Le phénol de Shanna régule la voie AMPK/NOX4 pour inhiber le stress oxydatif induit par le glucose et l'accumulation de matrice extracellulaire dans les cellules mésangiales glomérulaires.
La néphropathie diabétique (DN) est une complication microvasculaire du diabète et une cause importante d'insuffisance rénale terminale. Une fonction anormale des cellules mésangiales glomérulaires (CMG) peut favoriser des changements pathologiques et physiologiques dans la néphropathie diabétique. Dans des conditions pathologiques rénales, l'hyperglycémie à long terme entraîne l'accumulation d'une grande quantité d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans l'organisme, ce qui active les réponses de signalisation du glucose en aval, favorise l'accumulation de la matrice extracellulaire (ECM) et stimule directement la prolifération anormale des cellules mésangiales glomérulaires. Cela suggère que l'intervention sur le stress oxydatif (SO) et l'accumulation de la matrice extracellulaire dans les GMC pourrait être une stratégie efficace pour prévenir la néphropathie diabétique.

La DN a de multiples mécanismes pathogènes, parmi lesquels l'OS est un facteur pathogène clé de la DN, causé par des niveaux élevés de ROS. La famille des nicotinamides adénines dinucléotides phosphates (NADPH) réduites (NOX 1-5 et Duox 1-2) transfère des électrons aux molécules d'oxygène à travers la membrane plasmique pour générer des ROS, qui sont l'une des principales sources de ROS dans la DN. La NADPH oxydase 4 (NOX4) est un sous-type de NADPH fortement exprimé dans les reins des patients atteints de DN et est la principale cause de la production de ROS induite par le glucose dans les GMC. Des niveaux élevés de NOX4 peuvent directement provoquer une fibrose glomérulaire. L'inhibition de l'expression de NOX4 affaiblit la dilatation de la membrane glomérulaire, la glomérulosclérose et l'accumulation d'ECM. Il est très important de révéler le mécanisme moléculaire de l'augmentation de l'expression de NOX4 induite par l'hyperglycémie, ainsi que les facteurs effecteurs en amont et en aval impliqués.

La phosphorylation des protéines kinases activées par l'adénosine monophosphate (AMPK) peut bloquer l'expression de NOX4 induite par le glucose et inhiber la prolifération anormale et l'activation des fibroblastes rénaux. Les sestrines sont une importante famille de protéines induites par le stress qui jouent un rôle crucial dans le maintien de la stabilité de l'environnement cellulaire. La Sestrine2 est l'un des membres les plus importants de la famille et joue un rôle critique dans la protection des cellules contre les dommages oxydatifs en activant la phosphorylation de l'AMPK. En outre, l'AMPK peut être un régulateur négatif de l'activation de NOX, car l'activation de la Sestrine2 et de l'AMPK peut inhiber les ROS et protéger les GMC de l'invasion de l'OS, ce qui indique que l'activation de la Sestrine2 et la phosphorylation de l'AMPK peuvent avoir un effet préventif sur la DN.

Il a été prouvé que l'accumulation d'OS et d'ECM joue un rôle important dans la pathogenèse de la néphropathie diabétique. Il est donc particulièrement urgent de rechercher des médicaments traditionnels chinois et des produits naturels ayant des effets antioxydants et des effets DN affaiblis. Les flavonoïdes ont attiré de plus en plus l'attention des chercheurs en raison de leur excellente efficacité. Le kaempférol (KAE) est un composé flavonoïde dont les multiples activités pharmacologiques ont été démontrées. Le KAE réduit les lésions cardiaques causées par l'hyperglycémie en inhibant la réponse inflammatoire et l'OS ; en inhibant la signalisation inflammatoire médiée par RhoA/Rho kinase, la DN peut être améliorée. À l'heure actuelle, il existe relativement peu de recherches sur l'intervention de la KAE dans l'OS et l'accumulation d'ECM des GMCs induites par l'hyperglycémie en régulant la voie AMPK/NOX4. Cette étude a utilisé un modèle in vitro de GMCs à haute teneur en glucose pour étudier les effets de la KAE sur l'accumulation d'OS et d'ECM dans les GMCs induites par une haute teneur en glucose et son mécanisme de protection contre la DN.

L'élévation de la glycémie est considérée comme le facteur clé de la fonction rénale et des changements pathologiques dans la néphropathie diabétique. En raison de la similitude de phénotype entre les cellules mésangiales cultivées dans un environnement HG et les patients DN, dans cette expérience, nous avons étudié l'effet protecteur de KAE sur les dommages GMC induits par l'HG in vitro. Les résultats ont montré que la KAE inhibait la prolifération des cellules mésangiales induites par l'HG, l'OS et l'accumulation d'ECM en régulant la voie AMPK/NOX4.

Les premières caractéristiques de la DN sont une prolifération anormale des cellules mésangiales et un dépôt excessif de la MEC, ce qui conduit généralement à une prolifération mésangiale, à une fibrose rénale et à des lésions rénales terminales. Le collagène, la fibronectine (FN) et la laminine sont les principaux composants de la MEC, qui sont principalement synthétisés sous l'effet d'une stimulation glycémique élevée. Dans le DN, le TGF-β 1 est une cytokine clé impliquée dans l'accumulation de la MEC rénale. Dans des conditions physiologiques normales, diverses cellules de l'organisme peuvent sécréter du TGF - β 1 inactif ; dans un environnement à forte teneur en glucose, le TGF - β 1 inactif peut être transformé en un état actif, favorisant l'accumulation de l'ECM glomérulaire en augmentant l'expression des gènes de l'ECM (tels que Col IV) et en réduisant la dégradation de l'ECM. L'inhibition du TGF-β 1 peut affaiblir les changements induits par le glucose dans l'expression des gènes de l'ECM, réduisant ainsi l'accumulation de l'ECM dans la DN. Les résultats ont montré que dans les cellules GMCs stimulées par l'hyperglycémie, les niveaux d'ARNm et de protéines du TGF-β 1 et du Col IV étaient significativement augmentés, tandis que le traitement au KAE pouvait réduire leur expression, ce qui indique que le KAE pourrait jouer un rôle antidiabétique en réduisant l'accumulation de l'ECM et en favorisant sa dégradation.

La pathogenèse de la DN est liée à l'apparition de ROS, qui peuvent activer de multiples voies de signalisation au sein des cellules et stimuler les facteurs de transcription, entraînant une augmentation de l'accumulation d'ECM et une réduction de la dégradation de la matrice. La production de ROS induite par l'HG peut perturber l'équilibre entre les oxydants et les antioxydants, interférer avec les systèmes de défense antioxydants et endommager les GMC. Sur cette base, la production excessive de ROS joue un rôle important dans la pathogenèse de la néphropathie diabétique. Dans des conditions pathologiques, l'élimination des ROS nécessite l'implication conjointe de systèmes enzymatiques et non enzymatiques, tels que la SOD et la MDA. La SOD est une métalloenzyme antioxydante qui joue un rôle important dans le maintien de l'équilibre entre l'oxydation et l'antioxydation en catalysant la dismutation des anions superoxydes et du peroxyde d'hydrogène. La MDA a un impact sur le système de défense antioxydant, car les niveaux de MDA sont directement corrélés avec les niveaux de peroxydation des lipides membranaires dans les GMC. Les résultats ont montré que la KAE peut augmenter l'activité de la SOD et réduire la teneur en MDA dans les CMG induites par l'HG, ce qui indique que la KAE possède des propriétés antioxydantes potentielles.

La transduction des ROS et la signalisation accrue du glucose sont considérées comme des facteurs pathogènes importants qui favorisent le développement de la néphropathie diabétique. Il existe de nombreuses sources de ROS dans les reins, et le sous-type NADPH oxydase de la famille NOX est principalement lié à la néphropathie diabétique. Jusqu'à présent, les études ont mis en évidence sept sous-types de la famille NOX, parmi lesquels NOX4 est fortement exprimé dans les glomérules, les podocytes et les cellules tubulaires du rat et de la souris. Normalement, NOX4 se lie à la sous-unité transmembranaire (p22phox) pour former un complexe actif, responsable de sa fonction biologique. L'augmentation de NOX4 est associée à l'augmentation de FN et de TGF - β 1 dans les cellules mésangiales et tubulaires exposées à l'HG. NOX4 est associé à l'accumulation d'ECM induite par le TGF-β 1 dans les fibroblastes, ce qui contribue à leur différenciation en phénotypes fibrotiques. Il a été démontré que NOX4 est un médiateur de l'hypertrophie mésangiale et de l'augmentation des FN sous traitement par l'angiotensine II. L'accumulation excessive d'OS et d'ECM peut entraîner des lésions rénales et est considérée comme une cause importante de DN. Pour étudier la relation entre l'OS, l'accumulation d'ECM et les NOX, le Western blot et la qRT PCR ont été utilisés pour mesurer les niveaux de protéines et d'ARNm des sous-types de NOX4 fortement exprimés dans la DN. Des recherches ont montré que l'élimination de l'activité de NOX4 entraîne une diminution de l'OS et de l'ECM dans les GMC induites par l'HG. Les résultats de cette expérience sont cohérents avec les études précédentes. L'HG augmente l'expression de l'ARNm et des protéines de NOX4 et de p22phox, stimulant la génération de ROS, de TGF - β 1 et de Col IV dans les GMCs. L'utilisation de KAE et la réduction au silence de NOX4 et de p22phox peuvent inhiber l'accumulation d'OS et d'ECM, ce qui indique que l'effet antioxydant de KAE est régulé par la voie NOX4/p22phox.

La famille des sestrines est composée d'un groupe de protéines induites par le stress et impliquées dans la régulation de la stabilité intracellulaire, ce qui constitue l'un des mécanismes de défense antioxydante et a deux fonctions d'activité biologique différentes. Premièrement, l'inhibition de l'accumulation de ROS pour exercer des effets antioxydants peut impliquer la régulation des facteurs de transcription antioxydants. Deuxièmement, les sestrines agissent comme des inhibiteurs de rétroaction de mTORC1 en activant l'AMPK ou en inhibant les Rag GTPases. L'AMPK est un important capteur métabolique largement exprimé dans presque toutes les cellules eucaryotes. Des recherches ont montré que dans des conditions de croissance rapide, la Sestrine2 et l'activation de l'AMPK inhibent l'accumulation de ROS induite par NOX4 dans les GMCs. La phosphorylation de l'AMPK inhibe la production de ROS et l'accumulation d'ECM dans les cellules mésangiales humaines. En outre, la phosphorylation de l'AMPK peut inhiber l'accumulation de TGF - β 1 dans l'urine, supprimer l'expansion de la matrice mésangiale et réduire le dépôt de collagène dans les modèles de souris DN. De plus en plus d'études suggèrent que l'AMPK est étroitement liée à l'activité NOX dans la DN. Dans cette expérience, il a été constaté que le KAE inhibait de manière significative la prolifération cellulaire induite par l'HG, la production de ROS, l'expression de NOX4, TGF - β 1 et Col IV en régulant à la hausse l'AMPK. En outre, le composé C a inversé l'effet protecteur de la KAE sur l'OS induite par l'HG et le dépôt d'ECM dans les GMC.

En résumé, cette étude démontre que la KAE exerce un effet protecteur sur l'accumulation d'OS et d'ECM induite par l'HG en régulant la voie AMPK/NOX4. On s'attend à ce que le KAE puisse servir de médicament candidat potentiel ou de composé principal pour la prévention et le traitement de la DN.