Az emodin szabályozza a MiR-21 közvetített autofágiát a vese oxidatív károsodásának enyhítésére a cukorbetegségben szenvedő nefropátia egerekben
A diabéteszes nefropátia (DN) a cukorbetegség leggyakoribb súlyos másodlagos glomeruláris betegsége és a krónikus veseelégtelenség gyakori oka. A túlzott vércukorszint oxidatív stresszt válthat ki a vesében, ami a reaktív oxigénfajok (ROS) felhalmozódásához vezet a vesék belső sejtjeiben. Ez oxidatív károsodást okozhat a podocitákban, az endotélsejtekben, a tubuláris hámsejtekben és a mezangiumsejtekben, súlyosbítva a diabéteszes nefropátia kialakulását és fejlődését. Az autofágia egy fontos belső lebontási mechanizmus, amely fenntartja az eukarióta sejtek intracelluláris környezetének stabilitását. A lizoszomális fehérjék lebontásával, a sérült struktúrák vagy a túlexprimált fehérjék kiürítésével, valamint a sejtek megújulásának és homeosztázisának fenntartásában való részvétellel fejti ki hatását. A DN patológiai és fiziológiai folyamatai szorosan kapcsolódnak az endoplazmatikus retikulum stresszhez, a mitokondriális diszfunkcióhoz és a gyulladásos válaszhoz. Az autofágia megtisztítja a rosszul foldozott fehérjéket és a sérült organellákat, elősegíti az autofágoszóma-képződést és az autofágia-lizoszómafúziót, valamint enyhíti az endoplazmatikus retikulum stresszt és a sejt apoptózist. Az oxidatív stressz során keletkező ROS-ok indukálhatják az autofágiát, amely képes a szabad gyököket eltávolítani és enyhíteni a veseszövet és a sejtek oxidatív stressz okozta károsodását. Az autofágia fontos túlélést elősegítő mechanizmus a sejtek számára. Az autofágia hatékony indukálása és a gyulladásos folyamatok ellenőrzése hatékony stratégiák a DN kezelésére.

Az elmúlt években a vizsgálatok kimutatták, hogy a mikroRNS-ek (miRNS-ek) rendellenesen expresszálódnak a DN-betegekben, és részt vesznek olyan patológiás folyamatokban, mint a mezangium extracelluláris mátrix (ECM) aggregációja és a podociták károsodása, különösen a mikroRNS-21 (miR-21), amely forró kutatási témává vált. A miR-21 széles körben jelen van, és szabályozza a sejtdifferenciálódást, a proliferációt és az apoptózist. Több hazai és külföldi tanulmány megállapította, hogy a DN betegek szérum miR-21 koncentrációja jelentősen magasabb, mint a normális egyéneké, és a miR-21 pozitívan korrelál a vese tubulointerstitialis fibrózissal a DN betegek veseszöveti biopsziáiban. Ezért a miR-21 csendesítése vagy expressziójának gátlása nagy jelentőséggel bír a cukorbetegség hosszú vagy rövid távú szövődményeinek gátlásában. A miR-21-ről azt jelentették, hogy a sejtek autofágiáját olyan jelátviteli utak modulálásával szabályozza, mint az Akt/mTOR és a PTEN. Nincs azonban jelentés a vese oxidatív károsodásának csökkentéséről a diabéteszes nefropátiában a miR-21 által közvetített autofágia szabályozásával.

Az emodin (EM) a Polygonaceae növények Rheum palmatum L., Rheum tanguticum Maxim. ex Balf. és Rheum officinale Baill. hatékony hatóanyaga. Az antrakinon vegyületek osztályába tartozik, és olyan farmakológiai hatásokkal rendelkezik, mint az antibakteriális, gyulladáscsökkentő, immunszabályozó, daganatellenes és a vesefunkciót javító hatás. Korábbi tanulmányok megállapították, hogy az emodin késleltetheti a diabéteszes nefropátia progresszióját azáltal, hogy gátolja a glomeruláris membránsejtek magas glükózszint által indukált proliferációját és elősegíti a mezangiumsejtek apoptózisát. Az előzetes kísérleti eredmények azt is kimutatták, hogy a 25 mmol/L glükóz jelentősen elősegítheti a miR-21 expresszióját a glomeruláris mezangiumsejtekben. E tanulmány célja, hogy feltárja az emodin mechanizmusát a vese oxidatív károsodásának enyhítésében a cukorbeteg nefropátia egerekben a miR-21 által közvetített autofágia szabályozásával.

A cukorbetegség nefropátia modelljét egerekben magas cukor- és zsírtartalmú étrend, valamint sztreptozotocin intraperitoneális injekciójával idézték elő. A sikeres egereket véletlenszerűen osztottuk modellcsoportra, glimepirid csoportra (0,6 mg/kg/d, ig), emodin nagy dózisú csoportra (50 mg/kg/d, ig), emodin kis dózisú csoportra (25 mg/kg/d, ig) és normál csoportra (mindegyik csoportban 10). Egyhetes kezelés után az egerek minden egyes kísérleti csoportjában megmértük a vércukorszintet, a vese súlykoefficiensét és a patológiai morfológiát; a fluoreszcens szondás módszerrel a vesék ROS-tartalmát, míg az Elisa módszerrel a vesék BUN, Cr és uAE tartalmát mértük; transzmissziós elektronmikroszkópiával a vesesejtek autofágiájának mértékét figyeltük meg, Western blot segítségével pedig a P62, Atg7 és LC3 fehérjék expresszióját mértük. A reprezentatív eredmények a következők.

Az oxidatív stresszt és az apoptózist cukorbetegségben szenvedő betegek veseszöveteiben és állatmodellekben igazolták. In vitro kísérletekben azt is megállapították, hogy a magas glükózszintű környezet oxidatív stressz, apoptózis, gyulladás és egyéb események kiváltására késztetheti a podocitákat. A vese podociták fontos szerepet játszanak a glomeruláris filtrációs gát integritásának fenntartásában és a glomeruláris permeabilitás szabályozásában. Ebben a folyamatban a glomeruláris podocita autofágia szorosan kapcsolódik a diabeteses nefropátia patogeneziséhez. Ha a podociták autofágia-aktivitása megváltozik, túlműködik vagy gátolt, az a podociták gyulladásos károsodását és a filtrációs gát károsodását okozhatja. Ebben a kísérletben azt is megfigyeltük, hogy a DN egerek veséjében a podociták autofágiája súlyosan elégtelen, és a ROS jelentősen megnövekedett. A ROS a podociták mitokondriumaiban lévő jelzőmolekula, és a cukorbetegség és szövődményei kialakulásának és fejlődésének kiinduló láncszeme. A ROS-termelés csökkentése potenciális módszer a DN progressziójának megelőzésére. Az emodin egereknek történő orális beadását követően a vese ROS jelentős csökkenését és az autofágia növekedését figyeltük meg, ami egy sor kaszkádreakció javulásához vezetett, mint például a vese gyulladásos patológiai károsodásának jelentős csökkenése és a BUN, Cr és uAE szintek jelentős csökkenése. Ezért az autofágia elősegítése a magas glükóz által kiváltott ROS-ok eltávolítása érdekében az egér veséiben az emodin fontos mechanizmusa lehet a DN egerek állapotának javítására. Eközben azt is megfigyeltük, hogy a Glim jelentősen csökkentheti a BUN, Cr és uAE szintjét DN egerekben. A Glim egy szulfonilurea alapú hipoglikémiás gyógyszer, amely a hasnyálmirigy béta-sejtjeinek felszínén lévő szulfonilurea receptorokhoz kötődve, egyenletesen és lassan szabadul fel in vivo. Ugyanakkor a Glim fokozhatja a környező szövetek inzulinérzékenységét és javíthatja az inzulinrezisztenciát. A környező szövetek glükózfelhasználása megnő, és a vércukorszint jelentősen csökken. A vércukorszint normális szintjének elérése után csökken a glikációs végtermékek termelődése, és csökken a vesekárosodás.

A MiR-21, mint széles spektrumú gén, bizonyítottan pozitívan korrelál a diabéteszes nefropátia kialakulásával. A korábbi hazai és nemzetközi irodalom egyaránt kimutatta, hogy a miR-21 részt vehet a diabéteszes nefropátia kialakulásában és fejlődésében olyan jelátviteli útvonalak közvetítésével, mint a TGF - β/Smad, PTEN/Akt és MMP-S/TIMPS. Az autofágia tekintetében vannak olyan irodalmi jelentések is, amelyek szerint a miR-21 beavatkozhat az Akt/mTOR jelátviteli útvonalba, hogy gátolja az autofágiát a vese podocitákban, és súlyosbítja a diabéteszes nefropátia patogenezisét. Ezek a bizonyítékok arra utalnak, hogy a miR-21 gátlása és downstream útvonalainak szabályozása hatékony stratégia a DN javítására. Ez a tanulmány azt is megfigyelte, hogy a miR-21 expressziója a DN egerek veséiben jelentősen felszabályozott volt a normál csoporthoz képest, ami összefügghet a DN egerek veséiben gyengült autofágiával. A nem DN betegségekben a miR-21-ről azt is kimutatták, hogy az autofágia negatív szabályozásán keresztül részt vesz az olyan létfontosságú tevékenységekben, mint a tüdőfibrózis, a makrofágok és a hipoxiás ovális sejtek. Az emodin beadása után a miR-21 expressziója a DN egerek veséiben jelentősen lecsökkent, míg az autofágia gátlása enyhült. Azt azonban, hogy az emodin közvetlenül közvetíti-e az autofágiát, vagy a miR-21 által közvetített sejtes autofágiát szabályozza, célgén-előrejelző elemzéssel kell megerősíteni, mivel egyes kutatók arról számoltak be, hogy az emodin képes az autofágiát lizoszomális és mitokondriális útvonalakon keresztül szabályozni, de hogy ez összefüggésben van-e a miR-21 szabályozásával, további kutatást igényel.

Az autofágia mechanizmusainak feltárása szempontjából három klasszikus autofágia-markerfehérje, a P62, az Atg7 és az LC3 expresszióját mutattuk ki. Ez a három fehérje kulcsfontosságú tagja az autofagoszómális útvonalnak, amely fontos szerepet játszik a sérült organellumok, denaturált fehérjék és egyéb biomolekulák eltávolításában és lebontásában, és a sejtek fontos javító mechanizmusa. Ezért feltételezzük, hogy a DN egerekben az emodin által fokozódó autofágia és a vese patológiai és fiziológiai funkcióinak helyreállítása az autofagoszómális útvonallal állhat összefüggésben. Az eredmények azt mutatták, hogy a P62, Atg7 és LC3 fehérjék expressziója a DN egerek veséiben az emodin adását követően felszabályozódott, ami arra utal, hogy az emodin a vese podociták autofágia-lizoszóma útvonalára hathat a DN egerek veséinek védelme érdekében.