A Nox2 szerepe a CNI által kiváltott vesefibrózisban (Nox2)

Kalcineurin-gátlók (CNI-k) és vesefibrózis. A CNI-k, beleértve a CsA-t és a takrolimuszt, a szilárd szervátültetések fenntartó immunszuppressziójának sarokkövei. Ezek a gyógyszerek annyira hatékonyak, hogy az újabb generációs CNI-k, például a Voclosporin (Isotechnika Pharma, Inc, Edmonton, Alberta) fejlesztés alatt állnak. Immunszuppresszív szerepüket a kalcineurin, egy szerin-foszfatáz aktivitásának gátlása révén töltik be, amely általában defoszforilálja az aktivált T-sejtek nukleáris faktorát (NFAT). A defoszforilált NFAT áttelepül a sejtmagba, és indukálja az interleukin-2 transzkripcióját, amely egy fontos citokin a T-limfociták aktiválásához és proliferációjához.

A transzplantációban és számos autoimmun betegségben kifejtett jótékony hatásaik ellenére a CNI-k klinikai alkalmazását korlátozza krónikus nefrotoxicitásuk. Ez jelentős közegészségügyi problémát jelent, mivel a krónikus CNI nefrotoxicitás 10 éves előfordulási gyakorisága 100% a vesetranszplantált betegeknél. Hasonlóképpen, a krónikus CNI nefrotoxicitás a domináns kiváltó tényező a veseelégtelenség kialakulásában nem vese szervátültetett betegeknél. Ebben a csoportban az ESRD 5 éves kockázata 7-21% között van, és négyszer nagyobb halálozási kockázattal jár. A krónikus CNI nephrotoxicitás kóros jellemzői közé tartozik a progresszív és irreverzibilis intersticiális fibrózis, tubuláris atrófia és az arterioláris hialin változása. A de novo vagy progresszív arterioláris hyalin megvastagodás (AH) a krónikus CNI nephrotoxicitás legpatognomikusabb elváltozása. Ez az elváltozás az endothel- és simaizomsejtek vakuolizációjából, valamint az arteriola falában gócos vagy körkörös csomós fehérjelerakódásokból áll, amelyek általában a nekrotikus simaizomsejteket helyettesítik, és végül szűkítik az ér lumenét. Ez az arteriolopathia fontos a fibrózis kialakulásához. A fibrózis jellemzően "csíkos mintát" követ a velőtől a kéregig, és a tubuláris epiteliális sejtekben a citoplazma vakuolizációjához kapcsolódik.

Bár a takrolimusz jobb a CsA-nál a graft túlélésében és a vesetranszplantáció során az akut kilökődés megelőzésében, ezeknek a gyógyszereknek az egyéni nefrotoxicitási profilja hasonló. Sejt- és molekuláris szinten a CNI-k mátrix felhalmozódást és EMT-t eredményeznek a TGF-béta1 függő és független útvonalakon keresztül. Az EMT egy fontos profibrotikus folyamat és a natív és transzplantált vesefibrózis helyettesítő markere. A TGF-béta1 az elsődleges citokin, amely elindítja és fenntartja az EMT-t a jelátviteli útvonalak és a transzkripciós szabályozók, például a Smad 2/3 molekulák aktiválásával. Az EMT során a tubuláris epiteliális sejtek miofibroblasztokká alakulnak át lépcsőzetes folyamaton keresztül, amely magában foglalja a sejt-sejt adhéziós molekulák elvesztését (pl. E-cadherin) és a mezenchimális markerek de novo expressziója (pl. alfa-SMA). Ezeket az eseményeket a tubuláris bazális membrán megsértése, sejtmigráció és fibroblaszt invázió követi az interstitiumban, profibrotikus molekulák, köztük kollagén és fibronektin termelődésével. A CNI-indukált EMT-t és a fibrózist szabályozó molekuláris mechanizmusok jobb megértése megnyitja az utat az antifibrotikus stratégiák kidolgozásához.

A vesefibrózis objektív értékelése in vivo kulcsfontosságú lépés ebbe az irányba. Ezt a közelmúltban a vese allograft fibrózisának kvantitatív értékelésével érték el a Sirius Red számítógépes digitális elemzésével. Ezek a vizsgálatok azt mutatták, hogy a fibrózis a hosszú távú vese allograft működésének és elvesztésének prognosztikai mutatója. Ennek a technológiának a szerepe a krónikus CNI-toxicitásban szenvedő betegek kimenetelének előrejelzésében azonban nem ismert.

CNI-k és vesehipoxia. A felhalmozódó bizonyítékok arra utalnak, hogy a krónikus tubulointersticiális hipoxia a végső stádiumú vesebetegség végső közös útja. A CNI-k csökkent nitrogén-monoxid (NO) termelést és biohasznosulást eredményeznek, ami csökkent értágulathoz, valamint ellentétes érszűkülethez és hipoxiához vezet. Krónikus környezetben a CNI által közvetített arteriolopathia és az arteriola lumen szűkülete hozzájárul a csíkos intersticiális fibrózis kialakulásához, a peritubuláris kapillárisok elvesztéséhez, tubuláris atrófiához és glomeruláris sclerosishoz. A tubulointersticiális kompartment hipoxiája viszont szabad gyökök vagy reaktív oxigénfajták (ROS) képződéséhez vezethet, ami sejtsérülést és sejthalált okozhat, elősegíti az EMT-t és a vesefibrózist, ördögi kört indítva el, amely végstádiumú vesebetegséghez vezet. .

A CNI által kiváltott vese hipoxiát eredményező sejtes és molekuláris mechanizmusok jobb megértése olyan diagnosztikai és kezelési stratégiák kidolgozásához vezetne, amelyek késleltetik vagy megakadályozzák a CNI által kiváltott vesefibrózist. Az intrarenális oxigenizációval foglalkozó vizsgálatok egyik fő korlátja a nem invazív technológiák hiánya a vesében lévő oxigén biológiai hozzáférhetőségének meghatározására és monitorozására. A vér oxigénszinttől függő MRI vagy BOLD MRI egy innovatív képalkotó módszer, amely endogén kontrasztanyagként dezoxihemoglobint használ a szöveti oxigén biológiai hozzáférhetőségének meghatározására. A paramágneses dezoxihemoglobin és a T2 relaxáció közötti kapcsolatot először 1982-ben mutatták ki. Ezt a technikát a közelmúltban, többek között csoportunk is alkalmazta a vesén belüli oxigén biológiai hozzáférhetőségének felmérésére natív és transzplantált vesebetegségben szenvedő betegeknél.

Most javasoljuk ennek a technológiának a használatát az intrarenális oxigenizáció monitorozására krónikus CNI-toxicitásban szenvedő betegeknél. Javasoljuk továbbá a BOLD MRI és a vese hipoxia molekuláris értékelésének kombinálását. A Hypoxia Inducible Factor one alfa egy oxigénválaszrendszer, amelyet a közelmúltban a vese hipoxia molekuláris markereként használnak. A HIF molekulákat fehérje szinten oxigénfüggő enzimek szabályozzák, így lehetővé teszik a szöveti hipoxia kimutatását. Például a vese allograftban a HIF-1alfa festődés és a klinikai/szubklinikai kilökődés közötti erős korreláció arra utal, hogy a hipoxia szerepet játszik az immunmediált vesekárosodás patogenezisében, és hogy a HIF-1 alfa immunhisztokémia javíthatja az akut kilökődés specifikus diagnózisát. .

A pimonidazol a hipoxia molekuláris biomarkere is, amely in vivo leadása után 10 Hgmm alatti oxigénfeszültségnél tiolcsoportokhoz kötődik, és a kereskedelemben kapható antipimonidazol antitestekkel láthatóvá válik. Ez egy kicsi, hatékony és nem mérgező sugárérzékenyítő, amelyet hipoxia markereként használnak a méhnyak, a fej és a nyak humán laphámsejtes karcinómáira. A vesében pimonidazol festést alkalmaztak a szöveti hipoxia vizsgálatára a krónikus vesebetegség és az akut CNI nefrotoxicitás kísérleti modelljeiben. A BOLD MRI, a HIF-1 alfa és a pimonidazol szerepét a krónikus CNI által kiváltott hipoxia mechanizmusának értékelésében nem értékelték.

CNI-k és Nox2. A CsA egy prooxidáns molekula, amint azt olyan kísérleti vizsgálatok is alátámasztják, amelyek arra utalnak, hogy az E-vitamin gátolja a CsA által kiváltott lipidperoxidációt és a vesekárosodást. Hasonlóképpen, a kataláz, egy enzim, amely a reaktív hidrogén-peroxidot (H2O2) specifikusan H2O-ra és O2-re bontja, és a ROS megkötőjeként működik, csökkenti a CsA-hoz kapcsolódó vese tubuláris epiteliális sejtek öregedését. Ezenkívül a CsA-nak kitett patkány proximális tubuláris epiteliális sejtek intracelluláris ROS-t és lipidperoxidációs termékeket halmoznak fel, valamint egy megváltozott glutation-redox állapotot. A CNI által kiváltott ROS képződést szabályozó molekuláris mechanizmusok azonban továbbra is tisztázatlanok.

Eredeti nevén gp91phox, a Nox2 a klasszikus fagocita NADPH-oxidáz, egy olyan enzim, amely természetesen részt vesz az immunválaszban, beleértve az "oxidatív robbanást". A Nox2 egyben az eredetileg azonosított példa egy olyan rendszerre, amely ROS-t generál az enzim elsődleges funkciójaként, nem pedig melléktermékként, mint a mitokondrium vagy a peroxiszómák. Ez egyike a hét jelenleg ismert Nox izoformának, konstitutívan kapcsolódik a transzmembrán stabilizáló fehérjéhez, a p22phoxhoz, és működéséhez a p47phox, p67phox és p40phox citoszol komponensek toborzását igényli.

Összefoglalva, a CNI-k, a kilökődés elleni terápiák gerincét szintén profibrotikus molekulák alkotják, ami megnehezíti az immunszuppresszió és a hosszú távú eredmények hatékony kezelését. Olyan kutatási tanulmányokat ismertetünk, amelyek szigorúan értékelik a Nox2 szerepét a CNI által kiváltott vesefibrózisban. Emellett kortárs és kiegészítő klinikai és transzlációs stratégiákat javasolunk a Nox2 aktivitást szabályozó molekuláris mechanizmusok vizsgálatára a CNI által közvetített fibrogenezis során. Sikeres tanulmányaink eredményei jelentős előrelépést jelentenek olyan új diagnosztikai, monitorozási és kezelési lehetőségek kidolgozásában, amelyek célja az immunszuppresszáns terápia káros hatásai ellensúlyozása és a szervátültetések hosszú távú veseeredményeinek javítása.