Klothon tutkimuksen edistyminen kroonisessa munuaissairaudessa

Tiivistelmä: Klotho on "anti-aging" geeni, joka koodaa Klotho-proteiinia ja ilmentyy pääasiassa munuaisissa, aivokudoksessa ja lisäkilpirauhasessa. Viime vuosien tutkimukset ovat osoittaneet, että Klotholla on ikääntymistä estävän vaikutuksensa lisäksi myös erilaisia ​​mekanismeja, jotka liittyvät läheisestimunuaisvauriokalsiumin ja fosforin aineenvaihdunnan säätelyyn,estää verisuonten kalkkeutumista, tulehdusta estävä, antioksidantti, jaestävät munuaisfibroosia. on tärkeä rooli sen komplikaatioiden kehittymisessä.

Klothoonikääntymiseen liittyvä geenijapanilaisen Kuro-on tiimin löysi hiirimallissa vuonna 1997. Klotho-puutteisilla hiirillä on useiden elinten toimintahäiriö ja lyhentynyt elinikä, ja niillä on samanlaisia ​​oireita kuinihmisen ikääntyminen, mukaan lukienvaltimoiden skleroosi, osteoporoosi, hyperfosfatemia, verisuonijapehmytkudosten kalkkeutuminenjne. [1]. Myöhemmin tiedemiehet tunnistivat kaksi muuta vertauskuvaa, -Klotho ja -Klotho, ja sitten nimesivät Klothon nimellä -Klotho.

Krooninen munuaissairaus(CKD) viittaa pitkäaikaiseen peruuttamattomaan vaurioon ja heikkenemiseenmunuaisten rakenne ja toimintaeri syistä johtuvia. Kutensairaus etenee, se voiliittyy munuaisten ulkopuolisiin elimiin ja niillä on useita negatiivisia systeemisiä vaikutuksia, mikä johtaa sydän- ja verisuonisairauksiin ja muihin sairauksiin, mikä lisää kuolemanriskiä. CKD:n riski kasvaa iän myötä ja sitä pidetään ikääntymisenä [2].

Napsauta tästä saadaksesi lisätietoja

miten cistanche suojaa hermostoa ikääntymisen estämiseksi

KYSY LISÄTIETOJA:

wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950

Viimeisten 20 vuoden aikana yhä useampi kliinisen ja perustutkimuksen todiste osoittaa, että Klotho, jota kutsutaan "ikääntymistä vastaan"-geenillä on korkein ilmentymistasomunuaiskudosta[1]. SisäänCKDpotilailla ja eläinmalleilla Klotho-taso laski ja siihen liittyi munuaistenriittämättömyyttä, Klotho-puutteellisilla hiirillä ja CKD-potilailla oli samanlaisia ​​oireita, mikä osoittaa, että Klotho liittyy läheisesti CKD:n patogeeniseen mekanismiin[3]. Lisäksi lisätutkimukset osoittivat, että Klotho ei ole vain CKD:n varhainen vaihe, vaan se on myös mahdollinen terapeuttinen kohde CKD:lle[4].

Siksi tämä artikkeli keskittyy Klothon mekanismiinCKDja sen ekstrarenaaliset komplikaatiot ja tutkii sen molekyylibiologista mekanismiakrooninen munuaissairaus. 1. Klothon rakenne, toiminta ja ilmentyminen munuaisessa Klotho sijaitsee ihmisen kromosomissa 13 (13q12), mukaan lukien 5 eksonia ja 4 intronia, kokonaispituus 50 kb, ja Klothon koodaama -Klotho-proteiini on tyyppiä. I yksikanavainen transmembraaninen glykoproteiini, jonka molekyylipaino on 130 kDa [1]. Klotho-proteiinilla on kaksi muotoa: kalvotyyppi ja erittyvä tyyppi, ja erittyneen tyypin pitoisuus on korkeampi kuin kalvotyypin.

Klothoa voidaan ilmentää erilaisissa kudoksissa, kutenmunuainen, aivot ja lisäkilpirauhanen, ja ilmentymispitoisuus munuaisissa on korkein verrattuna muihin elimiin; seerumin Klotho-taso rotilla, joilla on molemminpuolinen nefrektomia, on laskenut merkittävästi, mikä osoittaa, että munuainen on Klothon päälähdeelin, ja Klotho ekspressoituu pääasiassa proksimaalisissa ja distaalisissa tubulusepiteelisoluissa [5]. Klothon poisto hiirten munuaistiehyiden epiteelisoluissa ei voi johtaa ainoastaan ​​Klothon ilmentymistason merkittävään laskuun, vaan myös kliiniset ilmenemismuodot ovat samanlaisia ​​kuin hiirillä, joilla Klotho on systemaattisesti poistunut. Normaaleissa fysiologisissa olosuhteissa munuainen ei ole vain pääsäätelijä Klothon tason ylläpitämiseksi. Elimet ja voivat poistaa sen verestä virtsaan[6-7], osallistua Klothon hajoamiseen ja aineenvaihduntaan sekä ylläpitää Klothon dynaamista tasapainoa.

Klothon mekanismi ja merkitys CKD:ssä

Klothon lisääminen tai eksogeenisen Klotho-proteiinin antaminen voi parantaa munuaisten toimintaa ja vähentää munuaisvaurion astetta. Villityypin hiiriin verrattuna Klotho-puutteellisilla hiirillä on vakavampi munuaisvaurio, CKD:n nopeampi eteneminen ja suurempi fibroosi [8]. Nämä tutkimukset ovat vahvistaneet, että Klotholla on munuaissuojaus. Klassisen "ikääntymistä estävän" vaikutuksen lisäksi kalvotyyppinen Klotho toimii pääasiassa fibroblastien kasvutekijänä 23 (FGF23)

Klothon rinnakkaisreseptorit osallistuvat kalsiumin ja fosforin aineenvaihdunnan säätelyyn ja ylläpitävät mineraalien homeostaasia[9]; kalsiumin ja fosforin aineenvaihdunnan säätelyn lisäksi erittyvä Klotho toimii myös verisuonten kalkkeutumisen, fibroosin, antioksidanttistressin, tulehduksen estämisen, solujen apoptoosin ja muiden solujen suojatoimintojen estäjinä.

1. Klotho osallistuu mineraaliaineenvaihduntaan ja estää verisuonten kalkkeutumista

CKD aiheuttaa usein mineraaliaineenvaihdunnan häiriöitä, jotka johtavat CKD-mineraali- ja luuhäiriöihin (CKD-MBD) ja verisuonten kalkkeutumiseen. CKD-MBD aiheuttaa Klothon vähenemisen varhaisessa vaiheessa ja jopa stimuloi verisuonten osteoblastien transformaatiota lisäämällä luusolujen erittymistä proteiineja, mikä indusoi verisuonten kalkkeutumista. Kalkkiutuminen [10].

Siksi Klothon korjaaminen ja mineraalien homeostaasin ylläpitäminen ei hyödytä ainoastaan ​​luu- ja mineraaliaineenvaihduntaa, vaan myös lievittää sydän- ja verisuonisairauksia ja parantaa elämänlaatua kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla.loppuvaiheen munuaissairaus(ESRD). Kloton puutos voi vaikuttaa mineraalien aineenvaihduntaan seuraavilla tavoilla.

(1) Hyperfosfatemia: Hyperfosfatemiaa esiintyy laajalti potilailla, joilla on ESRD, ja se on CKD-MBD:n tärkein patogeeninen tekijä ja myös pääasiallinen syy verisuonten kalkkeutumisen etenemiseen. Klotho-puutteellisilla hiirillä on vaikea hyperfosfatemia, kun taas Klothoa yli-ilmentävillä hiirillä on vähentynyt seerumin fosfaatti [1]. Klotho-proteiinin ja mRNA:n ilmentyminen normaaleissa fosforipitoisella ruokavaliolla ruokittujen hiirten munuaisissa väheni merkittävästi, kun taas vähäfosforisella ruokavaliolla ruokittujen hiirten munuaisissa

Ruokavalion Klotho-alatyypin hiiret voivat osittain palauttaa Klotho-ekspression [11]. Yllä olevat tutkimukset osoittavat, että Klotholla on säätelevä rooli fosfaattihomeostaasissa, ja Klotho-puutos voi olla osallisena hyperfosfatemian kehittymisessä. Samalla Klotho-puutos vähentää fosfaatin erittymistä virtsasta, mikä nopeuttaa veren fosforin kertymistä kroonisessa sairaudessa. Mitä korkeampi seerumin fosforitaso, sitä suurempi on pehmytkudosten kalkkiutuminen.

(2) Nosta FGF23:n tasoa: Klotho ja FGF23 ovat nousevia tekijöitä CKD-MBD:ssä. FGF23 on fosforyloitu proteiini, joka ylläpitää fosfaatin metabolista tasapainoa olemalla vuorovaikutuksessa Klothon, lisäkilpirauhashormonin (PTH) ja 1,25-(OH)2-VitD3:n[12] kanssa. Klotho-puutteellisilla hiirillä on erittäin korkeat seerumin FGF23-tasot, ja Klotho voi olla FGF23:n negatiivinen säätelijä.

Kokeet osoittivat myös, että FGF23:n toiminta heikkeni merkittävästi, kun Klotho puuttui [13]. Viimeaikaiset tiedot osoittavat, että FGF23:n ja sydämen uudelleenmuodostumisen välinen suhde riippuu Klothosta, ja FGF23:n yhteys sydämen hypertrofiaan ja fibroosiin on ilmeinen vain Klothon puuttuessa [7]. Tehostettuna rinnakkaisreseptorina kalvotyyppinen Klotho edistää endokriinisen FGF23:n ja FGFR:n yhdistelmää muodostamalla Klotho/FGF-reseptori (FGFR)/FGF23-kompleksin ja aktivoi sitten FGF-signaalin välitysreitin kohde-elimissään[12,14 ]. CKD:ssä seerumin FGF23-taso nousee aikaisemmin kuin fosfaatti, ja tutkimukset ovat osoittaneet, että se liittyy läheisesti ureemiseen kardiomyopatiaan[15]. Spekuloidaan, että FGF23:a ei voida käyttää vain biomarkkerina CKD:n varhaisessa diagnosoinnissa, vaan myös sydän- ja verisuonitautien markkerina potilailla, joilla on CKD ja ESRD. ja kuolleisuuden ennustajat.

(3) D-vitamiinin puutos: alhainen 1,25-(OH)2-VitD3 on

Se on yksi tärkeimmistä mineraalien aineenvaihdunnan häiriöiden tekijöistä, ja sen katsotaan usein johtuvan kroonisesta munuaistaudista aiheutuvasta luusairaudesta ja sekundaarisesta hyperparatyreoosista. Kuitenkin Klotho-poistohiirillä FGF23-Klotho-akselin inaktivointi johtaa 1 -hydroksylaasin lisääntyneeseen ilmentymiseen, mikä johtaa kohonneisiin seerumin aktiivisen D-vitamiinin tasoihin, mikä viittaa siihen, että Klotho-puutos häiritsee 1 -hydroksylaasia Negatiivinen palautesäätely aktiivisen D-vitamiinin ja aktiivisen D-vitamiinin välillä ja sitten

Liian korkea aktiivinen D-vitamiini on tärkein syy epänormaaliin veren fosforiin ja pehmytkudosten kalkkeutumiseen Klotho-puutteellisilla hiirillä[16-17].

(4) Sekundaarinen hyperparatyreoosi: Sekundaarinen hyperparatyreoosi on yleinen kroonisen taudin ja ESRD:n komplikaatio. Fysiologisissa olosuhteissa FGF23 vaikuttaa lisäkilpirauhasen FGFR:ään ja koreseptoriin Klothoon, estää lisäkilpirauhashormonin erittymistä ja ylläpitää kalsiumin ja fosforin homeostaasia[18].

Tutkimuksessa havaittiin, että sekundaarista hyperparatyreoosia sairastavien potilaiden seerumin FGF23-taso oli merkittävästi korkeampi kuin terveillä ihmisillä, kun taas Klothon taso oli merkittävästi alhaisempi. Lisäkilpirauhasen poiston jälkeen FGF23:n, PTH:n, kalsiumin ja fosforin tasot alkoivat laskea, ja myös Klotho-taso laski ensimmäisenä leikkauksen jälkeisenä päivänä, mutta osoitti sitten negatiivista palautetta [19]. Klotho voi suoraan tai epäsuorasti estää PTH:n synteesiä ja eritystä ja osallistua hyperparatyreoosin esiintymiseen ja kehittymiseen.

2. Klotho estää munuaisfibroosia

Munuaisfibroosi on yleinen CKD:n patologinen ilmentymä. ovat tutkimukset osoittaneet, että munuaisten interstitiaalisen fibroosin (RIF) eläinmallissa yksipuolisen virtsanjohtimen tukkeuma (UUO) aiheuttama Klotho RIF voi pahentua virtsanjohtimeen saavuttamisen puutteen vuoksi, kun taas RIF-aste Klotho-siirtogeenisissä eläimissä on merkittävästi pienempi[ 20-21]; eksogeenisen Klotho-proteiinin antaminen voi myös vähentää RIF:ää UUO-eläimissä[22]. In vitro -kokeet osoittivat myös, että Klotho voi estää fibrogeenisten tekijöiden tuotantoa munuaisten tubulusepiteelisoluissa, endoteelisoluissa ja interstitiaalisissa fibroblasteissa ja vähentää solunulkoisen matriisin synteesiä ja erittymistä [23]. Klotho voi estää erilaisia ​​signaalinsiirtoja

Reno-suojausreitti fibroosia vastaan.

(1) Transformoivan kasvutekijän 1 (TGF- 1) signaalireitti: Klotho estää TGF- 1:n ilmentymistä hiirillä, joilla on UUO:n aiheuttama munuaisfibroosi, ja TGF- 1 vähentää myös Klotho munuaisten epiteelisoluissa. Tutkimuksissa on havaittu, että erittynyt Klotho voi sitoutua suoraan tyypin II TGF- 1-reseptoriin ja siten estää munuaisfibroosia estämällä TGF- 1[24]:n aktiivisuutta.

(2) Wnt/-catenin-signalointireitti: Tutkimuksissa on havaittu, että Klothon pelkistyminen voi aktivoida Wnt/-cateniinin välittämän fibroosireitin, ja Klotho voi yhdistyä Wnts:n eri komponenttien, kuten Wnt1, Wnt4 ja Wnt7a, kanssa ja vaikuttaa Wnt-reittinä. Kilpailevat antagonistit, jotka estävät

Wnt-aktivaatio ja -kateniinin tuman siirto, mikä estää munuaisten

Fibroosin rooli [21].

(3) Angiotensiini II (Ang II): Ang II säätelee munuaisfibroosia lisäämällä muiden tekijöiden, kuten TGF-, sidekudoskasvutekijän, plasminogeeniaktivaattorin estäjän 1, tuumorinekroositekijän ja tumatekijän KB (NF) ilmentymistä. -κB)[25]. Tutkimukset ovat osoittaneet, että Ang II:n aiheuttama munuaisvaurio estää Klothon ilmentymistä, kun taas Klothon ilmentyminen voi lievittää Ang II:n aiheuttamaa munuaisvauriota.

(4) Ekstrasellulaarinen signaalisäädelty kinaasi (ERK) 1/2-p38-signalointireitti: viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että eksogeeninen Klotho vähentää korkean glukoosin aiheuttamaa fibronektiiniä ja solujen hypertrofiaa ERK1/2-p38-kinaasisignaloinnin kautta Reittiä, mikä indusoi diabeettisen nefropatian in vitro -vauriota[23], Klotho-proteiinin antaminen voi hallita perusfibroblastikasvutekijän 2-indusoitua munuaisfibroosia[26].

3. Klotho säätelee oksidatiivista stressiä munuaiskudoksessa

Elimistön aineenvaihdunnan tuottamat reaktiiviset happilajit voivat aiheuttaa soluvaurioita, mikä on yksi tärkeimmistä munuaissairauden patogeneesistä. Kronitautia sairastavilla potilailla on myös voimakas oksidatiivinen stressivaste, vaikka Klotho on vähentynyt. Klotho voi lievittää oksidatiivisen stressin aiheuttamaa solujen vanhenemista ja apoptoosia endoteelisoluissa. Kliinisessä tutkimuksessa, johon osallistui 282 diabeettista nefropatiaa sairastavaa potilasta, havaittiin, että seerumin Klotho-taso diabeettista nefropatiaa sairastavilla potilailla oli alhaisempi kuin kontrolliryhmässä, kun taas lipidiperoksidin 8-isomeerinen prostaglandiini oli merkittävästi korkeampi, ja nämä kaksi olivat negatiivisia. korreloi[27]; Poikkileikkaustutkimus 78 peritoneaalidialyysipotilaalla osoitti myös, että seerumin Klotho-tasot korreloivat negatiivisesti oksidatiivisen stressin kanssa [28]. Eläinkokeet ovat osoittaneet, että hapettimet voivat vähentää Klothon ilmentymistä ja aiheuttaa soluvaurioita; Klothon yli-ilmentyminen hapettuu

Stressivaste väheni merkittävästi, ja siihen liittyi mangaani-superoksididismutaasin (Mn-SOD) ilmentymisen lisääntyminen ja DNA:n oksidatiivisen vauriomarkkerin 8-hydroksidioksiguanosiinin[20] ilmentymisen väheneminen, mikä viittaa siihen, että Klotho-ekspressio edistää reaktiivisten happilajien aktivoitumista. Aineen tuotanto ja oksidatiivinen stressivaste. Insuliini/insuliinin kaltaisen kasvutekijä 1 -reitin lisäksi Klothon antioksidanttivaikutuksen mekanismi voi liittyä myös signalointireitteihin, kuten erytropoietiinireseptoreihin[29]. Toinen tutkimus osoitti, että Klothon apoptoottiset ja ikääntymistä estävät vaikutukset ihmisen napalaskimon verisuonten endoteelisoluissa (HUVEC) voivat välittyä mitogeenin aktivoiman proteiinikinaasin/solunulkoisen signaalin säätelemän kinaasireitin kautta, ja Klotho aktivoi syklisen adenofosfaatin. Mn-SOD:n indusoi glykosidi (cAMP)/proteiinikinaasi A (PKA) -reitti, mikä saa aikaan antioksidanttisen vaikutuksen HUVEC:ssä[30]. Lisäksi Klotho voi myös heikentää Ang II:n aiheuttamaa oksidatiivista vauriota ja apoptoosia verisuonten sileissä lihassoluissa stimuloimalla cAMP/PKA-välitteistä nikotiiniamidiadeniinidinukleotidifosfaattioksidaasi 2 -proteiinin ilmentymisen estoa [31].

4. Klotho estää munuaisten tulehdusvastetta

Munuaisten vajaatoiminnassa CKD:n tulehdusta edistävät tekijät lisääntyvät vähitellen, mukaan lukien IL-6, kasvainnekroositekijä jne., ja Klothon väheneminen liittyy läheisesti tulehdusvasteeseen. Diabeettisen nefropatian eläinmalleissa Klotho-deleetio voi edistää tulehdusvälittäjien, kuten IL-6, IL-8 ja tuumorinekroositekijän tuotantoa munuaiskudoksessa, ja pahentaa munuaisten tulehdusvastetta; Klotho-siirtogeeninen eläimen munuaiskudoksen tulehdusvaste ja tulehdus Elatusaine vähenee merkittävästi [29]. Kliinisissä tutkimuksissa havaittiin myös, että CKD-potilaiden seerumin Klotho-tasot laskivat, mihin liittyi tulehdusmerkkiaineiden, kuten IL-6, IL-18, kasvainnekroositekijä jne., lisääntynyt ilmentyminen, ja välillä oli negatiivinen korrelaatio. Klotho ja tulehdusmerkit[32].

Klothon anti-inflammatorinen mekanismi saattaa liittyä NF-KB:n välittämän tulehdusvasteen estämiseen, ja NF-KB on tärkeä transkriptiotekijä tulehdusvasteessa. Tutkimus osoitti, että Klothon ja NF-κB[33] välillä on kaksisuuntainen suhde, eli Klotho voi estää tulehdusvasteita ja tulehdusvälittäjät voivat myös säädellä Klothon ilmentymistä. Klotho voi edelleen estää NF-KB:n aktivaatiota estämällä p65-fosforylaatiota, mikä estää tulehduksellisten välittäjien transkription [13]. Klotho voi myös estää retinoiinihapolla indusoituvan geenin I välittämän tulehdusvasteen [34]. Siksi Klotho voi toimia anti-inflammatorisena modulaattorina munuaisissa.

5. Klotho estää munuaissolujen apoptoosia. Klothon lisääntynyt ilmentyminen voi estää solujen apoptoosia.

Klotho-deleetio voi sitä vastoin edistää munuaistiehyiden epiteelisolujen apoptoosia. Nefrotoksisen akuutin munuaisvaurion hiirimallissa Klothon ilmentyminen väheni ja tuumorinekroositekijään liittyvä heikko apoptoosin indusoija estettiin[35], ja eksogeenisen Klotho-proteiinin lisäys saattoi estää munuaistiehyiden epiteelisolujen indusoitumista apoptoosista. kirjoittanut UUO[22]. Klotho voi estää haimasolujen apoptoosia ja vaikuttaa korkeaan glukoosiin ja muihin tekijöihin.

Se voi estää munuaisten tubulusepiteelisolujen apoptoosia[36]. Klotho voi myös vähentää solujen vanhenemista ja oksidatiivisen stressin aiheuttamaa apoptoosia endoteelisoluissa. Banerjee et ai. [37] osoitti, että Klothon apoptoosia estävä mekanismi voidaan saavuttaa säätelemällä endoplasmista retikulumin stressiä. Vielä on tutkittava, voiko Klotho estää apoptoosia muiden reittien kautta.

Yhteenveto ja näkymät

Tutkimuksen syvenemisen myötä Klothon fysiologisia toimintoja on jatkuvasti löydetty, ja sitä arvellaan voivan käyttää herkänä biomarkkerina munuaissairauksien ja niihin liittyvien sairauksien varhaisessa diagnosoinnissa ja ennusteen arvioinnissa. uutena hoitomenetelmänä. Teoriassa eksogeenisen Klotho-proteiinin täydentäminen tai Klothon ilmentymisen säätely in vivo voi suojata munuaisten toimintaa, viivyttää CKD:n etenemistä ja parantaa komplikaatioita. Vaikka joitain toimintoja on selvitetty, Klothon tarkkoja fysiologisia rooleja ja molekyylitoimintoja ei ole täysin selvitetty. Suurin osa nykyisestä tutkimuksesta rajoittuu eläinkokeisiin. Klothon tehoa ja turvallisuutta ihmisen kroonisen munuaistaudin hoidossa on edelleen tarkistettava tiukan kliinisen tutkimuksen avulla. Jatkossa parempi ymmärrys molekyylimekanismeista, joilla Klotho hoitaa munuaissairauksia ja ehkäisee sydän- ja verisuonitauteja, auttaa uusien hoitostrategioiden kehittämisessä.