Mekanisme for crocin, der regulerer NLRP3-vejen og hæmmer epithelial mesenchymal transition i behandlingen af diabetes nefropati
Diabetes nyresygdom (DKD) er en almindelig komplikation af diabetes, som vil føre til skade på nyrens struktur og funktion, hovedsageligt manifesteret som glomerulær mesangial dilatation, tubulointerstitiel fibrose, glomerulær kældermembranfortykning osv. Og til sidst udvikle sig til nyresygdom i slutstadiet. DKD har en skjult begyndelse, hurtig progression, kompleks mekanisme og dårlig prognose. Vestlig medicinsk behandling fokuserer hovedsageligt på at kontrollere blodsukker, blodtryk og blodlipider, men udviklingen af DKD går ikke langsommere, hvilket påvirker patienternes livskvalitet alvorligt. Da forekomsten af DKD stiger år for år i Kina, har DKD desuden medført enorme økonomiske og sociale byrder, og der er et presserende behov for at udvikle effektive lægemidler til behandling af DKD.
De aktive ingredienser i traditionel kinesisk medicin har betydelige fordele i forhold til at forsinke udviklingen af DKD. Epimediumglykosid kan lindre inflammation i nyrevæv og forsinke udviklingen af diabetisk nyresygdom (DKD) ved at hæmme den nukleare faktor kappaB (NF - κ B). Silymarin kan aktivere proteinkinase B (Akt) for at forbedre DKD. Hypericin kan forbedre DKD hos mus ved at fremme polarisering af makrofager fra M1 til M2-fænotype og differentiering af CD4+T-celler til helper T-celle 2 (Th2) og regulatoriske T-celle (Treg)-populationer. Den bioaktive komponent i lakrids, lakridsflavonoider, kan forbedre diabetisk nyresygdom (DKD) ved at hæmme jerndød og den vaskulære endoteliale vækstfaktor (VEGF)/Akt/ekstracellulær signalreguleret kinase (ERK)-vej. Paeoniflorin kan hæmme forskellige inflammatoriske faktorer såsom interleukin-1 beta (IL-1 β), nedregulere proteinudtrykket af fosforyleret Janus-kinase 2 (p-JAK2) og fosforyleret signaltransducer og aktivator af transkription 3 (p-STAT3) i nyreceller, lindre nyrevævsinflammation og autofagi-respons og beskytte nyrerne.
Crocin (CRO) er den vigtigste aktive ingrediens i den traditionelle kinesiske medicin safran, som har forskellige virkninger som f.eks. antiinflammatorisk og antioxidant. Undersøgelser har vist, at CRO kan lindre DKD ved at hæmme oxidativt stress og inflammatorisk respons. Der er også undersøgelser, der har vist, at CRO kan hæmme aktiveringen af NLRP3-stien i kardiomyocytter. Det er dog uklart, om det kan behandle DKD ved at hæmme aktiveringen af NOD like receptor thermal protein domain associated protein 3 (NLRP3) og undertrykke epithelial mesenchymal transition (EMT). Derfor etablerede denne undersøgelse en DKD-musemodel for at undersøge den terapeutiske effekt af CRO på DKD-mus og undersøgte mekanismen for CRO til behandling af DKD ud fra EMT- og NLRP3-veje.

DKD er en mikrovaskulær sygdom forårsaget af diabetes, som fører til glomerulosklerose, fortykkelse af kældermembranen og fibrose i nyrernes interstitium. Det er en vigtig årsag til nyresygdom i slutstadiet. Den stigende forekomst år for år er blevet en alvorlig medicinsk byrde. Brug af dyremodeller til at studere DKD bidrager til udviklingen af nye lægemidler og forbedrer dermed patienternes livskvalitet og reducerer den sociale byrde. Kombinationen af HFD-diæt og STZ-injektionsinduktion er en klassisk metode til modellering af DKD, og efter vellykket modellering ligner symptomerne dem hos DKD-patienter. Princippet er hovedsageligt relateret til induktion af insulinresistens hos mus ved HFD-diæt og induktion af betacellenekrose i bugspytkirtlen og nyreskader ved STZ-injektion. 24-timers UTP, Cr og BUN bruges almindeligvis til at evaluere glomerulær filtreringsfunktion, og forhøjede niveauer indikerer nedsat nyrefunktion. I denne undersøgelse viste DKD-mus alvorlige nyrelæsioner, herunder øgede glomeruli, inflammatorisk infiltration af renalt tubulointerstitielt væv ledsaget af fibrose, hvilket indikerer vellykket modellering. Efter CRO-intervention blev ovennævnte symptomer forbedret, hvor højdosis CRO viste den mest markante forbedringseffekt, og forbedringsgraden svarede til den for det positive lægemiddel MCC950. Andre undersøgelser har vist, at CRO-intervention i en dosis på 25 mg/kg effektivt kan forbedre bleomycininduceret lungefibrose.
EMT er den direkte årsag til nyrefibrose og proteinuri og spiller en vigtig rolle i udviklingen af DKD. Undersøgelser har vist, at CRO kan hæmme EMT i leveren og dermed forbedre leverfibrose. Derfor undersøger denne undersøgelse yderligere, om CRO kan forbedre EMT i nyrerne. I denne undersøgelse blev udtrykket af E-cad i nyrerne hos DKD-mus nedreguleret, mens udtrykket af VIM, α-SMA og TGF-β1 blev opreguleret, hvilket tyder på en forværring af EMT i nyrerne hos DKD-mus. E-cad er den vigtigste markør for epitelceller, som spiller en rolle i opretholdelsen af epitelcellepolaritet og intercellulær adhæsion. Interstitielle celler udtrykker hovedsageligt VIM, α - SMA og TGF - β 1, hvoraf TGF - β 1 har en stærk pro-fibrotisk effekt. Talrige undersøgelser har bekræftet, at TGF - β 1 er stærkt udtrykt i DKD-nyrevæv. Under EMT-processen fører faldet eller forsvinden af epitelcelleadhæsionsmolekyler og cytoskeletale komponenter til en fænotypisk transformation af epitelceller, der får markører for stromaceller. Under forskellige skadestimuli gennemgår differentierede epitelceller fænotypisk transformation for at danne et stort antal fibroblaster og myofibroblaster, hvilket fremmer udviklingen af nyrefibrose. Resultaterne af denne undersøgelse viste, at CRO kan opregulere udtrykket af E-cad, nedregulere udtrykket af VIM, α - SMA og TGF - β 1 og spille en god hæmmende rolle i udviklingen af renal EM. Derudover har CRO vist sig at hæmme EMT i tumorceller gennem MAPK/ERK-vejen. MAPK/ERK er også en vigtig faktor, der fører til nyrefibrose ved diabetisk nyresygdom. I fremtiden kan der foretages yderligere undersøgelser af den hæmmende effekt af CRO på MAPK/ERK-induceret nyrefibrose for at finde nye mål for CRO til at hæmme EMT.
Læsionerne af EMT er dynamiske og reversible, og undersøgelser har vist, at NLRP3-stien er involveret i reguleringen af dens fænotypeovergang. I denne undersøgelse blev NLRP3-inflammasomet i høj grad udtrykt i nyrerne hos DKD-mus, hvilket forværrede den inflammatoriske reaktion i nyrerne hos DKD-mus. NLRP3-inflammasomet er et multiproteinkompleks, der består af NLRP3, ASC og caspase-1. Aktiveret NLRP3-inflammasom spiller en vigtig rolle opstrøms for DKD. Når NLRP3 aktiveres, fremmer det samlingen af NLRP3-inflammasomkomponenter (NLRP3, ASC, caspase-1) og aktiverer derved pro-caspase-1 til at danne aktiv renset caspase-1, som spalter og modner de inflammatoriske faktorer IL-1 β og IL-18. Modnet-IL-1 β kan stimulere syntesen af TGF - β 1, som er en nøglefaktor i udviklingen af EMT. TGF - β 1 kan fremme syntesen af forskellige proteinkomponenter i den ekstracellulære matrix og forhindre deres nedbrydning og derved forværre processen med renal EMT og fremskynde dannelsen af renal fibrose. Desuden har undersøgelser vist, at udtrykket af α-SMA i NLRP3-knockout-mus er markant nedreguleret. Overekspression af NLRP3 hæmmer ekspressionen af E-cad og fremmer ekspressionen af α-SMA, mens VIM har vist sig at fremme aktiveringen af NLRP3. Alle disse antyder, at der er en gensidig reguleringseffekt mellem NLRP3 og EMT, og at hæmning af NLRP3 kan lindre renal EMT betydeligt. Og denne undersøgelse viste, at CRO-intervention effektivt hæmmer udtrykket af NLRP3-inflammasomrelaterede faktorer og udøver gode antiinflammatoriske virkninger, samtidig med at der udøves anti-EMT-effekter. Aktiveringen af NLRP3 kræver inddragelse af dobbelte signaler. For det første aktiveres transkriptionsfaktoren NF - κ B og kommer ind i kernen, hvilket fremmer udtrykket af gener som NLRP3 og IL-1 β (første signal); bagefter, under stimulering af faktorer som K + og ROS, initieres NLRP3-inflammasomsamling (andet signal). Interessant nok har tidligere undersøgelser vist den hæmmende effekt af CRO på NF - κ B. Så om CRO kan undertrykke NLRP3-induceret EMT og forbedre DKD ved at hæmme NF - κ B (det første signal) kan blive en fremtidig forskningsretning. CRO kan hæmme NLRP3-aktivering og forbedre peritonitis ved at reducere produktionen af mitokondrielle reaktive oxygenarter. I mellemtiden er CRO's antioxidante og mitokondrielle reparationsfunktioner blevet rapporteret i forskellige modeller. Så der er behov for yderligere forskning for at bekræfte, om CRO kan forbedre EMT i DKD-modellen ved at reducere mitokondriel ROS-produktion og derved blokere aktiveringen af det andet signal fra NLRP3 og hæmme dets aktivering. Derudover valgte denne undersøgelse NLRP3-hæmmeren MCC950 som en positiv kontrol og fandt, at CRO udøvede antiinflammatoriske virkninger svarende til MCC950. Sammenfattende kan CRO i sidste ende lindre DKD ved at hæmme NLRP3-vejen for at undertrykke EMT.