Die gleichzeitige Stabilisierung des Aktin-Zytoskeletts in mehreren Nephron-spezifischen Zellen schützt die Niere vor verschiedenen Verletzungen Ⅱ

Die pharmakologische Stabilisierung von kortikalem Aktin durch Dynamin lindert AKI.

Der Verlust der Bürstenränder der Nierentubuli aufgrund der Demontage der Aktomyosin-Kortex ist ein vorherrschendes Merkmal von AKI2,29. Ein weit verbreitetes Krebsmedikament, das häufig zu AKI führt, ist Cisplatin30. Eine entscheidende Folge einer Cisplatin-Schädigung in Nierenzellen ist ein Anstieg des Gehalts an reaktiven Sauerstoffspezies (ROS).31. Darüber hinaus führen erhöhte ROS-Spiegel zu einer Verringerung der Aktindynamik32, was zu einer Störung der Mitochondrienmembran führt; dies weiterverschlimmert ROSProduktion33,34. Daher untersuchten wir, ob eine pharmakologische Stimulation von Dynamin erfolgt'Die Vernetzungsfähigkeit ist ausreichendFiwirksam, um Cisplatin-induzierten Verletzungen entgegenzuwirken.

Wie vor 35 zu sehen war, verringerte Cisplatin die Höhe, Anzahl und Länge der MDCK-Zellen sowie die Anzahl und Länge der Mikrovilli und beeinflusste die Zellpolarität, ohne die Endozytose zu beeinträchtigen (Tabelle 1, ergänzende Abbildung 7a – d). Die TEM-Analyse legte nahe, dass diese Phänotypen auf den Cisplatin-induzierten Verlust von F-Actin zurückzuführen sind (Abb. 4a). Die Zugabe von Bis-T- 23 vor Cisplatin hob seine Wirkung auf, indem es den Actomyosin-Kortex gegen Cisplatin-induzierte Schäden stabilisierte (Abb. 4a – c). Ähnliche Phänotypen wurden bei Schweinen beobachtetproximaler Tubulus der Niere(LLC-PK1) Zellen (Ergänzende Abbildung 8). Zusammengenommen liefern diese Daten den Beweis, dass Bis-T-23 den Actomyosin-Cortex vor der Cisplatin-induzierten Zerlegung bewahrt.

In einem ergänzenden physiologisch relevanten Ansatz36 wirkte Bis T-23 der Fähigkeit von Cisplatin entgegen, den transepithelialen elektrischen Widerstand (TER) zu reduzieren, der über die lebende Epithelmonoschicht mithilfe eines Transwell-Kultursystems gemessen wurde (Abb. 4d). Da TER die Integrität von Tight Junctions in Zellkulturen misst, belegen diese Daten die vorteilhafte Wirkung von Bis-T-23 auf die Integrität von Epithelzellen bei Verletzungen.

KLICKEN SIE HIER, UM CISTANCHE FÜR CNI ZU ERHALTEN

Da eine veränderte Aktindynamik die ROS-Produktion weiter steigern kann, untersuchten wir als Nächstes, ob die Stabilisierung des Aktinnetzwerks durch Bis-T-23 oxidativem Stress in durch Cisplatin geschädigten Zellen entgegenwirken kann. Wir haben uns entschieden, den Status von Carbonylen zellulärer Biomoleküle, einem stabilen Biomarker für oxidative Schäden, die durch hohe ROS-Werte verursacht werden, mithilfe unseres kürzlich entwickelten Fluoreszenzsensors TFCH37 zu bewerten (Abb. 4e). Tatsächlich verringerte die Zugabe von Bis-T-23 vor Cisplatin teilweise den durch Cisplatin induzierten Anstieg der Carbonylierung (Abb. 4f). Ähnliche Trends hinsichtlich der Carbonylierung wurden nach Behandlung mit Bis-T-23 und dem Aktin-Depolymerisator LatA beobachtet (ergänzende Abbildung 9a). Zusammengenommen liefern diese Daten den Beweis, dass die Stabilisierung der Aktinnetzwerke der Rückkopplungsschleife zwischen oxidativem Stress und dem Aktinstatus in verletzten Zellen entgegenwirken kann.

Eine Ex-vivo-RatteNierenmodellwurde als nächstes verwendet, um die BisT-23-gesteuerte Erhaltung des Actomyosin-Kortex am Bürstenrand zu visualisieren. Cisplatin verursachte einen signifikanten Verlust der F-Actin-Färbung am Bürstenrand der proximalen Tubuli (Abb. 4g). Ein ähnlicher Verlust von F-Aktin am Bürstensaum beim Einsetzen einer schweren Ischämie-Reperfusionsschädigung wurde kürzlich mithilfe intraviraler Bildgebung beobachtet38. Die Vorbehandlung mit Bis-T-23 schützte teilweise den Cisplatin-induzierten Verlust von F-Aktin am Bürstenrand der Nierentubuli (Abb. 4g), was die Wirkung von Bis-T-23 auf Actomyosin weiter demonstriert Kortex an der apikalen Membran der Nierenepithelzellen. Wie in der Zellkultur zu sehen ist, hatte Bis-T-23 keinen Einfluss auf die Endozytose in den Gewebeschnitten (ergänzende Abbildung 9b), was weiter zeigt, dass Bis-T-23 die Rolle von Dynamin bei der Endozytose in der Niere nicht beeinflusst proximale Tubuli.

Schließlich untersuchten wir die renoprotektive Wirkung von Bis-T-23 in einem Mausmodell von Cisplatin-induziertem AKI39. BL6-Mäusen wurde 24 Stunden vor der Cisplatin-Injektion einmal täglich entweder Bis-T-23 oder DMSO injiziert. Wie zuvor beobachtet40, stiegen die Serumkreatinin- (SCr) und Blut-Urin-Stickstoffspiegel (BUN) drei Tage nach der Cisplatin-Injektion signifikant an (Abb. 4h). DMSO zeigte aufgrund seiner Fähigkeit zum Abfangen von Oxidationsmitteln42 einen leichten Reno-Schutz, wie zuvor beobachtet41. Die tägliche Verabreichung von Bis-T-23 übertraf DMSO hinsichtlich des Reno-Schutzes (Abb. 4h). Da alle Tiere am 5. Tag aufgrund der systemischen Toxizität von Cisplatin getötet wurden (ergänzende Abbildung 9c), konnten wir den langfristigen Nutzen von Bis-T-23 nicht untersuchenNierenfunktion. Zusammengenommen zeigen diese Studien überzeugend, dass die Erhaltung der Nierenzellintegrität durch Stabilisierung des Actomyosin-Kortex an der apikalen Membran der Cisplatin-induzierten Nephrotoxizität entgegenwirkt.

Die Stabilisierung der Aktinnetzwerke wirkt Iohexol-induziertem AKI entgegen.

Obwohl der genaue Mechanismus der kontrastmittelinduzierten AKI nicht vollständig geklärt ist, bleibt sie eine der Hauptursachen für im Krankenhaus erworbene AKI43. Physiologisch gesehen erhöht der Kontrastfarbstoff die osmotische Belastung, verringert den Nierenblutfluss und führt zu einer Verengung der Nierenarterien44. Auf zellulärer Ebene spielt ROS im Gegensatz zum farbstoffinduzierten AKI45 eine entscheidende Rolle. Angesichts der Rolle von ROS bei der Regulierung des Aktin-Zytoskeletts und unserer Hypothese, dass die Stabilisierung des Aktomyosin-Kortex oxidativen Schäden entgegenwirken kann, untersuchten wir die Auswirkungen von Bis-T-23 auf einen durch Kontrastmittel, Iohexol induzierten AKI46.

Die zellulären Wirkungen von Iohexol wurden am Menschen untersuchtNiere proximal röhrenförmig(HK-2) Zellen. Wie bei Cisplatin zu sehen war, induzierte Iohexol einen Verlust von F-Actin, der mit einem signifikanten Anstieg der Menge an carbonylierten Molekülen einherging, einer irreversiblen Folge erhöhter ROS-Spiegel (Abb. 5a, b). Beiden Phänotypen wurde durch die Vorbehandlung mit Bis-T-23 teilweise entgegengewirkt, was die Synergie zwischen dem Status des Aktin-Zytoskeletts und dem Grad des oxidativen Stresses in diesen Zellen weiter untermauerte. Ergänzend zu zellbasierten Tests bewahrte die tägliche Verabreichung von Bis T-23 die Nierenfunktion basierend auf den Scr- und BUN-Spiegeln bei BL6-Mäusen, denen Kontrastmittel verabreicht wurde (Abb. 5c). Die begehrte Reaktion einer verbesserten Überlebensrate wurde auch bei den Tieren beobachtet, die Bis-T-23 zusammen mit dem Kontrastfarbstoff erhielten (Abb. 5d).

Wir haben kürzlich gezeigt, dass erhöhte Serumspiegel des löslichen Urokinase-Typ-Plasminogen-Aktivator-Rezeptors (suPAR) die Niere für Iohexol-induziertes AKI47 sensibilisieren. Als nächstes untersuchten wir, ob der Dynamin-vermittelte Schutz der tubulären Zellen auch bei BL6-Mäusen, die hohe Mengen an suPAR aus Fettgewebe (suPAR-Tg) exprimieren, zu einem Reno-Schutz führen kann. Wie erwartet47 zeigten die suPAR-Tg-Mäuse 24–48 Stunden nach der Iohexol-Injektion eine Abnahme der Nierenfunktion (Abb. 5e). Im Gegensatz dazu zeigten die Tiere, die eine tägliche Dosis Bis-T-23 erhieltendeutlich bessere Nierenfunktiontrotz der Kontrastmittelbelastung (Abb. 5e). Bemerkenswerterweise wurde in der Mäusekohorte, die Bis-T-23 erhielt, ein signifikanter Rückgang der Sterblichkeitsrate beobachtet (Abb. 5f). Wie erwartet war das Ausmaß der oxidativen Schädigung (Carbonylierung von Biomolekülen) in HK-2-Zellen, die gleichzeitig mit Bis-T-23 behandelt wurden, deutlich geringer als in Zellen, die nur eine Kombination aus suPAR und Iohexol erhielten (ergänzende Abbildung). 9d).

Abb. 4 Der Dynamin-Agonist schützt die Nierentubuli vor Cisplatin-induzierten Schäden, indem er den Actomyosin-Kortex an der apikalen Membran stabilisiert. ein PR-EM-Bild von Lamellipodium in MDCK-Zellen, die 1 Stunde zuvor mit DMSO (0,1 %) oder Bis-T-23 (5 µM, 0,1 % DMSO) behandelt wurden bis zur Zugabe von Cisplatin (35 µM) für 23 Stunden. Der Actomyosin-Cortex war gelb gefärbt. b Bilder mit höherer Vergrößerung der eingerahmten Bereiche in (a). Unterschiedliche Dickenstufen sind farblich gekennzeichnet. Die oberen und unteren Felder zeigen Netzwerke, die aus kürzeren bzw. längeren Filamenten bestehen. c Diagramm, das die Dichte der Aktinfilamente an der Vorderkante darstellt (gelber Kasten in (a); 18–20 Bereiche gezählt). d Balkendiagramm, das den relativen transepithelialen elektrischen Widerstand (%) in lebenden MDCK-Zellen darstellt, die wie in (a) beschrieben behandelt wurden, mit Ausnahme der Konzentrationen von Cisplatin (50 µM) und Bis-T-23 (30 µM) (12 Messwerte pro Probe). Die Daten werden als Mittelwert ± SEM dargestellt (***P < 0,001, ****P < 0,0001, ungepaarter zweiseitiger t-Test). ns, nicht signifikant. e Schematische Darstellung des Nachweises der durch oxidativen Stress induzierten Carbonylierung mittels TFCH-Assay. f Bilder, die die durch TFCH bestimmten Gehalte an Biomolekül-Carbonylen zeigen. Die Zellen wurden wie in (a) beschrieben behandelt, mit Ausnahme der Cisplatin-Konzentration (5 µM). Maßstabsbalken, 20 µm. Diagramm, das die relativen Niveaus der TFCH-Fluoreszenz im Zusammenhang mit Biomolekül-Carbonylen pro Zelle darstellt (Datenpunkte (n)=83–116; jeder Punkt stellt die durchschnittliche Intensität von 4–9 Zellen dar). g RatteNierenscheibengefärbt mit Anti-Aktin-Antikörper.Nierenscheibenwurden 1 Stunde lang in Puffer, DMSO (0,1 %) oder Bis-T-23 (30 µM) inkubiert, bevor 8 Stunden lang Cisplatin (200 µM) oder Puffer hinzugefügt wurde. Weiße quadratische Bereiche wurden vergrößert. Maßstabsbalken, 40 µm. Diagramm, das die F-Aktin-Intensität am Bürstenrand pro Tubulus zeigt (100-236). Für c, f, g werden die Daten als Mittelwert ± SD dargestellt (P-Werte sind in der Abbildung angegeben, einfache ANOVA mit Tukey-Mehrfachvergleichstest). h Streupunktdiagramme, die den durch Cisplatin induzierten AKI zeigen, bestimmt durch den Blutharnstoffstickstoffspiegel (BUN) oder Serumkreatinin (SCr). Den Tieren wurde entweder DMSO (1 %) oder Bis-T-23 (20 mg/kg) injiziert (n=12, pro Bedingung für SCr; n=17, pro Bedingung für BUN) einmal täglich, beginnend 24 Stunden vor der Injektion von Cisplatin (15 mg/kg). Die Messungen wurden zu den angegebenen Zeiten durchgeführt. Die Daten werden als Mittelwert ± SEM dargestellt (P-Werte sind in der Abbildung angegeben, ungepaarter zweiseitiger t-Test). ns, nicht signifikant.

Im Gegensatz zur ROS-vermittelten Zellschädigung durch Cisplatin und Iohexol fördert suPAR die Schädigung tubulärer Zellen teilweise durch eine Erhöhung der Sauerstoffverbrauchsrate (OCR)47. Um die physiologische Wirkung von Bis-T-23 in suPAR-transgenen Mäusen mit seiner Wirkung auf den Zellstoffwechsel zu verknüpfen, untersuchten wir, ob die Stabilisierung des Aktinnetzwerks über Dynamin die suPAR-gesteuerte OCR verringert. Die OCR wurde in Echtzeit in HK-2-Zellen unter Basalbedingungen und als Reaktion auf aufeinanderfolgende Injektionen mitochondrialer Inhibitoren unter Verwendung eines extrazellulären Flussanalysators Seahorse XFe24 gemessen (Abb. 5g). Die Zugabe eines Anti-suPAR-Antikörpers oder von Bis-T-23 verbesserte die suPAR-gesteuerten Steigerungen der mitochondrialen Basalatmung, der ATP-Produktion, der maximalen Atemfrequenz und der freien Atemkapazität (Abb. 5f). Diese Daten belegen die positiven Auswirkungen von Bis-T-23 auf den Zellstoffwechsel bei Verletzungen. Zusammengenommen bestätigen diese Studien weiter, dass es möglich ist, sich vor mehreren Arten von AKI zu schützen und dadurch die Überlebensrate in Nagetiermodellen über Dynamin als Stellvertreter zu verbessern.

Gleichzeitige Stabilisierung von Aktin inausgeprägte Nierenzellenmildert Nephronverletzungen. Wir haben zuvor gezeigt, dass die pharmakologische Aktivierung der Dynamin-gesteuerten Aktinpolymerisation die Struktur und Funktion von Podozyten in verschiedenen Mausmodellen von CKD12 wiederherstellte. In dieser Studie haben wir die Fähigkeit von Dynamin gezeigt, die Integrität tubulärer Zellen bei akuter Verletzung durch Vernetzung des Aktin-Zytoskeletts zu bewahren. Zusammengenommen führten diese Erkenntnisse dazu, dass wir uns die Möglichkeit vorstellten, gleichzeitig sowohl glomerulären als auch tubulären Verletzungen entgegenzuwirken, indem wir pharmakologisch auf Dynamin abzielen.

Um diese Hypothese zu testen, haben wir untersucht, ob Bis-T-23 den Verlust von verzögern kannNierenfunktionim Mausmodell des Alport-Syndroms (AS). AS ist eine vererbte Form vonfortschreitendes Nierenversagenaufgrund von Mutationen in den Genen COL4A3, COL4A4 oder COL4A5, die zusammen für Kollagen Typ IV kodieren, einem Hauptbestandteil der glomerulären Basalmembran (GBM)49,50. Obwohl der primäre Defekt bei AS die Schwächung des Fußfortsatzes und die Proteinurie ist.

Um diese Hypothese zu testen, haben wir untersucht, ob Bis-T-23 den Verlust von verzögern kannNierenfunktionim Mausmodell des Alport-Syndroms (AS). AS ist eine vererbte Form vonfortschreitendes Nierenversagenaufgrund von Mutationen in den Genen COL4A3, COL4A4 oder COL4A5, die zusammen für Kollagen Typ IV kodieren, einem Hauptbestandteil der glomerulären Basalmembran (GBM)49,50. Obwohl der primäre Defekt bei AS die Schwächung des Fußfortsatzes und die Proteinurie ist.

Diskussion Seit der Identifizierung direkter Dynamin-Aktin-Wechselwirkungen10 gibt es immer mehr Hinweise darauf, dass diese GTPase einer der Hauptregulatoren des Aktin-Zytoskeletts in der Zelle ist. Im Gegensatz zu kanonischen ABPs sind die Mechanismen, durch die Dynamin Aktin beeinflusst, äußerst vielseitig und zelltypspezifisch. Dies ist auf die Kombination der mehreren Oligomerisierungszustände von Dynamin und seiner Fähigkeit zurückzuführen, F-Actin über zwei verschiedene Bindungsstellen zu binden. F-Aktin-Wechselwirkungen mit Dynaminringen und -helices über seine C-terminale PRD führen zu Aktinbündeln und Hyperbündeln, die an der Bildung von Filopodien56 und Membranvorsprüngen während der Myoblastenfusion28 beteiligt sind. Wechselwirkungen zwischen der mittleren Domäne von Dynamin und F-Actin sind an der Regulierung von Aktinnetzwerken in Lamellipodien26, der Organisation des postsynaptischen Zytoskeletts und der Entwicklung neuromuskulärer Verbindungen27, der Aktinbündelstarrheit in Endosomen während der Myoblastenfusion25 und der Bildung von Podozytenfußfortsätzen12 beteiligt. Während die Bildung von Fußfortsätzen durch Dynamin-stimulierte Aktinpolymerisation vorangetrieben wird, legt diese Studie nahe, dass der molekulare Mechanismus, durch den Dynamin diese anderen Aktin-getriebenen Prozesse beeinflusst, teilweise auf seiner Fähigkeit beruht, F-Aktin zu verzweigten Netzwerken zu vernetzen . Unsere aktuelle Studie erweitert die Rolle der Dynamin-abhängigen Netzwerkbildung um die Bildung des Actomyosin-Cortex an der apikalen Membran polarisierter Epithelzellen und die Etablierung der Zellsteifheit.

Diskussion Seit der Identifizierung direkter Dynamin-Aktin-Wechselwirkungen10 gibt es immer mehr Hinweise darauf, dass diese GTPase einer der Hauptregulatoren des Aktin-Zytoskeletts in der Zelle ist. Im Gegensatz zu kanonischen ABPs sind die Mechanismen, durch die Dynamin Aktin beeinflusst, äußerst vielseitig und zelltypspezifisch. Dies ist auf die Kombination der mehreren Oligomerisierungszustände von Dynamin und seiner Fähigkeit zurückzuführen, F-Actin über zwei verschiedene Bindungsstellen zu binden. F-Aktin-Wechselwirkungen mit Dynaminringen und -helices über seine C-terminale PRD führen zu Aktinbündeln und Hyperbündeln, die an der Bildung von Filopodien56 und Membranvorsprüngen während der Myoblastenfusion28 beteiligt sind. Wechselwirkungen zwischen der mittleren Domäne von Dynamin und F-Actin sind an der Regulierung von Aktinnetzwerken in Lamellipodien26, der Organisation des postsynaptischen Zytoskeletts und der Entwicklung neuromuskulärer Verbindungen27, der Aktinbündelstarrheit in Endosomen während der Myoblastenfusion25 und der Bildung von Podozytenfußfortsätzen12 beteiligt. Während die Bildung von Fußfortsätzen durch Dynamin-stimulierte Aktinpolymerisation vorangetrieben wird, legt diese Studie nahe, dass der molekulare Mechanismus, durch den Dynamin diese anderen Aktin-getriebenen Prozesse beeinflusst, teilweise auf seiner Fähigkeit beruht, F-Aktin zu verzweigten Netzwerken zu vernetzen . Unsere aktuelle Studie erweitert die Rolle der Dynamin-abhängigen Netzwerkbildung um die Bildung des Actomyosin-Cortex an der apikalen Membran polarisierter Epithelzellen und die Etablierung der Zellsteifheit.

Das ist wohlbekanntCKD und AKIObwohl sie mechanisch unterschiedlich sind, sind sie eng miteinander verbunden, wobei AKI als Risikofaktor für die Entwicklung und das Fortschreiten einer chronischen Nierenerkrankung anerkannt wird. 66. AKI ist derzeit nicht medikamentös zu behandeln67. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die aktuelle Pandemie der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) relevant, bei der hospitalisierte Patienten mit COVID-19 und einem erhöhten suPAR-Plasmaspiegel in alarmierender Häufigkeit an AKI erkranken. Erhöhte suPAR-Spiegel wurden sowohl mit AKI47 als auch mit CKD69 in Verbindung gebracht, was die molekulare Verbindung zwischen diesen beiden weiter verstärktausgeprägte Nierenerkrankungen. Daher wird es immer wichtiger, Therapeutika zu entwickeln, die vor einer Reihe von Nierenschäden bei mehreren Zelltypen schützen können70. Hier berichten wir über die renoprotektive Wirkung eines Dynaminagonisten in einem genetischen Modell von AS, das sowohl eine Schädigung von Podozyten als auch von Tubuluszellen aufweist. Unsere Studie etabliert einen umfassenden Ansatz für die Entwicklung neuartiger Therapeutika, die mit dem Aktinnetzwerk in mehreren Zelltypen innerhalb des Nephrons interagieren und unzählige behandelnNierenerkrankungenunabhängig vom Ort der Verletzung.

Methoden Zellkultur. MDCK-Zellen (Madin-Darby-Hundeniere) (ATCC CCL-34) und Zellen des inneren Marksammelkanals der Maus (mIMCD-3) (ATCC CRL-2123) wurden in DMEM/F12 (ThermoFisher) gezüchtet Scientific) enthält 10 % fötales Rinderserum (FBS) und 1X Antibiotikum-Antimykotikum (Penicillin, Streptomycin und Amphotericin B; Gibco). LLC-PK1-Zellen (Lilly Laboratories Cell-Porcine Kidney 1) (ATCC CL- 101) wurden in DMEM mit 4,5 g/L Glucose, L-Glutamin, Natriumpyruvat (Corning), 10 % FBS und 1X Antibiotikum gezüchtet -Antimykotisch. MDCK- und LLC-PK1-Zellen wurden vor Beginn der Experimente ca. 24 bzw. ca. 72 Stunden lang gezüchtet. HK-2 (Menschliche Niere 2) proximale tubuläre Zellen (ATCC CRL-2190) wurden in DMEM/Ham's F12-Medium (Corning) kultiviert, das 10 % FBS, 100 U/ml Penicillin und 100 µg/ml Streptomycin enthielt, wenn sie für bioenergetische Experimente verwendet wurden. Zur Analyse des Status des Aktin-Zytoskeletts und der zellulären Carbonylierung wurden HK-2-Zellen in DMEM F-12 (ATCC) gezüchtet, das 10 % FBS, 1X Antibiotikum-Antimykotikum und 1X ITS (Insulin, Transferrin usw.) enthielt Natriumselenit) Flüssigmedienzusatz (Sigma-Aldrich). Um die Dynamin 2 (Dyn2)-Knockdown-Zelllinie (mIMCD Dyn2KD) zu etablieren, wurden Zellen mit Lentiviren infiziert, die shRNA trugen, die für das DNM2-Gen (5′CGGCCTAGTGGACATGACAATGAACTCGAGTTCATTGTCATGTC CACTAGGTTTTTG3′)10 oder durcheinandergemischte shRNA (Sigma-Aldrich) in Komplettmedien mit Polybrene (8) kodiert µg/ml). Nach 24 Stunden wurde das Medium jeden zweiten Tag durch Puromycin-haltiges Medium ersetzt, um stabile Transfektanten zu selektieren. Das Ausmaß des Dyn2-Knockdowns wurde durch Western Blot beurteilt. Alle Zelllinien wurden auf kollagenbeschichteten Glasdeckgläsern gezüchtet.

Abb. 6 Die pharmakologische Aktivierung von Dynamin zielt gleichzeitig auf das Aktin-Zytoskelett in zwei unterschiedlichen Zellen des Nephrons. a Col4a3-/−-Mäusen wurde im Alter von 42 Tagen (Tag 0) einmal täglich DMSO (1 %) oder Bis-T-23 (20 mg/kg) injiziert. Es wurde eine gleiche Anzahl DMSO- oder Bis-T-23-behandelter Mäuse (n=10 für ACR; n=8 für BUN) verwendet. Das Streupunktdiagramm zeigt den Grad der Proteinurie (Albumin-Kreatinin-Verhältnis, ACR) undNierenverletzungbestimmt durch den BUN-Spiegel. Fehlerbalken, Mittelwert ± SD (P-Werte sind in der Abbildung angegeben, ungepaarter zweiseitiger t-Test). b Zur Analyse der Überlebenskurven der beiden Behandlungsgruppen wurde ein Log-Rank-Test (Mantel-Cox) durchgeführt. c Repräsentative Histopathologie der Niere, bestimmt durch Periodic Acid-Schiff (PAS)- und H&E-Färbung an Proben, die von Col4a3-/--Mäusen erhalten wurden, beschrieben in (a). Die Tiere waren 62 Tage alt (Tag 20 der Behandlung mit Bis-T-23 oder DMSO). Die Glomerulopathie bei mit Col4a3–/– DMSO behandelten Tieren war durch eine in der PAS-Färbung beobachtete mesangiale Ausdehnung (schwarzer Pfeil), eine erhöhte Zellularität und eine Vergrößerung des Bowman-Raums gekennzeichnet. Zu den degenerativen Veränderungen der Tubuli gehörten die Bildung von Zylindern (*) und das Vorliegen einer tubulären Sklerose. Die Behandlung mit Bis-T-23 über 20 Tage bewahrte teilweise die Morphologie der Glomeruli (verminderte mesangiale Ausdehnung) und Tubuli (Fehlen von Zylindern). d Schematische Darstellung des Nephrons (Bild mit freundlicher Genehmigung des National Institute of Diabetes and Digestive andNierenerkrankungen, National Institutes of Health) und der Mechanismus, der am dynaminregulierten Reno-Schutz beteiligt ist. In polarisierten Epithelzellen von Nierentubuli stellt Dynamin die Zellpolarität her, indem es Aktinfilamente zu Netzwerken vernetzt (diese Studie). Die Fähigkeit von Dynamin, Filamente zu Bündeln zu vernetzen, ist an der Bildung von Mikrovilli beteiligt. Akute Verletzungen erhöhen die ROS-Produktion, verändern den Zellstoffwechsel und stören die Aktindynamik, was die ROS-Produktion weiter steigert und zu einer ausgeprägteren zellulären oxidativen Schädigung (Biomolekül-Carbonylierung) führt. Eine Erhöhung der Vernetzungsfähigkeit von Dynamin im Actomyosin-Cortex bewahrt die Integrität der tubulären Zellen, was sie teilweise vor oxidativen Angriffen schützt. Darüber hinaus ist Dynamin für die Struktur und Funktion von Podozyten unerlässlich. Die pharmakologische Aktivierung von Dynamin stellt die Fußprozesse wieder her, indem es die Aktinpolymerisation induziert. Unsere Studie zeigt, dass die pharmakologische Aktivierung der Dynamin-Oligomerisierung eine doppelte positive Wirkung auf das Nephron hat, indem sie auf zwei unterschiedliche molekulare Mechanismen abzielt: die Erhaltung der Integrität von Podozyten (Aktinpolymerisation) und renaler Tubuluszellen (Vernetzung von Aktinfilamenten).

Verweise

1. Basile, DP, Anderson, MD & Sutton, TA Pathophysiologie einer akuten Nierenschädigung.Kompr. Physiol. 2, 1303–1353 (2012).

2. Bonventre, JV & Yang, L. Zelluläre Pathophysiologie der ischämischen akuten Nierenschädigung.J. Clin. Investieren. 121, 4210–4221 (2011).

3. Campanale, JP, Sun, TY & Montell, DJ Entwicklung und Dynamik der Zellpolarität auf einen Blick.J. Cell Sci. 130, 1201–1207 (2017).

4. Salbreux, G., Charras, G. & Paluch, E. Aktinkortexmechanik und zelluläre Morphogenese.Trends Zellbiol. 22, 536–545 (2012). 

5. Vicente-Manzanares, M., Ma, X., Adelstein, RS & Horwitz, AR Nichtmuskuläres Myosin II spielt eine zentrale Rolle bei der Zelladhäsion und -migration.Nat. Rev. Mol. Zellbiol. 10, 778–790 (2009). 

6. Chugh, P. et al. Die Aktin-Cortex-Architektur reguliert die Zelloberflächenspannung.Nat. Zellbiol. 19, 689–697 (2017). 7. Nguyen, LT & Hirst, LS Polymorphismus hochvernetzter F-Actin-Netzwerke: Untersuchung mehrerer Längenskalen.Physik. Rev. E Stat. Nonlin Soft Matter Phys. 83, 031910 (2011).

Unterstützender Service von Wecistanche – dem größten Cistanche-Exporteur in China:

E-Mail:wallence.suen@wecistanche.com

WhatsApp/Tel:+86 15292862950

Geschäft:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop