La emodina regula la autofagia mediada por MiR-21 para aliviar el daño oxidativo renal en ratones con nefropatía diabética
La nefropatía diabética (ND) es la enfermedad glomerular secundaria grave más frecuente de la diabetes y la causa común de insuficiencia renal crónica. El exceso de azúcar en sangre puede desencadenar estrés oxidativo en los riñones, lo que conduce a la acumulación de especies reactivas del oxígeno (ROS) en las células intrínsecas de los riñones. Esto puede causar daños oxidativos en podocitos, células endoteliales, células epiteliales tubulares y células mesangiales, exacerbando la aparición y el desarrollo de la nefropatía diabética. La autofagia es un importante mecanismo de degradación interna que mantiene la estabilidad del entorno intracelular en las células eucariotas. Actúa degradando las proteínas lisosomales, limpiando las estructuras dañadas o las proteínas sobreexpresadas, y participando en el mantenimiento de la renovación y la homeostasis celular. Los procesos patológicos y fisiológicos de la DN están estrechamente relacionados con el estrés del retículo endoplásmico, la disfunción mitocondrial y la respuesta inflamatoria. La autofagia elimina las proteínas mal plegadas y los orgánulos dañados, promueve la formación de autofagosomas y la fusión autofagia-lisosoma, y alivia el estrés del retículo endoplásmico y la apoptosis celular. Las ROS generadas bajo estrés oxidativo pueden inducir la autofagia, que puede eliminar los radicales libres y aliviar los daños causados por el estrés oxidativo en el tejido y las células renales. La autofagia es un importante mecanismo que favorece la supervivencia de las células. La inducción efectiva de la autofagia y el control del proceso inflamatorio son estrategias eficaces para tratar la DN.

En los últimos años, los estudios han demostrado que los microARN (miARN) se expresan anormalmente en pacientes con DN y participan en procesos patológicos como la agregación de matriz extracelular (MEC) mesangial y la lesión podocitaria, especialmente el microARN-21 (miR-21), que se ha convertido en un tema candente de investigación. MiR-21 está ampliamente presente y regula la diferenciación celular, la proliferación y la apoptosis. Múltiples estudios nacionales e internacionales han descubierto que la concentración sérica de miR-21 en pacientes con DN es significativamente superior a la de individuos normales, y que miR-21 se correlaciona positivamente con la fibrosis tubulointersticial renal en biopsias de tejido renal de pacientes con DN. Por lo tanto, silenciar miR-21 o inhibir su expresión es de gran importancia para inhibir las complicaciones a corto o largo plazo de la diabetes. Se ha informado de que miR-21 regula la autofagia celular modulando vías de señalización como Akt/mTOR y PTEN. Sin embargo, no hay ningún informe sobre la reducción del daño oxidativo renal en la nefropatía diabética mediante la regulación de la autofagia mediada por miR-21.

La emodina (EM) es un ingrediente activo eficaz de las plantas Polygonaceae Rheum palmatum L., Rheum tanguticum Maxim. ex Balf. y Rheum officinale Baill. Pertenece a la clase de compuestos antraquinónicos y tiene efectos farmacológicos como antibacteriano, antiinflamatorio, regulación inmunitaria, antitumoral y mejora de la función renal. Estudios anteriores han descubierto que la emodina puede retrasar la progresión de la nefropatía diabética al inhibir la proliferación de células de la membrana glomerular inducida por la glucosa alta y promover la apoptosis de las células mesangiales. Los resultados experimentales preliminares también mostraron que 25 mmol/L de glucosa pueden promover significativamente la expresión de miR-21 en las células mesangiales glomerulares. Este estudio pretende explorar el mecanismo de la emodina en el alivio del daño oxidativo renal en ratones con nefropatía diabética mediante la regulación de la autofagia mediada por miR-21.

El modelo de nefropatía diabética en ratones se indujo mediante la inyección intraperitoneal de una dieta rica en azúcares y grasas más estreptozotocina. Los ratones tratados se dividieron aleatoriamente en grupo modelo, grupo glimepirida (0,6 mg/kg/d, ig), grupo emodina dosis alta (50 mg/kg/d, ig), grupo emodina dosis baja (25 mg/kg/d, ig) y grupo normal (10 en cada grupo). Después de una semana de tratamiento, se midieron la glucosa en sangre, el coeficiente de peso renal y la morfología patológica en cada grupo experimental de ratones; se utilizó el método de la sonda de fluorescencia para medir el contenido de ROS en los riñones, mientras que se utilizó el método Elisa para medir el contenido de BUN, Cr y uAE en los riñones; se utilizó la microscopía electrónica de transmisión para observar el grado de autofagia en las células renales, y se utilizó Western blot para medir la expresión de las proteínas P62, Atg7 y LC3. Los resultados representativos son los siguientes.

El estrés oxidativo y la apoptosis se han confirmado en los tejidos renales de pacientes con nefropatía diabética y en modelos animales. En experimentos in vitro también se ha descubierto que un entorno de glucosa elevada puede inducir en los podocitos estrés oxidativo, apoptosis, inflamación y otros fenómenos. Los podocitos renales desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la integridad de la barrera de filtración glomerular y en la regulación de la permeabilidad glomerular. En este proceso, la autofagia de los podocitos glomerulares está estrechamente relacionada con la patogénesis de la nefropatía diabética. Una vez que la actividad de autofagia de los podocitos se altera, se sobreactiva o se inhibe, puede causar daño inflamatorio a los podocitos y daño a la barrera de filtración. En este experimento, también observamos que la autofagia podocitaria en el riñón de ratones DN es seriamente insuficiente, y las ROS aumentan significativamente. La ROS es una molécula señal en las mitocondrias de los podocitos, y es el eslabón inicial para la aparición y el desarrollo de la diabetes y sus complicaciones. Reducir la producción de ROS es un método potencial para prevenir el progreso de la DN. Tras la administración oral de emodina a ratones, observamos una disminución significativa de las ERO renales y un aumento de la autofagia, lo que condujo a una mejora de una serie de reacciones en cascada, como una reducción significativa del daño patológico inflamatorio renal y una disminución significativa de los niveles de BUN, Cr y uAE. Por lo tanto, la promoción de la autofagia para eliminar ROS inducida por glucosa alta en los riñones de ratón puede ser un mecanismo importante para emodina para mejorar los ratones DN. Mientras tanto, también observamos que Glim puede reducir significativamente los niveles de BUN, Cr, y uAE en ratones DN. Glim es un fármaco hipoglucemiante a base de sulfonilurea, que actúa uniéndose a los receptores de sulfonilurea en la superficie de las células beta pancreáticas y liberándola de manera uniforme y lenta in vivo. Al mismo tiempo, Glim puede aumentar la sensibilidad de los tejidos circundantes a la insulina y mejorar la resistencia a ésta. La utilización de la glucosa por los tejidos circundantes aumenta, y los niveles de glucosa en sangre disminuyen significativamente. Una vez alcanzada la glucemia estándar, disminuye la producción de productos finales de la glicación y se reduce el daño renal.

MiR-21, como gen de amplio espectro, ha demostrado estar positivamente correlacionado con la aparición de la nefropatía diabética. La literatura previa tanto nacional como internacional ha demostrado que miR-21 puede participar en la aparición y desarrollo de la nefropatía diabética mediando vías de señalización como TGF - β/Smad, PTEN/Akt, y MMP-S/TIMPS. En términos de autofagia, también hay informes en la literatura de que miR-21 puede intervenir en la vía de señalización Akt/mTOR para inhibir la autofagia en podocitos renales y exacerbar la patogénesis de la nefropatía diabética. Estas pruebas indican que la inhibición de miR-21 y la regulación de sus vías descendentes es una estrategia eficaz para mejorar la ND. Este estudio también observó que la expresión de miR-21 en los riñones de ratones DN fue significativamente regulada al alza en comparación con el grupo normal, lo que puede estar relacionado con el debilitamiento de la autofagia en los riñones de ratones DN. En enfermedades no relacionadas con la DN, también se ha demostrado que miR-21 participa en actividades vitales como la fibrosis pulmonar, los macrófagos y las células ovales hipóxicas a través de la regulación negativa de la autofagia. Tras la administración de emodina, se redujo significativamente la expresión de miR-21 en los riñones de ratones DN, al tiempo que se alivió la inhibición de la autofagia. Sin embargo, es necesario confirmar mediante análisis de predicción de genes diana si la emodina media directamente la autofagia o regula la autofagia celular mediada por miR-21, ya que algunos investigadores han informado de que la emodina puede regular la autofagia a través de vías lisosomales y mitocondriales, pero si está relacionada con la regulación de miR-21 requiere más investigación.

En cuanto a la exploración de los mecanismos de autofagia, detectamos la expresión de tres proteínas marcadoras clásicas de autofagia, P62, Atg7 y LC3. Estas tres proteínas son miembros clave de la vía autofagosomal, que desempeña un papel importante en la eliminación y degradación de orgánulos dañados, proteínas desnaturalizadas y otras biomoléculas, y es un importante mecanismo de reparación para las células. Por lo tanto, especulamos que el aumento de la autofagia y la recuperación de las funciones renales patológicas y fisiológicas en ratones DN por emodina pueden estar relacionados con la vía autofagosomal. Los resultados mostraron que la expresión de las proteínas P62, Atg7 y LC3 en los riñones de los ratones DN se incrementó después de la administración de emodina, lo que sugiere que la emodina puede actuar sobre la vía autofagia lisosoma de podocitos renales para proteger los riñones de los ratones DN.