Исследование молекулярного механизма острого повреждения почек, индуцированного аристолоховой кислотой I
Аристолоховая кислота (АК) содержится в растениях семейства аристолоховых (Aristolochiaceae) и обладает противоопухолевым, противоинфекционным, противовоспалительным и другими эффектами. В клинической практике широко используются препараты традиционной китайской медицины и патентной медицины, содержащие АА, в том числе Аристолохия, Фанчжи, Вермилион, Асарум и Гриб Шаньси из Асарума, а также традиционные китайские патентные лекарства и простые препараты, такие как Капсулы Compound Weitong, Капсулы Chuanxiling, Капсулы Shisanwei Shugan. Исследования также показали, что воздействие АА связано с высоким риском развития заболеваний почек и рака верхних мочевых путей; один из основных компонентов АА, аристолохиновая кислота I (AAI), также обладает нефротоксичностью и канцерогенностью; длительное использование традиционной китайской медицины, содержащей такие вещества, может вызвать нефропатию аристолохиновой кислоты (AAN). Было проведено множество исследований нефротоксичности ААК, однако существует не так много работ, всесторонне характеризующих механизм ее токсического действия, в основном они сосредоточены на конкретных клетках или сигнальных путях. Поэтому дальнейшее изучение механизма токсичности AAI по-прежнему необходимо. Транскриптом - это совокупность всех продуктов транскрипции генов в клетке, а транскриптомика - это изучение транскриптома, охватывающее такие связанные с РНК темы, как транскрипция, экспрессия и функции. Для того чтобы получить более полное представление о механизме нефротоксичности AAI, в данном исследовании использовалась высокопроизводительная платформа секвенирования IIIumina для проведения транскриптомного секвенирования почечной ткани, дифференциальной экспрессии и анализа обогащения GO/KEGG для выяснения молекулярного механизма нефротоксичности, вызванной AAI.

 

О токсическом действии АА сообщалось еще в 1990-х годах, и впоследствии Международное агентство по изучению рака Всемирной организации здравоохранения отнесло его к канцерогенам первого класса. В настоящее время в Китае запрещено использование лекарственных трав с высоким содержанием AA, таких как Guangfangji и Guanmutong, в то время как растения семейства Aristolochiaceae с относительно низким содержанием AA и их препараты по-прежнему используются в клиническом лечении. AAI является основным компонентом AA, и содержание AAI варьируется в различных китайских лекарственных материалах. Например, содержание AAI в асаруме составляет около 10 мк г/г, в то время как содержание AAI в киноварном лотосе колеблется от 0,9386 до 3,5675 мг/г. При клиническом применении киноварного лотоса в количестве 5-10 г количество AAI достигает 9,386-35,675 мг. Данная статья ссылается на исследования других авторов. После введения AAI20 мг/кг в течение 5 дней у мышей наблюдалось значительное повреждение почек: значительно повышался уровень креатинина и азота мочевины в крови; наблюдался отек гломерул, уплотнение гломерул и отслоение проксимальных тубулярных эпителиальных клеток.
РНК-секвенирование - это технология, основанная на высокопроизводительном секвенировании, позволяющая проводить высокопроизводительный анализ всех мРНК в клетках тканей. В данном исследовании транскриптомика использовалась для анализа РНК тканей почек мышей, подвергшихся воздействию AAI, и было обнаружено в общей сложности 4975 дифференциально экспрессированных генов по сравнению с нормальной группой. Среди них 2511 генов были повышены и 2464 гена были понижены. Топ-5 дифференциально экспрессируемых генов включали kap Spp1, Aldh1a2, Serpine1, Tnc。
Kap - почечный андроген-регулирующий белок, который высокоспецифичен и строго регулируется в проксимальных тубулярных клетках почек. Исследования показали, что взаимодействие между Kap и циклофилином B может защищать клетки проксимальных канальцев от токсичности циклоспорина A. Spp1, также известный как остеопонтин, является внеклеточным матричным хемокином, подобным фосфогликопротеину, который связан с иммунной регуляцией, опухолеобразованием и клеточной сигнализацией. Исследования показали, что повышение уровня Spp1 может активировать сигнальный путь NF - κ B, способствуя прогрессированию рака. Aldh1a2 относится к семейству альдегиддегидрогеназ 1 и участвует в синтезе эндогенной ретиноевой кислоты (ATRA) во время развития почек. Являясь активным метаболитом витамина А, ATRA играет важную роль в пролиферации, дифференцировке и апоптозе клеток. Серпин-1 - это ингибитор активатора плазминогена 1-го типа. Многие исследования показали, что Serpine 1 аномально экспрессируется в раковых опухолях, таких как плоскоклеточная карцинома полости рта, карцинома пищевода, карцинома мочевого пузыря и т.д. Tnc - это крупномолекулярный гликопротеин внеклеточного матрикса (ECM), который высоко экспрессируется во время эмбрионального развития. Он может связываться со структурными белками ECM и рецепторами клеточной поверхности (такими как EGFR, интегрины), активировать нижележащие пути и регулировать клеточную адгезию, диффузию, миграцию и пролиферацию. Исследования показали, что Tnc является основным компонентом, способствующим пролиферации фибробластов и играющим ключевую роль в развитии почечного фиброза. Однако во время острого повреждения почек Tnc также может индуцироваться, тем самым усиливая Wnt/β - катенин сигнализацию для защиты почек. Сообщений о корреляции между вышеперечисленными генами и нефротоксичностью AAI немного.
Гены, дифференциально экспрессирующиеся при нефротоксичности AAI, в основном значительно обогащены в таких классификациях GO, как метаболизм малых молекул, ткани внеклеточного матрикса и иммунные реакции с участием нейтрофилов. Анализ KEGG показал, что дифференциально экспрессируемые гены вовлечены в сигнальные пути JAK-STAT и NF - κ B; реакции перекисного окисления; гликолиз/глюконеогенез; инсулинорезистентность; значительное обогащение наблюдается в путях деградации валина, лейцина и изолейцина. Это позволяет предположить, что нефротоксичность, вызванная AAI, может быть связана с такими путями, как воспалительная реакция, окислительный стресс и метаболизм глюкозы.
Учитывая значительное побочное токсическое действие AAI на почки, важно контролировать функцию почек во время клинического применения традиционных китайских лекарств, содержащих аристолоховую кислоту, таких как Qingmu Xiang, Zhusha Lian и Xungufeng; в то же время гены и связанные с ними сигнальные пути, выявленные с помощью транскриптомики при нефротоксичности AAI, могут дать некоторые терапевтические идеи для лечения нефротоксичности AAI.