können. Es war nach CR und CR deutlich hochreguliert, und die immunhistochemische Färbung zeigte, dass KYNU sowohl in menschlichen als auch in Mäusenieren hauptsächlich im proximalen Tubulus exprimiert wurde, wie in Abbildung 1 dargestellt. Proximale tubuläre Zellen sind die Hauptzellen, die an AKI beteiligt sind, und von entscheidender Bedeutung zur Reparatur von Nierenschäden, sodass KYNU möglicherweise eine Rolle beim CR-Schutz von AKI spielt.

Abbildung 1 CR induzierte eine hohe Expression von KYNU in der Niere

Um dann die Rolle von KYNU beim CR-Schutz von AKI zu untersuchen, konstruierten die Autoren die systemische KYNU-Knockout-Maus KYNUnull. Das Ausschalten von KYNU hatte keinen signifikanten Einfluss auf das Aussehen, das Körpergewicht und die Nierenfunktion von Mäusen, aber KYNUnull schwächte die Schutzwirkung von CR auf AKI deutlich ab. Bei KYNUnull-Mäusen verbesserte die CR-Vorbehandlung die Nierenfunktion und den Nierengewebeschaden nach IRI nicht, und die TUNEL-Färbung zeigte auch, dass CR die durch IRI verursachte Apoptose nicht linderte, wie in Abbildung 2 dargestellt. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Abbau von KYNU die Apoptose aufhebt Schutzwirkung von CR auf AKI, was darauf hindeutet, dass KYNU das Ziel von CR ist.

Abbildung 2 Durch den Knockout von KYNU wurde die Schutzwirkung von CR beseitigt

KYNU spielt eine wichtige Rolle im Prozess des Tryptophan-Metabolismus, was mit den erwarteten Ergebnissen übereinstimmt: Im Vergleich zu KYNUWT-Mäusen waren die Zwischenmetaboliten 3OH-L-kyn und XA des Tryptophan-Metabolismus signifikant erhöht, während 3OH-AA signifikant verringert war. Eine CR-Vorbehandlung kann die Expression von KYNU im Einklang mit seiner Funktion deutlich steigern, CR kann 3OH-L-kyn, XA und KynA deutlich reduzieren, und die gleichen Ergebnisse wurden auch im Mäuseserum gefunden. Nach IRI war 3OH-L-kyn in der Niere von KYNUnull-Mäusen deutlich hochreguliert, und CR konnte seinen Spiegel nicht senken, konnte aber den 3OH-L-kyn-Spiegel in KYNUWT senken, wie in Abbildung 3 dargestellt. Diese Ergebnisse legen nahe dass CR KYNU reguliert und den Tryptophanstoffwechsel beeinflusst.

Abbildung 3 CR beeinflusst den Tryptophanstoffwechsel durch KYNU

KYNU beeinflusst nicht nur den Tryptophan-Stoffwechsel, sondern reguliert auch die NAD-Plus-Biosynthese. Die Ergebnisse sowohl des Transkriptoms als auch des Proteoms ergaben, dass CR Enzyme des NAD-plus-Biosynthesewegs induzieren konnte, die nach IRI deutlich abnahmen, und dass CR diesen Prozess umkehren und das Niveau der NAD-plus-Biosyntheseenzyme aufrechterhalten konnte. Der NAD plus-Spiegel in der Niere wurde gemessen und es wurde festgestellt, dass NAD plus nach IRI abnahm und CR den Rückgang von NAD plus umkehren konnte, während der Rückgang von NAD plus bei KYNUnull-Mäusen nicht umkehrbar war, wie in Abbildung 4 dargestellt Diese Ergebnisse legen nahe, dass CR die NAD-Plus-Biosynthese in der Niere regulieren kann und KYNU an der Regulierung dieses Prozesses beteiligt ist.

Abbildung 4 CR beeinflusst NAD plus Biosynthese durch KYNU

NAD plus ist für die oxidative Phosphorylierung sehr wichtig, daher stellten die Autoren Veränderungen in der mitochondrialen elektronischen Atmungskette fest und stellten fest, dass sich der Komplex IV der Atmungskette nicht signifikant veränderte. Die Autoren wandten sich daher der Untersuchung der Funktion von NAD plus als Sirtuin-Cofaktor zu. Der Autor entdeckte die Acetylierungsmodifikation des Proteins und stellte fest, dass IRI die Acetylierungsmodifikation von 4 Proteinen hochregulierte, während CR die Acetylierungsmodifikation von 7 Proteinen herunterregulierte. Die KEGG-Analyse ergab, dass diese Proteine ​​mit dem Energiestoffwechsel zusammenhängen, wie in Abbildung 5 dargestellt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass CR die Biosynthese von NAD plus über KYNU reguliert, was die Acetylierung von Proteinen, die mit dem Energiestoffwechsel in Zusammenhang stehen, weiter beeinflusst.

Abbildung 5: CR-regulatorische Proteinacetylierung

Im Allgemeinen stellten die Autoren fest, dass Kynu in der Niere durch die beiden vorbehandelten Transkriptome von HP und CR deutlich hochreguliert wurde, und schalteten Mäuse aus, um zu beweisen, dass KYNU eine wichtige Rolle beim Schutz von AKI durch CR spielte. Was den Mechanismus betrifft, beeinflusst CR den Tryptophanstoffwechsel und die NAD-Plus-Biosynthese durch die Regulierung von KYNU und verändert darüber hinaus die Acetylierungsmodifikation von Proteinen, die mit dem Energiestoffwechsel in Zusammenhang stehen. Es wird ein Mechanismus analysiert, durch den CR den Ausbruch von AKI lindert, was eine neue Idee für eine bessere Nutzung von CR bei der Behandlung von AKI liefert. Allerdings weist diese Studie noch einige Mängel auf. KYNU ist sehr wichtig für den Tryptophan-Stoffwechsel und wird in anderen Geweben und Organen exprimiert, insbesondere im Gehirn und in der Leber. Der Autor verwendet Ganzkörper-Knockout-Mäuse und kann nicht erklären, in welchen Organen KYNU eine Rolle beim Schutz von AKI durch CR spielt, und gewebespezifische Knockout-Mäuse können weiter verwendet werden, um zu überprüfen, ob KYNU in der Niere die Hauptrolle spielt. Tryptophan und seine Metaboliten haben wichtige immunmodulatorische Wirkungen, und die Autoren haben die Rolle der Immunität dabei nicht untersucht. Daher ist es notwendig, den Mechanismus, durch den CR die Pathogenese von AKI lindert, weiter zu erforschen, um eine neue Strategie für die klinische Behandlung von AKI bereitzustellen.

Wie behandelt Cistanche Nierenerkrankungen?

Cistanche ist ein traditionelles chinesisches Kräuterheilmittel, das seit Jahrhunderten zur Behandlung verschiedener Gesundheitszustände, einschließlich Nierenerkrankungen, eingesetzt wird. Es wird aus den getrockneten Stängeln von Cistanche deserticola gewonnen, einer Pflanze, die in den Wüsten Chinas und der Mongolei beheimatet ist. Die wichtigsten Wirkstoffe von Cistanche sind Phenylethanoidglykoside, Echinacosid und Acteosid, die nachweislich positive Auswirkungen auf die Nierengesundheit haben.

Unter einer Nierenerkrankung, auch Nierenerkrankung genannt, versteht man eine Erkrankung, bei der die Nieren nicht richtig funktionieren. Dies kann zu einer Ansammlung von Abfallprodukten und Giftstoffen im Körper führen, was zu verschiedenen Symptomen und Komplikationen führen kann. Cistanche kann durch verschiedene Mechanismen bei der Behandlung von Nierenerkrankungen helfen.

Erstens wurde festgestellt, dass Cistanche harntreibende Eigenschaften hat, was bedeutet, dass es die Urinproduktion steigern und dabei helfen kann, Abfallprodukte aus dem Körper auszuscheiden. Dies kann dazu beitragen, die Nieren zu entlasten und die Ansammlung von Giftstoffen zu verhindern. Durch die Förderung der Diurese kann Cistanche auch dazu beitragen, Bluthochdruck zu senken, eine häufige Komplikation einer Nierenerkrankung.

Darüber hinaus hat Cistanche nachweislich eine antioxidative Wirkung. Oxidativer Stress, der durch ein Ungleichgewicht zwischen der Produktion freier Radikale und der antioxidativen Abwehr des Körpers verursacht wird, spielt eine Schlüsselrolle beim Fortschreiten von Nierenerkrankungen. Sie tragen dazu bei, freie Radikale zu neutralisieren, oxidativen Stress zu reduzieren und so die Nieren vor Schäden zu schützen. Die in Cistanche enthaltenen Phenylethanoidglykoside erwiesen sich als besonders wirksam beim Abfangen freier Radikale und bei der Hemmung der Lipidperoxidation.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Cistanche eine entzündungshemmende Wirkung hat. Entzündungen sind ein weiterer Schlüsselfaktor für die Entstehung und das Fortschreiten einer Nierenerkrankung. Die entzündungshemmenden Eigenschaften von Cistanche tragen dazu bei, die Produktion entzündungsfördernder Zytokine zu reduzieren und die Aktivierung entzündungsrelevanter Signalwege zu hemmen, wodurch Entzündungen in den Nieren gelindert werden.

Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Cistanche immunmodulatorische Wirkungen hat. Bei einer Nierenerkrankung kann das Immunsystem fehlreguliert sein, was zu übermäßigen Entzündungen und Gewebeschäden führt. Cistanche hilft bei der Regulierung der Immunantwort, indem es die Produktion und Aktivität von Immunzellen wie T-Zellen und Makrophagen moduliert. Diese Immunregulation trägt dazu bei, Entzündungen zu reduzieren und weiteren Nierenschäden vorzubeugen.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Cistanche die Nierenfunktion verbessert, indem es die Regeneration der Nierenschläuche mit Zellen fördert. Nierentubuläre Epithelzellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Filtration und Rückresorption von Abfallprodukten und Elektrolyten. Bei einer Nierenerkrankung können diese Zellen geschädigt werden, was zu einer Beeinträchtigung der Nierenfunktion führt. Die Fähigkeit von Cistanche, die Regeneration dieser Zellen zu fördern, trägt dazu bei, die ordnungsgemäße Nierenfunktion wiederherzustellen und die allgemeine Nierengesundheit zu verbessern.

Zusätzlich zu diesen direkten Auswirkungen auf die Nieren wurde festgestellt, dass Cistanche positive Auswirkungen auf andere Organe und Systeme im Körper hat. Dieser ganzheitliche Gesundheitsansatz ist besonders wichtig bei Nierenerkrankungen, da die Erkrankung oft mehrere Organe und Systeme betrifft. Es hat sich gezeigt, dass es eine schützende Wirkung auf Leber, Herz und Blutgefäße hat, die häufig von Nierenerkrankungen betroffen sind. Durch die Förderung der Gesundheit dieser Organe trägt Cistanche dazu bei, die allgemeine Nierenfunktion zu verbessern und weiteren Komplikationen vorzubeugen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Cistanche ein traditionelles chinesisches Kräuterheilmittel ist, das seit Jahrhunderten zur Behandlung von Nierenerkrankungen eingesetzt wird. Seine aktiven Bestandteile haben harntreibende, antioxidative, entzündungshemmende, immunmodulatorische und regenerierende Wirkungen, die zur Verbesserung der Nierenfunktion beitragen und die Nieren vor weiteren Schäden schützen. Cistanche hat positive Auswirkungen auf andere Organe und Systeme und ist somit ein ganzheitlicher Ansatz zur Behandlung von Nierenerkrankungen.