Undersøgelse af molekylær mekanisme for akut nyreskade fremkaldt af aristolochinsyre I
Aristolochic acid (AA) findes naturligt i Aristolochiaceae-planter og har anti-tumor, anti-infektion, anti-inflammatorisk og andre effekter. Traditionel kinesisk medicin og patentmedicinske præparater, der indeholder AA, anvendes i vid udstrækning i klinisk praksis, herunder Aristolochia, Fangji, Vermillion, Asarum og Shanci Mushroom of Asarum samt traditionel kinesisk patentmedicin og enkle præparater som Compound Weitong Capsules, Chuanxiling Capsules, Shisanwei Shugan Capsules. Undersøgelser har også vist, at eksponering for AA er forbundet med en høj risiko for at udvikle nyresygdom og kræft i de øvre urinveje; som en af hovedkomponenterne i AA har aristolochic acid I (AAI) også nefrotoksicitet og carcinogenicitet; langvarig brug af traditionel kinesisk medicin, der indeholder sådanne stoffer, kan forårsage aristolochic acid nephropathy (AAN). Der har været mange undersøgelser af AAI's nefrotoksicitet, men der er ikke mange rapporter, der omfattende karakteriserer dets toksiske mekanisme, for det meste med fokus på specifikke celler eller signalveje. Derfor er der stadig behov for yderligere udforskning af AAI's toksicitetsmekanisme. Transkriptomet er summen af alle gentranskriptionsprodukter i en celle, og transkriptomik er studiet af transkriptomet, der dækker RNA-relaterede emner som transkription, ekspression og funktion. For at få en mere omfattende forståelse af mekanismen bag AAI's nefrotoksicitet brugte denne undersøgelse IIIumina high-throughput-sekventeringsplatformen til at udføre transkriptomisk sekventering af nyrevæv, differentielt udtryk og GO/KEGG-berigelsesanalyse for at afklare den molekylære mekanisme bag AAI-induceret nefrotoksicitet.

 

De toksiske virkninger af AA blev rapporteret så tidligt som i 1990'erne og efterfølgende klassificeret som et førsteklasses kræftfremkaldende stof af Verdenssundhedsorganisationens internationale agentur for kræftforskning. På nuværende tidspunkt har Kina forbudt brugen af lægeurter med højt AA-indhold som Guangfangji og Guanmutong, mens Aristolochiaceae-planter med relativt lavt indhold og deres præparater stadig bruges i klinisk behandling. AAI er hovedkomponenten i AA, og indholdet af AAI varierer mellem forskellige kinesiske medicinske materialer. For eksempel er AAI-indholdet i Asarum omkring 10 μ g/g, mens AAI-indholdet i cinnober lotus varierer fra 0,9386 til 3,5675 mg/g. Når cinnoberlotus administreres klinisk med 5-10 g, når AAI-mængden op på mellem 9,386-35,675 mg. Denne artikel henviser til andres forskning. Efter at være blevet administreret med AAI20 mg / kg i 5 dage viste mus betydelig nyreskade: blodkreatinin og urinstofnitrogen steg begge markant; Glomerulært ødem, glomerulær konsolidering og løsrivelse af proksimale tubulære epitelceller.
RNA seq er en teknologi baseret på high-throughput-sekventering til at udføre high-throughput-sekventeringsanalyse på alt mRNA i vævsceller. Denne undersøgelse brugte transkriptomik til at analysere RNA fra AAI-behandlet musenyrevæv og fandt i alt 4975 forskelligt udtrykte gener sammenlignet med den normale gruppe. Blandt dem blev 2511 gener opreguleret, og 2464 gener blev nedreguleret. De top 5 forskelligt udtrykte gener var kap Spp1、Aldh1a2、Serpine1、Tnc。
Kap er et renalt androgenregulerende protein, som er meget specifikt og strengt reguleret i renale proksimale tubulære celler. Undersøgelser har vist, at samspillet mellem Kap og cyclophilin B kan beskytte proksimale tubulære celler mod toksiciteten af cyclosporin A. Spp1, også kendt som osteopontin, er et ekstracellulært matrixkemokin som phosphoglykoprotein, der er forbundet med immunregulering, tumorigenese og cellesignalering. Undersøgelser har vist, at opregulering af Spp1 kan aktivere NF-κ B-signalvejen for at fremme kræftprogression. Aldh1a2 tilhører aldehyddehydrogenase 1-familien og er involveret i syntesen af endogen all-trans-retinsyre (ATRA) under nyrernes udvikling. Som en aktiv metabolit af A-vitamin spiller ATRA en vigtig rolle i celleproliferation, differentiering og apoptose. Serpine 1 er en type 1 plasminogenaktivator-inhibitor. Mange undersøgelser har påpeget, at Serpine 1 har unormal ekspression i kræft, såsom oral pladecellekarcinom, esophageal karcinom, blærekræftkarcinom osv. Tnc er et ekstracellulært matrix (ECM)-glykoprotein med et stort molekyle, som er stærkt udtrykt under embryonaludviklingen. Det kan binde sig til strukturelle ECM-proteiner og celleoverfladereceptorer (såsom EGFR, integrin), aktivere downstream-veje og regulere celleadhæsion, diffusion, migration og proliferation. Undersøgelser har vist, at Tnc er den vigtigste komponent, der fremmer fibroblastproliferation og spiller en nøglerolle i nyrefibrose. Men under akut nyreskade kan Tnc også induceres og derved øge Wnt/β - catenin-signalering for at beskytte nyrerne. Der er kun få rapporter om sammenhængen mellem ovenstående gener og nefrotoksicitet ved AAI.
De gener, der udtrykkes forskelligt i AAI-nefrotoksicitet, er hovedsageligt signifikant beriget i GO-klassifikationer såsom metabolisme af små molekyler, ekstracellulært matrixvæv og immunresponser, der involverer neutrofiler. KEGG-analyse viste, at forskelligt udtrykte gener er involveret i JAK-STAT og NF-κ B-signalveje; Peroxidationsreaktion; Glykolyse/glukoneogenese; Insulinresistens; Signifikant berigelse er observeret i nedbrydningsvejene for valin, leucin og isoleucin. Dette tyder på, at nefrotoksiciteten forårsaget af AAI kan være relateret til veje som inflammatorisk respons, oxidativ stress og glukosemetabolisme.
I betragtning af de betydelige toksiske bivirkninger af AAI på nyrerne er det vigtigt at overvåge nyrefunktionen under den kliniske brug af traditionelle kinesiske lægemidler, der indeholder aristolochinsyre, såsom Qingmu Xiang, Zhusha Lian og Xungufeng; Samtidig kan de gener og relaterede signalveje, der afsløres af transkriptomik for AAI-nefrotoksicitet, give nogle terapeutiske ideer til AAI-nefrotoksicitet.