Teil vier: DsbA-L interagiert mit VDAC1 bei der mitochondrienvermittelten Apoptose tubulärer Zellen und trägt zum Fortschreiten einer akuten Nierenerkrankung bei

Diskussion

Jüngste Studien ergaben, dass DsbA-L die hohen Glukosespiegel (HG) unterdrückt, die durch Apoptose der Nierentubuluszellen und mitochondriale Schäden bei diabetischer Nephropathie (DN) hervorgerufen werden (18, 37). In der aktuellen Studie haben wir gezeigt, dass die DsbA-L-Expression nach I/R-Behandlung in BUMPT-Zellen und den Nieren von Mäusen und Patienten induziert wurde (Abbildung 1). Diese Ergebnisse bestätigten die Ergebnisse eines früheren Artikels, in dem über die DsbA-L-Expression in Mitochondrien innerhalb von Nierenzellen berichtet wurde (Abbildung 5).22 Funktionell fanden wir heraus, dass DsbA-L-vermittelte Nierenzell-Apoptose und Mitochondrienschäden das Fortschreiten von AKI vorantreiben, wenn sie durch induziert werden Ischämie, VAN und CLP (Abbildungen 2, S1 und S3). Diese Wirkung war jedoch das Gegenteil von DsbA-L bei der HG-induzierten Nierenzellapoptose. Dieser Unterschied kann mit den Faktoren, die den Schaden verursachen, und der Art der Erkrankung zusammenhängen. Mechanistisch fanden wir heraus, dass DsbA-L mit VDAC1 in den Mitochondrien von Nierenzellen interagierte und dann Apoptose induzierte. Diese Ergebnisse wurden durch Ischämie oder akute interstitielle Nephritis (AIN) induzierte AKI-Patienten weiter bestätigt (Abbildung S8). Insgesamt zeigten diese Daten, dass DsbA-L als neues Interventionsziel für AKI angesehen werden könnte.

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Frühere Arbeiten berichteten, dass DsbA-L eine wichtige Schutzwirkung auf die Nieren bei DN ausübte.37 Im Gegensatz dazu zeigte unsere vorliegende Studie, dass DsbA-L das Fortschreiten der Nierenfibrose bei UUO vermittelte.22 Die Rolle von DsbA-L AKI bleibt jedoch bestehen weitgehend unbekannt. In der aktuellen Studie haben wir herausgefunden, dass DsbA-L das Fortschreiten von AKI vermittelt. Mehrere Beweislinien stützten diese Ergebnisse. Erstens schwächte PT-DsbA-L-KO die ischämische AKI deutlich ab (Abbildung 2). Zweitens reduzierte der Abbau von DsbA-L die I/R-induzierte Apoptose in BUMPT-Zellen; im Gegensatz dazu wurde dieser Effekt durch die Überexpression von DsbA-L verstärkt (Abbildung 3). Drittens verbesserte PT-DsbA-L-KO sowohl VAN- als auch CLP-induziertes AKI (Abbildungen S1 und S3). Insgesamt lieferten diese Daten starke Belege dafür, dass die Expression von DsbA-L in den proximalen Nierentubuli eine entscheidende Rolle bei AKI spielt.

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VDAC1, ein multifunktionales Protein, spielt eine Schlüsselrolle bei der Ca2-Plus-Homöostase, oxidativem Stress und der mitochondrial vermittelten Apoptose.19,38- 40 Eine wachsende Zahl von Forschungsarbeiten hat berichtet, dass VDAC1 das Fortschreiten von Krebs, Neurodegeneration, und Myokard-I/R-Schädigung.41- 43 Über die Rolle von VDAC1 bei Nierenerkrankungen ist jedoch nur sehr wenig bekannt. Eine aktuelle Arbeit zeigte, dass die globale Deletion von VDAC1 die morphologische Erholung in den proximalen Tubuli, die Verbesserung der Nierenfunktion und die verstärkte Nierenfibrose nach einer ischämischen Verletzung blockierte.44 Die Rolle von VDAC1 in den Nierentubuli während einer ischämischen Verletzung bleibt jedoch unklar. In der vorliegenden Studie haben wir gezeigt, dass eine ischämische Verletzung die Expression von VDAC1 in vitro induzierte und das Fortschreiten von AKI verstärkte. Mehrere Belege belegen die Rolle von VDAC1 bei AKI:1 PT-VDAC1-KO-Mäusen, die eine deutliche Abschwächung des I/R-induzierten AKI zeigen (Abbildung 9) 2; die Hemmung von VDAC1 unterdrückte die I/R-induzierte Apoptose in BUMPT-Zellen (Abbildung 6) 3; CLP und VAN-induziertes AKI wurden durch PT-VDAC1-KO abgeschwächt (Abbildungen S2 und S3). Darüber hinaus verhinderte das globale Knockout von VDAC1 die Reparatur von mitochondrialen Schäden, die durch I/R verursacht wurden.44 Unsere Studie zeigte, dass die Hemmung von VDAC1 die Apoptose in Nierenzellen und die durch ischämische Verletzungen sowie durch CLP- und VAN-Verletzungsmodelle verursachten mitochondrialen Schäden deutlich abschwächte , wie durch die geringere Apoptoserate, die geringere Menge an Mitochondrienschäden, die geringere Menge an gespaltener Caspase-3, das geringere Ausmaß der Bax-Akkumulation in den Mitochondrien und die geringere Menge an Cyt-c-Freisetzung in das Zytosol gezeigt (Abbildung S1, S2 und S4). Allerdings bleibt der Regulationsmechanismus von VDAC1 für die durch I/R verursachte Nierenzellapoptose in der aktuellen Studie unklar, was uns dazu veranlasste, ihn in zukünftigen Studien weiter zu untersuchen. Insgesamt stützen diese Daten die Tatsache, dass die Expression von VDAC1 in den proximalen Nierentubuli am Fortschreiten der AKI beteiligt ist.

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Die Rolle von DsbA-L bei AKI hängt hauptsächlich von VDAC1 ab. Erstens zeigten PT-DsbA-L-KO-Mäuse eine deutliche Abschwächung der VDAC1-Expression in VAN- und CLP-induziertem AKI (Abbildungen S1 und S3). Im Gegensatz dazu hatten VDAC1-siRNA oder PT-VDAC1-KO keinen Einfluss auf die Expression von VDAC1 (Abbildungen 6, S2 und S4). Zweitens verstärkte die Überexpression von DsbA-L das I/R-induzierte Fortschreiten von AKI, begleitet von einem erhöhten Grad an Nierenzell-Apoptose; Dieser Effekt war bei den PTDsbA-L-KO-Mäusen deutlich reduziert (Abbildung S2). Drittens schwächte PT-DsbA-L KO die ischämische Verletzung ab; Dies wurde durch die Überexpression von VDAC1 umgekehrt (Abbildung 10). Viertens schwächte DsbA-L-siRNA die I/R-induzierte Apoptose von HK-2-Zellen deutlich ab. Dieser Effekt wurde durch die Überexpression des VDAC1-Plasmids umgekehrt (Abbildung S6a–h). Fünftens verbesserte VDAC1-siRNA die Apoptose von HK-2-Zellen deutlich; dies wurde durch die Überexpression des DsbA-L-Plasmids nicht verstärkt (Abbildung S7a-h). Diese Daten stützen nachdrücklich die Tatsache, dass DsbA-L das Fortschreiten von AKI durch Hochregulierung von VDAC1 vermittelt. Ob DsbA-L die Expression von VDAC1 direkt reguliert, muss weiter untersucht werden. In der vorliegenden Studie zeigen unsere Co-IP-Ergebnisse, dass DsbA-L mit VDAC1 in den Mitochondrien sowohl der Kontroll- als auch der I/R-Gruppen aus BUMPT-Zellen und den Nieren von Mäusen und Patienten interagierte (Abbildung 1 a und b). Die Co-Lokalisierung von DsbA-L und VDAC1 bestätigte die Ergebnisse der Co-IP weiter (Abbildung 5). Diese Experimente konnten eine direkte Interaktion zwischen DsbA-L und VDAC1 nicht vollständig bestätigen. Bioinformatische Vorhersagen in Kombination mit unseren IP-Experimenten zeigten, dass DsbA-L mit den Aminosäuren 9-13 und 22-27 des VDAC1-Proteins interagierte (Abbildung 5 c–g). Somit zeigen unsere Daten, dass DsbA-L direkt mit VDAC1 interagierte, um die Apoptose der Nierenzellen zu induzieren und dann das Fortschreiten von AKI voranzutreiben. Darüber hinaus wurde in einer früheren Studie berichtet, dass Mitochondrien eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese und Genesung während einer AKI spielen.45- 48 Daher deuten die Daten auch darauf hin, dass die DsbA-L-Interaktion mit VDAC1 als potenzielles therapeutisches Ziel zur Abschwächung der Pathologie in Betracht gezogen werden könnte mitochondriale Effekte durch AKI.

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Zusammenfassend haben wir gezeigt, dass proximale Tubulus-spezifische DsbA-L-KO-Mäuse eine Abschwächung von I/R-, CLP- und VAN-induziertem AKI aufwiesen. Interessanterweise haben wir auch herausgefunden, dass VDAC1 eine ähnliche Funktion wie DsbA-L ausübt. Mechanistisch interagierte DsbA-L mit VDAC1 und induzierte dann Apoptose in Nierenzellen. Daten aus ischämischen und AIN-Geweben zeigten, dass die DsbA-L/VDAC1-Achse möglicherweise an der menschlichen AKI beteiligt ist. Unsere vorliegende Studie zeigt, dass dieser Signalweg ein therapeutisches Ziel für AKI darstellen könnte.

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Verweise

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47 Tang C, Cai J, Yin XM, Weinberg JM, Venkatachalam MA, Dong Z. Mitochondriale Qualitätskontrolle bei Nierenschäden und -reparatur. Nat Rev Nephrol. 2021;17(5):299–318.

48 Jiang M, Bai M, Lei J, et al. Mitochondriale Dysfunktion und der Übergang von AKI zu CKD. Am J Physiol Ren Physiol. 2020;319(6):F1105– F1F16.

Xiaozhou Li,a,b,1 Jian Pan,a,b,1 Huiling Li,c Guangdi Li,g Bohao Liu,a,b Xianming Tang,a,b Xiangfeng Liu,f Zhibiao He,a,b Zhenyu Peng,a ,b Hongliang Zhang,a,b Luxiang Wang,a,b Yijian Li,d Xudong Xiang,a,b Xiangping Chai,a,b Yunchang Yuan,e Peilin Zheng,h und Dongshan Zhang a,b *

eine Abteilung für Notfallmedizin, Volksrepublik China

b Institut für Notfallmedizin und schwierige Krankheiten, Zweites Xiangya-Krankenhaus, Central South University, Changsha, Hunan 410011, Volksrepublik China

c Abteilung für Augenheilkunde, Volksrepublik China

d Abteilung für Harnchirurgie, Volksrepublik China

e Abteilung für Brustchirurgie, Volksrepublik China

f Abteilung für Allgemeine Chirurgie, Zweites Xiangya-Krankenhaus, Volksrepublik China

g Abteilung für öffentliche Gesundheit, Central South University, Changsha, Hunan, Volksrepublik China

h Abteilung für Endokrinologie, Shenzhen People's Hospital, das zweite klinische medizinische College der Jinan-Universität, das erste angegliederte Krankenhaus der Southern University of Science and Technology, Shenzhen, Volksrepublik China

1 Xiaozhou Li und Jian Pan haben gleichermaßen zu dieser Studie beigetragen