CNI誘発性腎線維症におけるNox2の役割 (Nox2)

カルシニューリン阻害剤 (CNI) と腎線維症。 CsA およびタクロリムスを含む CNI は、固形臓器移植における維持免疫抑制の基礎です。 これらの薬剤は非常に効果的であるため、ボクロスポリン (Isotechnika Pharma, Inc, Edmonton, Alberta) などの新しい世代の CNI が開発中です。 それらは、通常活性化 T 細胞の核因子 (NFAT) を脱リン酸化するセリンホスファターゼであるカルシニューリンの活性を阻害することにより、免疫抑制の役割を果たします。 脱リン酸化された NFAT は核内を移動し、T リンパ球の活性化と増殖に重要なサイトカインであるインターロイキン 2 の転写を誘導します。

移植および多くの自己免疫疾患における有益な作用にもかかわらず、CNI の臨床使用は慢性腎毒性によって制限されています。 慢性 CNI 腎毒性の 10 年間の発生率は腎移植レシピエントでは 100% であるため、これは重大な公衆衛生上の問題を表しています。 同様に、慢性 CNI 腎毒性は、腎以外の臓器移植レシピエントにおける腎不全の主要な原因因子です。 このグループでは、ESRD の 5 年リスクは 7 ～ 21% の範囲であり、4 倍の死亡リスクと関連しています。 慢性 CNI 腎毒性の病理学的特徴には、進行性かつ不可逆的な間質性線維症、尿細管萎縮、および細動脈ヒアリン変化が含まれます。 de novo または進行性の細動脈ヒアリン肥厚 (AH) は、慢性 CNI 腎毒性の最も特徴的な病変です。 この病変は、内皮および平滑筋細胞の空胞化と、細動脈壁の局所的または円形の塊状のタンパク質沈着からなり、通常は壊死した平滑筋細胞に取って代わり、最終的に血管内腔を狭めます。 この動脈障害は、線維症の発症にとって重要です。 通常、線維症は髄質から皮質まで「縞模様」に従い、尿細管上皮細胞の細胞質の空胞化に関連しています。

タクロリムスは移植片の生存率を改善し、腎移植における急性拒絶反応を防止する点で CsA よりも優れていますが、これらの薬物の個々の腎毒性プロファイルは類似しています。 細胞および分子レベルでは、CNI は TGF-beta1 依存および非依存経路を介してマトリックスの蓄積と EMT をもたらします。 EMT は、重要な線維化促進プロセスであり、ネイティブおよび移植腎線維症の代理マーカーです。 TGF-beta1 は、シグナル伝達経路と Smad 2/3 分子などの転写調節因子を活性化することにより、EMT を開始および維持する主要なサイトカインです。 EMTの間、尿細管上皮細胞は、細胞間接着分子の喪失を伴う段階的なプロセスを通じて筋線維芽細胞に変換されます（例 E-カドヘリン) および間葉系マーカーの de novo 発現 (例: α-SMA)。 これらのイベントに続いて、尿細管基底膜の破壊、細胞移動、間質への線維芽細胞の浸潤が起こり、コラーゲンやフィブロネクチンなどの線維化促進分子が産生されます。 CNI 誘発 EMT と線維症を調節する分子メカニズムをよりよく理解することは、抗線維化戦略の開発への道を開くでしょう。

インビボでの腎線維症の客観的評価は、この方向への重要なステップです。 これは最近、シリウスレッドのコンピューター化されたデジタル分析を使用した腎同種移植片線維症の定量的評価によって達成されました。 これらの研究は、線維症が長期の腎臓同種移植片の機能と損失の予後指標であることを示しました。 ただし、慢性 CNI 毒性患者の転帰を予測する上でのこの技術の役割は不明です。

CNIおよび腎性低酸素症。 蓄積された証拠は、慢性的な尿細管間質性低酸素症が末期腎疾患への最終的な一般的な経路であることを示唆しています。 CNI は、一酸化窒素 (NO) の産生とバイオアベイラビリティの低下をもたらし、それによって血管拡張の低下と無敵の血管収縮および低酸素症を引き起こします。 慢性的な状況では、CNI を介した動脈障害と細動脈内腔の狭小化が、縞模様の間質性線維症の発症、尿細管周囲毛細血管の喪失、尿細管萎縮、および糸球体硬化症の原因となります。 次に、尿細管間質コンパートメントの低酸素症は、フリーラジカルまたは活性酸素種（ROS）の形成につながり、細胞の損傷と死を引き起こし、EMTと腎線維症を促進し、最終段階の腎疾患に至る悪循環を引き起こします。 .

CNI 誘発性腎低酸素症を引き起こす細胞および分子メカニズムをよりよく理解することは、CNI 誘発性腎線維症を遅延または予防する診断および治療戦略の開発につながるでしょう。 腎内酸素化に対処する研究の主な制限は、腎臓内の酸素のバイオアベイラビリティを定量化および監視するための非侵襲的技術の欠如です。 血中酸素レベル依存 MRI または BOLD MRI は、デオキシヘモグロビンを内因性造影剤として使用して、組織の酸素バイオアベイラビリティを決定する革新的なイメージング方法です。 常磁性デオキシヘモグロビンと T2 緩和の関係は、1982 年に初めて実証されました。 この技術は、私たちのグループを含め、ネイティブおよび移植腎疾患患者の腎内酸素バイオアベイラビリティを評価するために最近使用されました。

現在、慢性 CNI 毒性患者の腎内酸素化のモニタリングにこの技術を使用することを提案しています。 さらに、BOLD MRI と腎低酸素症の分子評価を組み合わせることをお勧めします。 低酸素誘導因子 1 アルファは、最近腎低酸素症の分子マーカーとして使用されている酸素応答システムです。 HIF 分子は、酸素依存性酵素によってタンパク質レベルで調節されているため、組織の低酸素状態を検出できます。 たとえば、腎臓同種移植片では、HIF-1α 染色と臨床的/潜在的拒絶反応との間の強い相関関係は、低酸素症が免疫介在性腎障害の病因に関与していること、および HIF-1α 免疫組織化学が急性拒絶反応の特定の診断を強化できることを示唆しています。 .

ピモニダゾールは、in vivo で送達されると、10 mmHg 未満の酸素圧でチオール基に結合し、市販の抗ピモニダゾール抗体で可視化される低酸素症の分子バイオマーカーでもあります。 これは、子宮頸部、頭頸部のヒト扁平上皮癌の低酸素マーカーとして使用される、小さくて効果的で非毒性の放射線増感剤です。 腎臓では、ピモニダゾール染色を使用して、慢性腎疾患および急性 CNI 腎毒性の実験モデルにおける組織低酸素を調べています。 BOLD MRI、HIF-1 アルファ、ピモニダゾールの慢性 CNI 誘発性低酸素症のメカニズムの評価における役割は評価されていません。

CNI と Nox2。 CsA は、ビタミン E が CsA 誘導性脂質過酸化および腎損傷を阻害することを示唆する実験的研究によって裏付けられているように、酸化促進分子です。 同様に、反応性過酸化水素 (H2O2) を H2O と O2 に特異的に分解し、ROS のスカベンジャーとして機能する酵素であるカタラーゼは、CsA 関連腎尿細管上皮細胞の老化を減少させました。 さらに、CsA にさらされたラット近位尿細管上皮細胞は、グルタチオン酸化還元状態の変化とともに、細胞内 ROS および脂質過酸化生成物を蓄積します。 ただし、CNI による ROS の生成を調節する分子メカニズムは不明のままです。

もともと gp91phox と名付けられた Nox2 は、「酸化的バースト」を含む免疫応答に自然に関与する酵素である、古典的な食作用 NADPH オキシダーゼです。 Nox2 は、ミトコンドリアやペルオキシソームのような副産物としてではなく、酵素の主要な機能として ROS を生成するシステムの最初に同定された例でもあります。 これは、現在知られている 7 つの Nox アイソフォームの 1 つであり、膜貫通安定化タンパク質 p22phox と構成的に関連しており、機能のために細胞質成分 p47phox、p67phox、および p40phox の動員を必要とします。

要約すると、抗拒絶療法のバックボーンである CNI も線維化促進分子であり、免疫抑制と長期転帰を効果的に管理することを困難にしています。 CNI 誘発性腎線維症における Nox2 の役割を厳密に評価する調査研究の概要を説明します。 さらに、CNI を介した線維形成中に Nox2 活性を調節する分子メカニズムを調べるために、現代的で補完的な臨床および翻訳戦略を提案します。 成功すれば、私たちの研究の結果は、免疫抑制療法の有害な影響を相殺し、臓器移植における長期的な腎臓の転帰を改善することを目的とした、新しい診断、モニタリング、および治療オプションの設計において重要な前進を提供します。