Механизм действия кроцина, регулирующего NLRP3-путь и ингибирующего эпителиально-мезенхимальный переход, в лечении диабетической нефропатии
Диабетическая болезнь почек (ДБП) - распространенное осложнение сахарного диабета, которое приводит к повреждению структуры и функции почек, проявляющемуся в основном в виде гломерулярной мезангиальной дилатации, тубулоинтерстициального фиброза, утолщения гломерулярной фундальной мембраны и т.д., и в конечном итоге перерастает в болезнь почек в конечной стадии. ДКП имеет скрытое начало, быстрое прогрессирование, сложный механизм и плохой прогноз. Лечение западной медицины в основном направлено на контроль уровня сахара в крови, артериального давления и липидов в крови, однако прогрессирование ДКП не замедляется, что серьезно сказывается на качестве жизни пациентов. Более того, поскольку уровень заболеваемости ДКД в Китае растет год от года, ДКД несет огромное экономическое и социальное бремя, поэтому необходимо срочно разработать эффективные препараты для лечения ДКД.
Активные ингредиенты традиционной китайской медицины обладают значительными преимуществами в замедлении прогрессирования СД. Гликозид эпимедиума может облегчить воспаление в почечной ткани и задержать прогрессирование диабетической болезни почек (ДБП) за счет ингибирования пути ядерного фактора каппаБ (NF - κ B). Силимарин может активировать путь протеинкиназы B (Akt) для улучшения ДКБ. Гиперицин может улучшать ДКД у мышей, способствуя поляризации макрофагов с M1 на M2 фенотип и дифференцировке CD4+T-клеток в популяции хелперных T-клеток 2 (Th2) и регуляторных T-клеток (Treg). Биоактивный компонент солодки, флавоноиды солодки, может улучшить диабетическую болезнь почек (ДБП) за счет ингибирования гибели железа и пути сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF)/Akt/экстрацеллюлярной киназы, регулируемой сигналом (ERK). Пэонифлорин может ингибировать различные факторы воспаления, такие как интерлейкин-1 бета (IL-1 β), снижать экспрессию белка фосфорилированной янус-киназы 2 (p-JAK2) и фосфорилированного трансдуктора сигнала и активатора транскрипции 3 (p-STAT3) в почечных клетках, облегчать воспаление почечной ткани и реакцию аутофагии, а также защищать почки.
Кроцин (CRO) является основным активным ингредиентом шафрана, входящего в состав традиционной китайской медицины, который обладает различными эффектами, такими как противовоспалительный и антиоксидантный. Исследования показали, что CRO может облегчить течение ДКД, подавляя окислительный стресс и воспалительную реакцию. Также были проведены исследования, которые показали, что CRO может подавлять активацию пути NLRP3 в кардиомиоцитах. Однако неясно, может ли он лечить ДКД, подавляя активацию ассоциированного с доменом теплового белка рецептора NOD 3 (NLRP3) и подавляя эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМТ). Поэтому в данном исследовании была создана модель мышей с ДКД для изучения терапевтического эффекта CRO на мышей с ДКД, а также изучен механизм действия CRO в лечении ДКД с точки зрения путей EMT и NLRP3.

ДКД - это микрососудистое заболевание, вызванное диабетом, которое приводит к гломерулосклерозу, утолщению базальной мембраны и фиброзу почечного интерстиция. Оно является важной причиной развития болезни почек в конечной стадии. Растущий год от года уровень заболеваемости стал серьезным бременем для медицины. Использование животных моделей для изучения ДКП способствует разработке новых лекарственных препаратов, тем самым улучшая качество жизни пациентов и снижая социальное бремя. Сочетание диеты HFD и инъекций STZ является классическим методом моделирования DKD, и после успешного моделирования симптомы похожи на симптомы пациентов с DKD. Принцип действия в основном связан с индукцией инсулинорезистентности у мышей с помощью диеты HFD и индукцией некроза бета-клеток поджелудочной железы и повреждения почек с помощью инъекции STZ. Для оценки функции гломерулярной фильтрации обычно используются 24-часовые показатели UTP, Cr и BUN, повышенные уровни которых указывают на почечную дисфункцию. В данном исследовании у мышей с ДКД наблюдались тяжелые поражения почек, включая увеличение гломерул, воспалительную инфильтрацию тубулоинтерстициальной ткани почек, сопровождающуюся фиброзом, что свидетельствует об успешном моделировании. После вмешательства CRO наступило улучшение вышеперечисленных симптомов, причем наиболее значительный эффект улучшения наблюдался при использовании высоких доз CRO, а степень улучшения была аналогична положительному эффекту препарата MCC950. Другие исследования показали, что вмешательство CRO в дозе 25 мг/кг может эффективно улучшить блеомицин-индуцированный легочный фиброз.
ЭМТ является непосредственной причиной почечного фиброза и протеинурии, а также играет важную роль в развитии ДКБ. Исследования показали, что CRO может ингибировать EMT в печени и улучшать фиброз печени. Поэтому в данном исследовании мы изучаем, может ли CRO улучшить почечную ЭМТ. В этом исследовании экспрессия E-cad в почках мышей с ДКД была снижена, в то время как экспрессия VIM, α - SMA и TGF - β 1 была повышена, что указывает на усугубление ЭМТ в почках мышей с ДКД. E-cad является основным маркером эпителиальных клеток, который играет роль в поддержании полярности эпителиальных клеток и межклеточной адгезии. Интерстициальные клетки в основном экспрессируют VIM, α - SMA и TGF - β 1, среди которых TGF - β 1 обладает сильным профибротическим эффектом. Многочисленные исследования подтвердили, что TGF - β 1 высоко экспрессируется в тканях почек при ДКБ. В процессе ЭМТ снижение или исчезновение молекул адгезии эпителиальных клеток и цитоскелетных компонентов приводит к фенотипической трансформации эпителиальных клеток, приобретая маркеры стромальных клеток. Под воздействием различных травмирующих стимулов дифференцированные эпителиальные клетки подвергаются фенотипической трансформации с образованием большого количества фибробластов и миофибробластов, способствуя развитию почечного фиброза. Результаты данного исследования показали, что CRO может повышать экспрессию E-cad, снижать экспрессию VIM, α - SMA и TGF - β 1 и играть хорошую ингибирующую роль в развитии почечного ЭМ. Кроме того, было показано, что CRO ингибирует EMT в опухолевых клетках через MAPK/ERK-путь. MAPK/ERK также является важным фактором, приводящим к почечному фиброзу при диабетической болезни почек. В будущем можно продолжить изучение ингибирующего действия CRO на MAPK/ERK-индуцированный почечный фиброз, чтобы найти новые мишени для CRO для ингибирования ЭМТ.
Поражения ЭМТ динамичны и обратимы, и исследования показали, что путь NLRP3 участвует в регулировании перехода фенотипа. В данном исследовании инфламмасома NLRP3 была высоко экспрессирована в почках мышей с ДКД, усугубляя воспалительный ответ в почках мышей с ДКД. Инфламмасома NLRP3 представляет собой мультибелковый комплекс, состоящий из NLRP3, ASC и каспазы-1. Активированная NLRP3 инфламмасома играет важную роль в развитии ДКД. Когда NLRP3 активируется, он способствует сборке компонентов NLRP3 inflammasome (NLRP3, ASC, каспаза-1), тем самым активируя про-каспазу-1 для образования активной очищенной каспазы-1, которая расщепляет и созревает факторы воспаления IL-1 β и IL-18. Зрелый IL-1 β может стимулировать синтез TGF - β 1, который является ключевым фактором в развитии ЭМТ. TGF - β 1 может способствовать синтезу различных белковых компонентов внеклеточного матрикса и препятствовать их деградации, тем самым усугубляя процесс ЭМТ почек и ускоряя формирование почечного фиброза. Кроме того, исследования показали, что экспрессия α - SMA у нокаутных по NLRP3 мышей значительно снижена. Сверхэкспрессия NLRP3 ингибирует экспрессию E-cad и способствует экспрессии α - SMA, а VIM, как было показано, способствует активации NLRP3. Все это позволяет предположить, что между NLRP3 и ЭМТ существует взаимный регулирующий эффект, и ингибирование NLRP3 может значительно облегчить ЭМТ почек. В данном исследовании было установлено, что вмешательство CRO эффективно подавляет экспрессию факторов, связанных с NLRP3 inflammasome, оказывая хорошее противовоспалительное действие, а также оказывает анти EMT воздействие. Активация NLRP3 требует участия двойных сигналов. Сначала активируется транскрипционный фактор NF - κ B, который проникает в ядро и способствует экспрессии таких генов, как NLRP3 и IL-1 β (первый сигнал); затем, под воздействием таких факторов, как K+ и ROS, начинается сборка NLRP3 инфламмасомы (второй сигнал). Интересно, что предыдущие исследования показали ингибирующий эффект CRO на NF - κ B. Таким образом, может ли CRO подавить NLRP3-индуцированную ЭМТ и улучшить ДКД путем ингибирования NF - κ B (первый сигнал) может стать будущим направлением исследований. CRO может подавлять активацию NLRP3 и улучшать течение перитонита за счет снижения продукции митохондриальных реактивных форм кислорода. Между тем, антиоксидантные и митохондриальные восстановительные функции CRO были зарегистрированы в различных моделях. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить, может ли CRO улучшить ЭМТ в модели DKD путем снижения продукции митохондриальных ROS, тем самым блокируя активацию второго сигнала NLRP3 и подавляя его активацию. Кроме того, в данном исследовании в качестве положительного контроля был выбран ингибитор NLRP3 MCC950, и было обнаружено, что CRO оказывает противовоспалительное действие, аналогичное MCC950. Таким образом, CRO может облегчить течение ДКР путем ингибирования пути NLRP3 для подавления ЭМТ.