A shanna-fenol szabályozza az AMPK/NOX4 útvonalat, hogy gátolja a magas glükóz által kiváltott oxidatív stresszt és az extracelluláris mátrix felhalmozódását a glomeruláris mezangiumsejtekben.
A diabéteszes nefropátia (DN) a cukorbetegség mikrovaszkuláris szövődménye és a végstádiumú veseelégtelenség egyik fontos oka. A glomeruláris mezangiumsejtek (GMC) rendellenes működése elősegítheti a diabéteszes nefropátia patológiai és fiziológiai változásait. Vese patológiás körülmények között a hosszú távú hiperglikémia nagy mennyiségű reaktív oxigén species (ROS) felhalmozódásához vezet a szervezetben, ami aktiválja a downstream glükóz szignálválaszokat, elősegíti az extracelluláris mátrix (ECM) felhalmozódását, és közvetlenül stimulálja a GMC-k kóros proliferációját. Ez arra utal, hogy az oxidatív stressz (OS) és az ECM felhalmozódásába való beavatkozás a GMC-kben hatékony stratégia lehet a diabéteszes nefropátia megelőzésére.

A DN-nek több patogenezis mechanizmusa van, amelyek közül az OS a DN egyik legfontosabb patogenetikai tényezője, amelyet a megemelkedett ROS-szintek okoznak. A redukált nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát (NADPH) család (NOX 1-5 és Duox 1-2) a plazmamembránon keresztül elektronokat ad át az oxigénmolekuláknak, hogy ROS-t hozzon létre, ami a DN-ben a ROS egyik fő forrása. A NADPH oxidáz 4 (NOX4) a NADPH egyik magasan expresszált altípusa a DN betegek veséjében, és a GMC-kben a magas glükóz által indukált OS-termelés fő oka. Az NOX4 emelkedett szintje közvetlenül glomeruláris fibrózist okozhat. Az NOX4 expressziójának csendesítése gyengíti a glomeruláris membrán tágulását, a glomeruloszklerózist és az ECM felhalmozódását. Nagy jelentőséggel bír a NOX4 expresszió magas glükóz által indukált upregulációjának molekuláris mechanizmusának, valamint az érintett upstream és downstream effektor faktoroknak a feltárása.

Az 5 '- adenozin-monofoszfát aktivált fehérje kinázok (AMPK) foszforilációja blokkolhatja a magas glükóz által indukált NOX4 expressziót, és gátolhatja a vese fibroblasztok abnormális proliferációját és aktiválódását. A szesztrinek egy fontos stressz-indukált fehérjecsalád, amely döntő szerepet játszik a sejtek környezeti stabilitásának fenntartásában. A Sestrin2 a család egyik legfontosabb tagja, és az AMPK foszforiláció aktiválásával kritikus szerepet játszik a sejtek oxidatív károsodástól való védelmében. Ezenkívül az AMPK a NOX aktiváció negatív szabályozója lehet, mivel a Sestrin2 és az AMPK aktiválása gátolja a ROS-t és megvédi a GMC-ket az OS inváziótól, ami arra utal, hogy a Sestrin2 és az AMPK foszforiláció aktiválása megelőző hatással lehet a DN-re.

Az OS és az ECM felhalmozódása bizonyítottan fontos szerepet játszik a diabéteszes nefropátia patogenezisében, ezért különösen sürgős az antioxidáns hatású és gyengített DN hatású hagyományos kínai gyógyszerek és természetes termékek keresése. A flavonoidok kiváló hatékonyságuk miatt egyre nagyobb figyelmet kaptak a tudósoktól. A kaempferol (KAE) egy flavonoid vegyület, amely bizonyítottan többféle farmakológiai tevékenységgel rendelkezik. A KAE csökkenti a magas vércukorszint által okozott szívkárosodást a gyulladásos válasz és az OS gátlásával; A RhoA / Rho kináz által közvetített gyulladásos jelátvitel gátlásával a DN javítható. Jelenleg viszonylag kevés kutatás foglalkozik a KAE beavatkozásával a magas glükóz által kiváltott GMCs OS és ECM felhalmozódásában az AMPK/NOX4 útvonal szabályozásával. Ebben a tanulmányban a GMC-k magas glükózszintű in vitro modelljét használtuk, hogy megvizsgáljuk a KAE hatását az OS és az ECM felhalmozódására a magas glükózszintű indukált GMC-kben, valamint a DN elleni védőmechanizmusát.

Az emelkedett vércukorszintet a diabéteszes nefropátia vesefunkciójának és kóros elváltozásainak kulcstényezőjének tekintik. A HG környezetben tenyésztett mezangiumsejtek és a DN betegek fenotípusának hasonlósága miatt ebben a kísérletben a KAE védő hatását vizsgáltuk a HG által kiváltott GMC károsodásra in vitro. Az eredmények azt mutatták, hogy a KAE az AMPK/NOX4 útvonal szabályozásával gátolta a HG által indukált GMC sejtproliferációt, OS-t és ECM felhalmozódást.

A DN korai jellemzői a mezangiumsejtek kóros proliferációja és az ECM túlzott lerakódása, ami általában mezangiumproliferációhoz, vesefibrózishoz és végstádiumú vesekárosodáshoz vezet. A kollagén, a fibronektin (FN) és a laminin az ECM fő összetevői, amelyek főként magas vércukorszint stimuláció hatására szintetizálódnak. A DN-ben a TGF - β 1 kulcsfontosságú citokin, amely részt vesz a vese ECM felhalmozódásában. Normál fiziológiás körülmények között a szervezet különböző sejtjei inaktív TGF - β 1-t szekretálhatnak; magas glükózkörnyezetben az inaktív TGF - β 1 aktív állapotba kerülhet, elősegítve a glomeruláris ECM felhalmozódását az ECM gének (pl. Col IV) expressziójának növelésével és az ECM degradációjának csökkentésével. A TGF - β 1 gátlása gyengítheti a magas glükóz által kiváltott változásokat az ECM-gének expressziójában, ezáltal csökkentve az ECM felhalmozódását a DN-ben. Az eredmények azt mutatták, hogy a magas glükózzal stimulált GMCs sejtekben a TGF - β 1 és a Col IV mRNS és fehérje szintje jelentősen megnövekedett, míg a KAE kezelés csökkentette az expressziójukat, ami azt jelzi, hogy a KAE az ECM felhalmozódásának csökkentésével és a lebontásának elősegítésével cukorbetegség elleni szerepet játszhat.

A DN patogenezise az OS előfordulásával függ össze, amely számos jelátviteli útvonalat aktiválhat a sejteken belül és stimulálhatja a transzkripciós faktorokat, ami fokozott ECM-felhalmozódáshoz és csökkent mátrixlebontáshoz vezet. A HG által indukált ROS-termelés megbonthatja az oxidánsok és antioxidánsok közötti egyensúlyt, zavarhatja az antioxidáns védelmi rendszereket, és a GMC-k károsodásához vezethet. Ennek alapján a ROS túlzott termelődése fontos szerepet játszik a diabéteszes nefropátia patogenezisében. Kóros körülmények között a ROS-ok kiürítése enzimatikus és nem enzimatikus rendszerek, mint például a SOD és az MDA együttes részvételét igényli. A SOD egy antioxidáns metalloenzim, amely fontos szerepet játszik az oxidáció és az antioxidáció közötti egyensúly fenntartásában azáltal, hogy katalizálja a szuperoxid-anionok és a hidrogén-peroxid dismutációját. Az MDA hatással van az antioxidáns védelmi rendszerre, mivel az MDA szintje közvetlenül korrelál a membrán lipidperoxidáció szintjével a GMC-kben. Az eredmények azt mutatták, hogy a KAE növelheti a SOD-aktivitást és csökkentheti az MDA-tartalmat a HG indukálta GMC-kben, ami azt jelzi, hogy a KAE potenciális antioxidáns tulajdonságokkal rendelkezik.

A ROS-transzdukciót és a fokozott glükózszignalizációt fontos patogén tényezőknek tekintik, amelyek elősegítik a diabéteszes nefropátia kialakulását. A ROS-nak számos forrása van a vesében, és a NOX család NADPH-oxidáz altípusa elsősorban a diabéteszes nefropátiához kapcsolódik. Eddig a vizsgálatok a NOX család hét altípusát találták meg, amelyek közül az NOX4 magasan expresszálódik a patkány és egér glomerulusokban, podocitákban és tubuláris sejtekben. Normális esetben az NOX4 a transzmembrán alegységhez (p22phox) kötődve aktív komplexet alkot, amely a biológiai funkciójáért felelős. A NOX4 upregulációja az FN és a TGF - β 1 növekedésével jár együtt a HG-nek kitett mezangiumsejtekben és tubuláris sejtekben. A NOX4 összefügg a TGF - β 1-indukált ECM felhalmozódással a fibroblasztokban, ami hozzájárul a fibrotikus fibroblaszt fenotípussá történő differenciálódásukhoz. Kimutatták, hogy a NOX4 közvetíti a mezangium hipertrófia és az FN emelkedését angiotenzin II kezelés hatására. Az OS és az ECM túlzott felhalmozódása vesekárosodáshoz vezethet, és a DN fontos okának tekintik. Az OS, az ECM felhalmozódás és a NOX közötti kapcsolat vizsgálatára Western blot és qRT PCR segítségével mértük a DN-ben erősen expresszálódó NOX4 altípusok fehérje- és mRNS-szintjét. A kutatások kimutatták, hogy a NOX4 aktivitás megszüntetése az OS és az ECM csökkenéséhez vezet a HG indukálta GMC-kben. A kísérlet eredményei összhangban vannak a korábbi vizsgálatokkal. A HG felszabályozza a NOX4 és a p22phox mRNS és fehérje expresszióját, serkenti a ROS, a TGF - β 1 és a Col IV termelődését a GMC-kben. A KAE alkalmazása és a NOX4 és a p22phox csendesítése gátolni tudja az OS és az ECM felhalmozódását, ami azt jelzi, hogy a KAE antioxidáns hatása a NOX4/p22phox útvonalon keresztül szabályozódik.

A Sestrin család a stressz által indukált fehérjék egy csoportját alkotja, amelyek részt vesznek az intracelluláris stabilitás szabályozásában, ami az antioxidáns védelmi mechanizmusok egyike, és két különböző biológiai aktivitási funkcióval rendelkezik. Először is, a ROS-felhalmozódás gátlása az antioxidáns hatások kifejtése érdekében magában foglalhatja az antioxidáns transzkripciós faktorok szabályozását. Másodszor, a szesztrinek az AMPK aktiválásával vagy a Rag GTPázok gátlásával az mTORC1 visszacsatolt gátlójaként működnek. Az AMPK fontos metabolikus szenzor, amely szinte minden eukarióta sejtben széles körben kifejeződik. A kutatások kimutatták, hogy HG körülmények között a Sestrin2 és az AMPK aktiválása gátolja a NOX4 által indukált ROS-felhalmozódást a GMC-kben. Az AMPK foszforilációja gátolja a ROS-termelést és az ECM felhalmozódását humán mezangiumsejtekben. Ezenkívül az AMPK foszforiláció képes gátolni a TGF - β 1 felhalmozódását a vizeletben, elnyomni a mezangiális mátrix terjeszkedését és csökkenteni a kollagén lerakódását DN egérmodellekben. Egyre több tanulmány utal arra, hogy az AMPK szorosan kapcsolódik a NOX aktivitáshoz a DN-ben. Ebben a kísérletben azt találtuk, hogy a KAE jelentősen gátolta a HG által indukált sejtproliferációt, ROS-termelést, NOX4, TGF - β 1 és Col IV expressziót az AMPK felszabályozásával. Ezenkívül a C vegyület megfordította a KAE védő hatását a HG indukálta OS-re és az ECM lerakódásra a GMC-kben.

Összefoglalva, ez a tanulmány azt mutatja, hogy a KAE védő hatást gyakorol a GMCs OS és ECM HG által indukált felhalmozódására az AMPK/NOX4 útvonal szabályozásával. A KAE várhatóan potenciális gyógyszerjelöltként vagy vezető vegyületként szolgálhat a DN megelőzésére és kezelésére.