Tulehdusta tunnistavat katalaasia jäljittelevät nanotsyymit lievittävät akuuttia munuaisvauriota kääntämällä paikallista oksidatiivista stressiä Ⅲ

Keskustelu

Tämän tutkimuksen tulokset paljastivat, että PTC-M voisi parantaa vammojamunuainen IRI-hiirilläedustavana AKI:n kokeellisena mallina. Erityisesti PTC-M vähensi merkittävästi tulehdusta ja apoptoosia IRI-hiirten munuaisissa ja suojasi H 2O2--indusoitua soluvauriota vastaan ​​ihmisen proksimaalisissa tubulusepiteelisoluissa. Nämä havainnot korostavat PTC-M-entsyymin potentiaalia terapeuttisten aineiden ehdokkaana IRI:n lisäksi myös AKI:lle muista syistä johtuen.

Luomuyrtit hyvää munuaisten terveyttä varten

Mn3O4-nanohiukkasilla on kaksoishapetustila Mn2+ ja Mn3+, ja ne suojaavat soluja ROS-välitteisiltä vaurioilta estämällä solukomponenttien oksidatiivisia vaurioita korkean oksidatiivisen stressin olosuhteissa. Näiden etujen lisäksi Mn3O4:n synteesiprosessi on yksinkertainen, jossa heikkokin emäs voi indusoida sen muodostumisen [19–21]. Suuresta lupauksesta huolimatta Mn3O{11}}-pohjaisia ​​nanohiukkasia ei ole hyödynnetty

Kuvio 8 PTC-M:n vaikutukset tulehdukseen IRI-hiirien munuaisissa. HO-1:n proteiiniekspressiotason vertailu, joka on määritetty immunoblottauksella vale-, IRI- ja IRI+PTC-M-hiirten munuaisista. -aktiinia käytettiin endogeenisenä kontrollina. B MRNA-ekspressiotason vertailu tulehdusmarkkereille, jotka on määritetty qPCR:llä vale-, IRI- ja IRI+PTC-M-hiirten munuaisista. C Edustavia kuvia HO-1:n (vasemmalla) ja F4/80:n (oikealla) immunohistokemiallisesta värjäyksestä vale-, IRI- ja IRI+PTC-M-hiirten munuaisissa. Mittakaavapalkit, 25 μm. Tiedot esitetään keskiarvona ± SEM. *P<0.05 vs. sham mice; #P<0.05 vs. IRI mice. MCP-1 monocyte chemoattractant protein -1, TNF-α tumor necrosis factor-α, ICAM-1 intercellular adhesion molecule-1, VCAM-1 vascular cell adhesion molecule-1, TGF-β transforming growth factor beta

paljon in vivo -sovelluksiin. Aikaisemmin Mn3O4-nanohiukkasten ROS-puhdistusominaisuutta käytettiin sytosuojaukseen [22], biopuolijohteiden kehittämiseen [20] ja kasvien oksidatiivisen stressin lievitykseen [23]. Näiden nanopartikkelien pieni hiukkaskoko ja epästabiilisuus tai mahdollinen agglomeroituminen voivat kuitenkin vaikuttaa haitallisesti oikeaan jakautumiseen ja kierron puoliintumisaikaan, kun niitä käytetään in vivo -olosuhteissa. Koska tavallista Mn3O4:ää ei voida kohdistaa, suurempien annosten aiheuttama mahdollinen myrkyllisyys ei-toivottuihin kohtiin voi myös olla turvallisuushuoli in vivo -olosuhteissa. Hydrofobisesti modifioidut Mn 3O4 NP:t voivathelpottaa tilannetta antamalla niiden latautua nanokantoaineeseen, mikä antaa sille mahdollisuuden kohdistaa passiivisesti toimintakohtaan. Tässä syntetisoimme1-dodekaanitiolilla stabiloitu hydrofobinen Mn3O4nanoparlaatat (dMn3O4NP:t) ja käyttivät niiden katalaasin kaltaista aktiivisuuttavähentää IRI:n aiheuttamaa munuaisvauriota.

Viime aikoina TK-linkkerit ovat saaneet huomiota kehitettäessä ROS-responsiivisia jakelujärjestelmiä ROS-rikkaille tulehduksille. ROS-hapettimet katkaisevat TK-sidoksia välittömästi, mikä johtaa nanopartikkelijärjestelmien rakenteellisen eheyden menetykseen ja nopeuttaa ladattujen terapeuttisten aineiden vapautumista [24–26]. Lisäksi TK-sidokset ovat stabiileja fysiologisissa olosuhteissa. Tässä työssäkäytimme ROS-herkkää amfifiilistä polymeeriä PEGsteariinikonjugaatti, jonka on kehittänyt hydrofiilinen PEG conkytketty hydrofobisiin C18-alkyyliketjuihin TK-linkkerin kautta(PEG-TK-C18, PTC), jonka ryhmämme on aiemmin syntetisoinut[15]. ROS-herkät nanomisellit rakensivatPTC:n ja valmistetun dMn:n itsekokoonpano3O4NPsladattiin sisään, mikä johti monipuoliseen nanoalustaanentsyymi, PTC-M. Valmistettu PTC-Mentsyymi sisälsi erilaisia ​​domeeneja (kuten kuvassaKuva.1): (1) ulompi PEG-kuori, jolla on biologinen yhteensopivuus,hajoavuus ja pidentynyt puoliintumisaika verenkierrossa in vivo jaselektiivinen kertyminen tulehduskohtiin extran kauttaasema vuotavan verisuoniston kautta ja myöhemmin ilmoitettava pakollinensoluvälitteinen sekvestraatio (ELVIS) [27], (2)TK-linkkeri, joka on pilkkottavissa ROS-rikkaassa ympäristössä, (3) C18-segmentti, joka tarjoaa hydrofobisen ytimendMn:n sisällyttämiseksi3O4NP:t sekä tehostetut solutsisäänotto ja (4) dMn3O4NP:t ROS:n eliminoimiseksi. Themuita etuja olivat yksinkertainen synteesimenettelydMn:stä3O4NPs. Annon jälkeen PTC-M levisiveressä ja kertynyt ROS-rikastulehdukselliset kohdat, jota seuraa välitön dissosiaatioTK-kytkennän ROS:n avulla ja PTC:n epävakauttaM, mahdollistaa vaiheittaisen vapauttamisen ja aktivoinnindMn3O4NPs.

Munuaisten IRI:n ominaisuudet ovat aktiivinen tulehdus immuunivasteiden seurauksena iskeemiselle kudosvauriolle ja kohonneelle oksidatiiviselle stressille. Vähentynyt kudosperfuusio johtaa akuuttiin tubulusvaurioon, joka laukaisee tulehduksellisia seurauksia ja indusoi tubulusepiteelisolukuolemaa. Nämä vaurioituneet solut vahvistavat tulehdusvastetta uudelleen ja luovat noidankehän. Tiedetään hyvin, että tulehdusta edistävien ja anti-inflammatoristen välittäjien välinen tasapaino määrää kudosvaurion tai korjauksen [28]. Tutkimuksemme osoitti HO-1:n noususäätelyn IRI-hiirten munuaisissa, jota PTC-M suppressoi. HO-1, joka tunnetaan endogeenisenä anti-inflammatorisena entsyyminä, moduloi immuunivasteita iskemian jälkeen [29, 30]. HO-1:n lisääntynyt ilmentyminen edustaa anti-inflammatorisia ja antioksidatiivisia vasteita IRI:tä vastaan. PTC-M:n antamisen aiheuttama HO-1-ekspression väheneminen merkitsi epäsuorasti tulehdusvasteen vähenemistä kudoksissa. Sitä vastoin IL-6, MCP-1 ja TNF- tunnetaan proinflammatorisina välittäjinä ja niillä on rooli kudostulehduksen pahentamisessa. ICAM-1 ja VCAM-1 myötävaikuttavat tulehduksen pahenemiseen edistämällä tulehdussolujen kerääntymistä. PTC-M vähensi myös näiden molekyylien ilmentymistä. Koska nämä tulehdukselliset sytokiinit laukaisevat systeemisen tulehduskaskadin, on erittäin tärkeää tukahduttaa vaurioituneiden munuaisten tulehdusvaste. Munuaisten perfuusion palautuminen aktivoi verisuonten endoteelisoluja, mikä laukaisee tulehduksellisten sytokiinien vapautumisen lisäksi myös ROS:n tuotannon [31]. Aktivoidut neutrofiilit tuottavat ja vapauttavat myös ROS:ia aktivoimalla NADPH-oksidaasi 2:ta proteiini-inflammatoristen sytokiinien toimesta [32]. Liiallinen ROS vahingoittaa solun proteiineja, lipidejä, nukleiinihappoja, kalvoja ja mitokondrioita. Solunsisäisen ROS:n kertyminen johtaa oksidatiivisiin stressiolosuhteisiin ja solukuolemareittien aktivoitumiseen. Siten tubulaaristen solujen apoptoosin vähentäminen tarvitaan munuaisten IRI:n hoitoon. Tutkimuksemme tulokset osoittivat, että pro-apoptoottisen proteiinin Bax ilmentyminen lisääntyi ja anti-apoptoottisen proteiinin Bcl-2 ilmentyminen väheni, mikä lisäsi Bax/Bcl-2-suhdetta, johdonmukaisesti aikaisempien tutkimusten kanssa [33]. PTC-M heikensi tehokkaasti IR-indusoitua apoptoosia, jota edustaa Bax/Bcl-2-suhteen lasku. Pilkottu kaspaasi 3, teloittajakaspaasi, joka aktivoituu sekä ulkoisella että sisäisellä reitillä, väheni myös PTC-M-käsittelyllä. MAPK-reitin tiedetään osallistuvan erilaisiin soluvasteisiin selviytyäkseen ulkoisia ärsykkeitä vastaan. Näitä vasteita ovat solujen lisääntyminen, erilaistuminen, tulehdus ja apoptoosi [34]. Aiemmissa tutkimuksissa MAPK-signalointireitit aktivoituivat IR-vaurion jälkeen [35, 36]. Tuloksissamme ERK:n, JNK:n ja p38 MAPK:n fosforylaatio lisääntyi IR-vaurion jälkeen ja parani PTC-M-käsittelyllä sekä in vivo että in vitro -kokeissa.