Neue therapeutische Strategie für diabetische Nephropathie: CCR2-Antagonist

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TEIL Ⅱ:Wirkungen eines CCR2-Antagonisten auf Makrophagen und Toll-like-Rezeptor-9-Expressionen in einem Mausmodell für diabetische Nephropathie

Seigo Ito, Hiroyuki Nakashima, Takuya Ishikiriyama, Masahiro Nakashima, Akira Yamagata und et al.

Abstrakt

Die Pathogenese derdiabetische Nephropathie(DN) steht im Zusammenhang mit der Rekrutierung von Makrophagen (Mo) in die Nieren, der Produktion von Tumornekrosefaktor-u (TNF-o) und oxidativem Stress. Die Aktivierung des Toll-like-Rezeptors 9 (TLR9) ist Berichten zufolge an systemischen Entzündungen beteiligt und verschlimmert diesen Zustand beim metabolischen Syndrom. Daher stellten wir die Hypothese auf, dass TLR9 eine Rolle bei der Pathogenese von DN spielt (diabetische Nephropathie). Zwei Untergruppen von Nieren-Mos in DNdiabetische NephropathieModell (db/db)-Mäuse wurden mittels Durchflusszytometrie analysiert, um ihre Verteilung und TLR9-Expression und -Funktion zu bewerten. Mäusen wurden die verabreichtCCR2Antagonist INCB3344 für 8 Wochen; Veränderungen in der Mo-Verteilung und -Funktion und ihre therapeutischen Wirkungen auf DNdiabetische NephropathiePathologie untersucht. Aus dem Knochenmark stammendes CD11bhigh(BM-Mo) und geweberesidentes CD11blow Mos(Res-Mo) wurden in den Nieren der Maus identifiziert. Als DNdiabetische Nephropathiefortschritt, stiegen die BM-Mφ-Zahl, die TLR9-Expression und die TNF-Produktion signifikant an. In Res-Mos wurden die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und die phagozytische Aktivität gesteigert. INCB3344 verringerte Albuminurie, Serumkreatininspiegel, BM-Mφ-Häufigkeit, TLR9-Expression und TNF-a-Produktion durch BM-Mφs und ROS-Produktion durch Res-Mos. Sowohl eine erhöhte Aktivierung von BM-Mo über TLR9 und TNF-Produktion als auch eine erhöhte ROS-Produktion durch Res-Mos waren an DN beteiligt(diabetische Nephropathie)Fortschreiten. Daher ist die Inaktivierung von Mos und ihrer TLR9-Expression durch INCB3344 eine potenzielle therapeutische Strategie für DN(diabetische Nephropathie).

NEU & BEMERKENSWERT Wir haben Nierenmakrophagen (Mos) in aus dem Knochenmark stammende Mos (BM-Mos) mit hoher CD1lb-Expression und gewebespezifische residente Mo(Res-Mos) mit niedriger CD11b-Expression eingeteilt. Imdiabetische Nephropathie(DN) Modellmäuse. Die Expression des Toll-like-Rezeptors 9 (TLR9) und die TNF-Produktion über die TLR9-Aktivierung in BM-Mos und die ROS-Produktion in Res-Mos wurden verbessert.CCR2-Antagonist unterdrückte die Niereninfiltration von BM-Mos und ihre Funktion sowie die ROS-Produktion durch Res-Mos bei gleichzeitiger TLR9-Unterdrückung. Unsere Studie präsentiert eine neue therapeutische Strategie für DN(diabetische Nephropathie).

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DISKUSSION

Wir präsentierten drei neue Erkenntnisse in dieser Studie. Erstens exprimierte BM-Mos in diabetischen DB/DB-Mäusen TLR9 und setzte TNF- frei. häufiger als bei nichtdiabetischen Misty-Mäusen, während Res-Mos mehr ROS produzierte und eine phagozytische Funktion zeigte. Zweitens, INCB3344, aCCR2Antagonist, verringerte TLR9-Expression und TNF-Freisetzung aus beiden MPS-Typen und verringerte ROS-Produktion durch Res-Mos. Schließlich könnten diese Mechanismen für eine Abnahme der Albuminurie und Serum-Cr-Spiegel bei diabetischen DB/DB-Mäusen sowie für eine Verbesserung der mesangialen Proliferation und Podozytenexpression verantwortlich sein.

Basierend auf unseren Ergebnissen wurden Nieren-Mos in zwei Populationen eingeteilt, dh BM-Mos, die einen aus dem Knochenmark stammenden Marker stark exprimieren, und Res-Mos, die ihn kaum exprimieren. Da sie nicht vom Vorhandensein von Diabetes abhingen, wurden diese als einzigartige Eigenschaften der beiden Arten von Nieren-Mos angesehen. Im Gegensatz dazu wurden ihre verschiedenen Funktionen bei diabetischen Mäusen verstärkt. Darüber hinaus war auch die Produktion von TNF-, einem entzündungsfördernden Zytokin, das hauptsächlich von Mos produziert wird, und IL-10, einem entzündungshemmenden Zytokin, erhöht. Dies deutet darauf hin, dass Nieren-Mos gleichzeitig nicht nur an der Induktion, sondern auch an der Konvergenz von Entzündungen bei chronischen Entzündungszuständen wie DN (Diabetische Nephropathie). Rollen von zwei Arten von Nierenmakrophagen

Da die Albuminausscheidung im Urin, die den Schweregrad der Nephropathie widerspiegelt, mit dem Prozentsatz von BM-Mos in DB/DB-Mäusen zunahm, schlagen wir vor, dass BM-Mos eine wichtige Rolle bei DN spielen (Diabetische Nephropathie) Entwicklung. Darüber hinaus fanden wir heraus, dass die TLR9-Expression und TNF-Produktion in BM-Mos verstärkt waren, während die ROS-Produktion und die phagozytische Aktivität in Res-Mos mit DN erhöht waren(diabetische Nephropathie)Fortschreiten. Da diese Beobachtungen nicht bei den jüngeren und älteren Misty-Mäusen gemacht wurden (Daten nicht gezeigt), glauben wir, dass sie mit DN assoziiert sind(diabetische Nephropathie)Progression und sind nicht auf altersabhängige Veränderungen zurückzuführen. TLRs erkennen Pathogen-assoziierte molekulare Muster wie Lipopolysaccharide, bakterielle DNA und endogene Gefahren-assoziierte molekulare Muster, deren Werte bei Diabetes erhöht sind (33,34). Insbesondere TLR2 und TLR4 sind Berichten zufolge an der Aufrechterhaltung von Entzündungen bei DN beteiligt(diabetische Nephropathie), vermutlich über Mos (35-38). TLR9 erkennt mitochondriale und zellfreie DNA, die von beschädigten/toten Zellen oder Adipozyten in den Kreislauf freigesetzt wird, und das gemeinsame bakterielle DNA-Motiv CpG-ODN, aktiviert so die angeborene Immunität und deutet auf eine Beteiligung an Nierenschäden hin (11,14).

ROS-Produktion und Phagozytose durch Res-Mos wurden zusammen mit DN erhöht (Diabetische Nephropathie) Fortschreiten. Kidney Mos soll an DN beteiligt gewesen sein(diabetische Nephropathie)Progression durch Freisetzung von ROs durch Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat (NADPH)-Oxidase-Aktivität (39, 40), und unsere frühere Studie zeigte, dass aus Res-Mos stammende ROS an Lebergewebeverletzungen beteiligt sind (20). Daher kann Res-Mos in der Niere auch an ROS-induzierter Gewebeschädigung beteiligt sein. Darüber hinaus war die TLR9-Expression in Res-Mos im diabetischen Zustand verstärkt (Abb. 1E). Da von Res-Mos produzierte ROS von der TLR9-Aktivierung und den lokalen TNF-a-Spiegeln (20,41, 42) beeinflusst werden, ist die Zunahme der ROS-Produktion von Res-Mos mit DN(Diabetische Nephropathie) Progression war auf die Zunahme ihrer TLR9-Expression zurückzuführen oder wurde durch die verstärkte TNF-Produktion von BM-Mos beeinflusst. Daher spekulieren wir, dass die Zunahme der TNF-a-Produktion durch BM-Mos und der ROS-Produktion durch Res-Mgps DN verschlimmerte(diabetische Nephropathie).

Obwohl Res-Mos durch eine verstärkte ROS-Produktion eine schädliche Rolle spielen könnte, könnte ihre starke Phagozytosefähigkeit eine schützende Wirkung auf DN ausüben (Diabetische Nephropathie) Mäuse. Res-Mos kann beschädigte Nierenzellen während des Fortschreitens der Krankheit phagozytieren und an der Reparatur des Nierengewebes beteiligt sein. Darüber hinaus könnte die Erhöhung der ROS-Produktion durch Res-Mos aufgrund der Verdauung des phagozytierten beschädigten Gewebes auftreten. Als wir die von Nieren-Mos produzierten ROS in einer unstimulierten Umgebung bewerteten, wurden ROS in dem Stadium produziert, in dem Mos das beschädigte Nierengewebe phagozytierte und verdaut. Daher ist eine erhöhte ROS-Produktion in Res-Mos möglicherweise kein negativer Effekt in DN (diabetische Nephropathie).

Auswirkungen derCCR2Antagonist INCB3344 bei diabetischer Nephropathie

CCL2 wird in den Nieren von diabetischen Modellmäusen (43-46) überexprimiert und ist aufgrund seiner Wirkung auf glomeruläre Podozyten an der Verschlimmerung der Albuminurie beteiligt (47). Darüber hinaus wird die Monozyteninfiltration an den Entzündungsstellen hauptsächlich durch CCL2 reguliert, und CCL2 zieht Ms in das Nierengewebe (durchCCR2-vermittelte Signalisierung) und spielt eine wichtige Rolle bei DN(Diabetische Nephropathie) Pathogenese(46,47). CCL2 wird von glomerulären Podozyten, Mesangialzellen und tubulären Epithelzellen produziert und induziert interstitielle Entzündungen, tubuläre Atrophie und Fibrose in der Niere (44, 48, 49). Verwaltung mehrererCCR2Antagonisten in diabetischen Modellmäusen wurde kürzlich gezeigt, dass sie die Mo-Infiltration in die Niere unterdrücken und DN verhindern(diabetische Nephropathie)Fortschritt (50-53). Jedoch,CCR2Antagonisten wurden beim Menschen nicht klinisch verwendet, wahrscheinlich aufgrund von Problemen wie einer kurzen pharmakologischen Halbwertszeit und einer geringen Affinität zum MenschenCCR2. Im Gegensatz dazu kann INCB3344 mit hoher Selektivität an menschliche Monozyten bindenCCR2und hat eine lange pharmakokinetische Halbwertszeit im menschlichen oder Mauskörper (8,9).

In der vorliegenden Studie konnte INCB3344 die Migration von BM-Mos zur Niere in DN unterdrücken (Diabetische Nephropathie); es hatte jedoch keine ausgeprägte Wirkung auf Res-Migos, was darauf hindeutet, dass die BM- und Res-Mφ-Populationen unterschiedliche Eigenschaften hatten. Darüber hinaus polarisierte INCB3344 Mgs in den M2-Phänotyp (M2-Polarisation), was auf eine Wirkung hindeutet, die den proinflammatorischen in den entzündungshemmenden Phänotyp umwandelt.

Bemerkenswerterweise reduzierte INCB3344 die TNF-Produktion in beiden Mos-Typen signifikant, was möglicherweise am meisten zur Verbesserung von DN beigetragen hat (Diabetische Nephropathie). TNF- ist an Nierenhypertrophie, Albuminausscheidung und verminderter Nierenfunktion bei DN beteiligt (Diabetische Nephropathie) (3, 54) und ist ein pleiotropes Zytokin, das die Produktion anderer Zytokine auf autokrine und parakrine Weise stimuliert (55-58). Daher kann die Hemmung von TNF-o dazu dienen, eine Vielzahl anderer Entzündungsmediatoren zu blockieren, die für seine vorteilhaften Wirkungen auf DN verantwortlich sein könnten(diabetische Nephropathie). WieCCR2Stimulierung über die Aktivität der intrazellulären Glykogensynthasekinase 3 (GSK3) (59) zur TNF-a-Produktion führt, spekulierten wir, dass INCB3344 die TNF-Produktion hemmte, indem es diesen Weg im Nieren-Mos blockierte. Wir glauben jedoch, dass die GSK3-Spiegel in diesem Modell evaluiert werden sollten und weitere Studien durchgeführt werden müssen, um diese Spekulation zu bestätigen. Darüber hinaus zeigten unsere Ergebnisse, dass die meisten glomerulären Mos BM-Mos waren und die TNF-Produktion in glomerulären BM-Mos höher war als die in anderen BM-Mos in der Niere. Diese Ergebnisse legen nahe, dass INCB3344, das die BM-Mφ-Zählungen (genauer gesagt) unterdrückte, hauptsächlich zur Besserung glomerulärer Läsionen beitrug, indem es die mesangiale Proliferation verringerte und Podozyten schützte (Erhöhung von WT-1).

CCR2Es wurde berichtet, dass die Hemmung die TNF-Produktion durch TLR9-Suppression verringert (60, 61), und die TLR9-Expression wurde im Nierenparenchym, einschließlich Tubuli, Interstitium und Glomeruli, nicht beobachtet, mit Ausnahme von Zellen, von denen morphologisch angenommen wird, dass sie in der Gegenwart Mos sind lernen. Daher reduzierte die Verabreichung von INCB3344 auch die TLR9-Expression in beiden Mos-Typen. Zusammengenommen deuten die Ergebnisse darauf hin, dass INCB3344 nicht nur die entzündliche Infiltration von BM-Mg in die Niere, sondern auch ihre schädlichen entzündungsbedingten Funktionen unterdrückt und zur Linderung von DN beitragen kann(diabetische Nephropathie).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass BM-Mos TLR9 exprimierte und TNF-a in diabetischen Mäusen häufiger freisetzte als in nicht-diabetischen Mäusen, während Res-Mos mehr ROS produzierte und bei diabetischen Mäusen eine erhöhte phagozytische Aktivität zeigte. INCB3344, aCCR2Antagonist, reduzierte TLR9-Expression und TNF-Freisetzung aus beiden Arten von Mos und verringerte ROS-Produktion durch Res-Mos. Diese Veränderungen erklären die Abnahme der Albuminurie und der Serum-Cr-Spiegel sowie die pathologische Verbesserung bei diabetischen Mäusen. Wir schlagen vor, dass INCB3344 ein robustes Potenzial zur Behandlung von DN hat(diabetische Nephropathie)in der Klinik.

Perspektiven und Bedeutung

Wir haben gezeigt, dass dieCCR2Antagonist INCB3344 kann Albuminurie und Serum-Cr-Spiegel senken und die mesangiale Proliferation und Podozytenexpression bei Mäusen mit DN verbessern(diabetische Nephropathie). Diese vorteilhaften Wirkungen wurden durch eine Verringerung der TNF-Produktion aus BM-Mos und der ROS-Freisetzung aus Res-Mφs ausgeübt, die beide auf einer Verringerung der TLR9-Expression in beiden Arten von Mos- und M2-Polarisation beruhten. In Zukunft kann dieser Rezeptorantagonist als robuste Alternative oder als Partner zu Angiotensin-II-Rezeptorblockern und Natrium-Glucose-Cotransportern-2 zur Behandlung von Patienten eingesetzt werden, um das Fortschreiten von DN zu verhindern(diabetische Nephropathie).

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