El fenol de shanna regula la vía AMPK/NOX4 para inhibir el estrés oxidativo inducido por glucosa alta y la acumulación de matriz extracelular en células mesangiales glomerulares
La nefropatía diabética (ND) es una complicación microvascular de la diabetes y una causa importante de insuficiencia renal terminal. La función anormal de las células mesangiales glomerulares (CMG) puede promover cambios patológicos y fisiológicos en la nefropatía diabética. En condiciones patológicas renales, la hiperglucemia a largo plazo conduce a la acumulación de una gran cantidad de especies reactivas del oxígeno (ROS) en el cuerpo, lo que activa las respuestas de señalización de la glucosa aguas abajo, promueve la acumulación de matriz extracelular (ECM), y estimula directamente la proliferación anormal de GMCs. Esto sugiere que intervenir en el estrés oxidativo (EO) y la acumulación de ECM en las GMC puede ser una estrategia eficaz para prevenir la nefropatía diabética.

La DN tiene múltiples mecanismos de patogénesis, entre los cuales la OS es un factor patogénico clave en la DN, causado por niveles elevados de ROS. La familia de la nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducida (NADPH) (NOX 1-5 y Duox 1-2) transfiere electrones a moléculas de oxígeno a través de la membrana plasmática para generar ROS, que es una de las principales fuentes de ROS en la DN. La NADPH oxidasa 4 (NOX4) es un subtipo de NADPH muy expresado en los riñones de los pacientes con DN y es la principal causa de la producción de ROS inducida por la glucosa elevada en las GMC. Los niveles elevados de NOX4 pueden causar directamente fibrosis glomerular. El silenciamiento de la expresión de NOX4 debilitará la dilatación de la membrana glomerular, la glomeruloesclerosis y la acumulación de MEC. Es de gran importancia desvelar el mecanismo molecular de la regulación al alza de la expresión de NOX4 inducida por glucosa elevada y los factores efectores ascendentes y descendentes implicados.

La fosforilación de 5 '- adenosina monofosfato activado proteínas quinasas (AMPK) puede bloquear la alta glucosa inducida por la expresión NOX4 e inhibir la proliferación anormal y la activación de los fibroblastos renales. Las estrinas son una importante familia de proteínas inducidas por el estrés que desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de la estabilidad ambiental celular. Sestrin2 es uno de los miembros más importantes de la familia y desempeña un papel crítico en la protección de las células frente al daño oxidativo mediante la activación de la fosforilación de AMPK. Además, AMPK puede ser un regulador negativo de la activación de NOX, ya que la activación de Sestrin2 y AMPK puede inhibir ROS y proteger GMCs de la invasión de OS, indicando que la activación de Sestrin2 y la fosforilación de AMPK puede tener un efecto preventivo en DN.

Se ha demostrado que la acumulación de OS y ECM desempeña un papel importante en la patogénesis de la nefropatía diabética, por lo que es especialmente urgente buscar medicamentos chinos tradicionales y productos naturales con efectos antioxidantes y efectos DN debilitados. Los flavonoides han atraído cada vez más la atención de los estudiosos debido a su excelente eficacia. El kaempferol (KAE) es un compuesto flavonoide que ha demostrado tener múltiples actividades farmacológicas. KAE reduce el daño cardíaco causado por la hiperglucemia al inhibir la respuesta inflamatoria y la OS; al inhibir la señalización inflamatoria mediada por RhoA/Rho quinasa, se puede mejorar la DN. En la actualidad, hay relativamente poca investigación sobre la intervención de KAE en GMCs inducida por glucosa alta OS y la acumulación de ECM mediante la regulación de la vía AMPK/NOX4. Este estudio utilizó un modelo in vitro de alta glucosa de GMCs para investigar los efectos de KAE en la acumulación de OS y ECM en GMCs inducidas por alta glucosa y su mecanismo de protección contra la DN.

Se considera que el nivel elevado de glucosa en sangre es el factor clave de la función renal y de los cambios patológicos en la nefropatía diabética. Debido a la similitud en el fenotipo entre las células mesangiales cultivadas en ambiente de HG y los pacientes con DN, en este experimento, investigamos el efecto protector de KAE en el daño GMC inducido por HG in vitro. Los resultados mostraron que KAE inhibió la proliferación celular GMC inducida por HG, OS, y la acumulación de ECM mediante la regulación de la vía AMPK/NOX4.

Las características tempranas de la DN son la proliferación anormal de células mesangiales y el depósito excesivo de MEC, que suele conducir a proliferación mesangial, fibrosis renal y daño renal terminal. El colágeno, la fibronectina (FN) y la laminina son los principales componentes de la MEC, que se sintetizan principalmente bajo estimulación de glucosa sanguínea elevada. En DN, TGF - β 1 es una citoquina clave implicada en la acumulación de ECM renal. En condiciones fisiológicas normales, varias células del cuerpo pueden secretar TGF - β 1 inactivo; En un entorno de glucosa alta, el TGF - β 1 inactivo puede transformarse en un estado activo, promoviendo la acumulación de ECM glomerular mediante el aumento de la expresión de genes ECM (como Col IV) y la reducción de la degradación de ECM. La inhibición de TGF - β 1 puede debilitar los cambios inducidos por la glucosa alta en la expresión de genes ECM, reduciendo así la acumulación de ECM en DN. Los resultados mostraron que en las células GMCs estimuladas con glucosa alta, los niveles de ARNm y proteína de TGF - β 1 y Col IV aumentaron significativamente, mientras que el tratamiento con KAE podría reducir su expresión, lo que indica que KAE podría desempeñar un papel antidiabético reduciendo la acumulación de ECM y promoviendo su degradación.

La patogénesis de la DN está relacionada con la aparición de ROS, que pueden activar múltiples vías de señalización dentro de las células y estimular factores de transcripción, lo que conduce a un aumento de la acumulación de MEC y a una reducción de la degradación de la matriz. La generación de ROS inducida por el HG puede alterar el equilibrio entre oxidantes y antioxidantes, interferir con los sistemas de defensa antioxidante y provocar daños en las CGM. Por todo ello, la producción excesiva de ROS desempeña un papel importante en la patogénesis de la nefropatía diabética. En condiciones patológicas, la eliminación de ROS requiere la participación conjunta de sistemas enzimáticos y no enzimáticos, como SOD y MDA. La SOD es una metaloenzima antioxidante que desempeña un papel importante en el mantenimiento del equilibrio entre oxidación y antioxidación catalizando la dismutación de aniones superóxido y peróxido de hidrógeno. El MDA tiene un impacto en el sistema de defensa antioxidante, ya que los niveles de MDA están directamente correlacionados con los niveles de peroxidación lipídica de membrana en las GMC. Los resultados mostraron que KAE puede aumentar la actividad de SOD y reducir el contenido de MDA en GMCs inducidas por HG, lo que indica que KAE tiene propiedades antioxidantes potenciales.

La transducción de ROS y el aumento de la señalización de la glucosa se consideran importantes factores patogénicos que favorecen el desarrollo de la nefropatía diabética. Hay muchas fuentes de ROS en el riñón, y el subtipo NADPH oxidasa de la familia NOX está relacionado principalmente con la nefropatía diabética. Hasta ahora, los estudios han encontrado siete subtipos de la familia NOX, entre los cuales NOX4 se expresa altamente en glomérulos, podocitos y células tubulares de rata y ratón. Normalmente, NOX4 se une a la subunidad transmembrana (p22phox) para formar un complejo activo, responsable de su función biológica. La regulación al alza de NOX4 se asocia con el aumento de FN y TGF - β 1 en células mesangiales y tubulares expuestas a HG. NOX4 se asocia con la acumulación de ECM inducida por TGF - β 1 en fibroblastos, lo que contribuye a su diferenciación en fenotipos de fibroblastos fibróticos. Se ha demostrado que NOX4 media en un aumento de la hipertrofia mesangial y la elevación de FN bajo tratamiento con angiotensina II. La acumulación excesiva de OS y ECM puede provocar daño renal y se considera una causa importante de DN. Para investigar la relación entre el OS, la acumulación de ECM y NOX, se utilizaron Western blot y qRT PCR para medir los niveles de proteína y mRNA de los subtipos de NOX4 altamente expresados en la DN. Las investigaciones han demostrado que la eliminación de la actividad de NOX4 conduce a una disminución de OS y ECM en GMC inducidas por HG. Los resultados de este experimento concuerdan con estudios anteriores. HG upregulates the mRNA and protein expression of NOX4 and p22phox, stimulating the generation of ROS, TGF - β 1, and Col IV in GMCs. El uso de KAE y el silenciamiento de NOX4 y p22phox puede inhibir la acumulación de OS y ECM, lo que indica que el efecto antioxidante de KAE está regulado a través de la vía NOX4/p22phox.

La familia de las estrinas está compuesta por un grupo de proteínas inducidas por el estrés que intervienen en la regulación de la estabilidad intracelular, que es uno de los mecanismos de defensa antioxidante y tiene dos funciones de actividad biológica diferentes. En primer lugar, la inhibición de la acumulación de ROS para ejercer efectos antioxidantes puede implicar la regulación de factores de transcripción antioxidantes. En segundo lugar, las estrinas actúan como inhibidores de retroalimentación de mTORC1 mediante la activación de AMPK o la inhibición de Rag GTPasas. AMPK es un importante sensor metabólico ampliamente expresado en casi todas las células eucariotas. Las investigaciones han demostrado que, en condiciones de HG, la activación de Sestrin2 y AMPK inhibe la acumulación de ROS inducida por NOX4 en las GMC. La fosforilación de AMPK inhibe la producción de ROS y la acumulación de ECM en células mesangiales humanas. Además, la fosforilación de AMPK puede inhibir la acumulación de TGF - β 1 en la orina, suprimir la expansión de la matriz mesangial y reducir la deposición de colágeno en modelos de ratón DN. Cada vez más estudios sugieren que la AMPK está estrechamente relacionada con la actividad NOX en la DN. En este experimento, se encontró que KAE inhibió significativamente la proliferación celular inducida por HG, la producción de ROS, NOX4, TGF - β 1, y la expresión de Col IV mediante la regulación de AMPK. Además, el compuesto C revirtió el efecto protector de KAE sobre la OS inducida por HG y la deposición de ECM en GMCs.

En resumen, este estudio demuestra que KAE ejerce un efecto protector sobre la acumulación inducida por HG de GMCs OS y ECM mediante la regulación de la vía AMPK/NOX4. Se espera que KAE pueda servir como un potencial fármaco candidato o compuesto líder para la prevención y el tratamiento de la DN.