CNI 유발 신장 섬유증에서 Nox2의 역할 (Nox2)

칼시뉴린 억제제(CNI) 및 신장 섬유증. CsA 및 타크로리무스를 포함한 CNI는 고형 장기 이식에서 유지 면역 억제의 초석입니다. 이러한 약물은 매우 효과적이어서 Voclosporin(Isotechnika Pharma, Inc, Edmonton, Alberta)과 같은 차세대 CNI가 개발 중입니다. 그들은 일반적으로 활성화된 T 세포의 핵 인자(NFAT)를 탈인산화하는 세린 포스파타제인 칼시뉴린의 활성을 억제함으로써 면역억제 역할을 합니다. 탈인산화된 NFAT는 핵에서 전위되어 T-림프구의 활성화 및 증식에 중요한 사이토카인인 인터루킨-2의 전사를 유도합니다.

이식 및 많은 자가 면역 장애에 대한 유익한 작용에도 불구하고 CNI의 임상적 사용은 만성 신독성으로 인해 제한됩니다. 이는 만성 CNI 신독성의 10년 발생률이 신장 이식 수용자에서 100%이기 때문에 중요한 공중 보건 문제를 나타냅니다. 유사하게, 만성 CNI 신독성은 비신장 장기 이식 수용자에서 신부전의 주된 원인 인자입니다. 이 그룹에서 ESRD의 5년 위험 범위는 7~21%이며 사망 위험이 4배 더 높습니다. 만성 CNI 신독성의 병리학적 특징에는 진행성 및 비가역적 간질 섬유증, 세뇨관 위축 및 소동맥 유리질 변화가 포함됩니다. De novo 또는 진행성 소동맥 유리질 비후(AH)는 만성 CNI 신독성의 가장 병인적인 병변입니다. 이 병변은 내피 및 평활근 세포의 액포화 및 소동맥 벽의 초점 또는 원형 덩어리 단백질 침전물로 구성되며, 이는 일반적으로 괴사성 평활근 세포를 대체하고 결국 혈관 내강을 좁힙니다. 이 동맥병증은 섬유증 발병에 중요합니다. 일반적으로 섬유증은 수질에서 피질까지 "줄무늬 패턴"을 따르며 관형 상피 세포에서 세포질의 액포화와 관련됩니다.

tacrolimus가 이식 생존율을 개선하고 신장 이식에서 급성 거부반응을 예방하는 데 있어 CsA보다 우수하지만, 이들 약물의 개별 신독성 프로파일은 유사합니다. 세포 및 분자 수준에서 CNI는 TGF-beta1 종속 및 독립 경로를 통해 매트릭스 축적 및 EMT를 초래합니다. EMT는 중요한 profibrotic 프로세스이며 기본 및 이식 신장 섬유증의 대리 마커입니다. TGF-베타1은 신호 경로 및 Smad 2/3 분자와 같은 전사 조절자를 활성화하여 EMT를 시작하고 유지하는 주요 사이토카인입니다. EMT 동안 관형 상피 세포는 세포-세포 접착 분자(예: E-cadherin) 및 중간엽 마커의 de novo 발현(예: 알파-SMA). 이러한 사건은 콜라겐 및 피브로넥틴을 포함하는 섬유화 촉진 분자의 생산과 함께 간질에서 관형 기저막 파괴, 세포 이동 및 섬유아세포 침습이 뒤따릅니다. CNI 유도 EMT 및 섬유증을 조절하는 분자 메커니즘에 대한 더 나은 이해는 항섬유화 전략의 개발을 위한 길을 열 것입니다.

생체 내 신장 섬유증의 객관적인 평가는 이 방향의 핵심 단계입니다. 이것은 최근 Sirius Red의 전산화된 디지털 분석을 사용하여 신장 동종이식 섬유증의 정량적 평가에 의해 달성되었습니다. 이들 연구는 섬유증이 장기 신장 동종이식 기능 및 손실의 예후 지표임을 보여주었다. 그러나 만성 CNI 독성 환자의 결과를 예측하는 이 기술의 역할은 알려져 있지 않습니다.

CNI 및 신장 저산소증. 축적된 증거는 만성 tubulointerstitial 저산소증이 말기 신질환에 대한 최종 공통 경로임을 시사합니다. CNI는 산화질소(NO) 생성 및 생체이용률을 감소시켜 혈관확장을 감소시키고 반대되지 않는 혈관수축 및 저산소증을 유발합니다. 만성 설정에서 CNI 매개 arteriolopathy 및 arteriolar lumen의 협착은 줄무늬 간질 섬유증, 세뇨관 주위 모세 혈관의 손실, 세뇨관 위축 및 사구체 경화증의 발병에 기여합니다. 결과적으로 세뇨관간질 구획의 저산소증은 자유 라디칼 또는 반응성 산소종(ROS)의 형성으로 이어져 세포 손상 및 사망을 유발하고 EMT 및 신장 섬유증을 촉진하여 말기 신장 질환으로 끝나는 악순환을 일으킬 수 있습니다. .

CNI 유발 신장 저산소증을 초래하는 세포 및 분자 메커니즘에 대한 더 나은 이해는 CNI 유발 신장 섬유증을 지연시키거나 예방하는 진단 및 치료 전략의 개발로 이어질 것입니다. 신장 내 산소화를 다루는 연구의 주요 한계는 신장에서 산소의 생체 이용률을 정량화하고 모니터링하는 비침습적 기술이 부족하다는 것입니다. 혈중 산소 수준 의존적 MRI 또는 ​​BOLD MRI는 조직 산소 생체이용률을 결정하기 위해 내인성 조영제로 데옥시헤모글로빈을 사용하는 혁신적인 이미징 방법입니다. 상자성 데옥시헤모글로빈과 T2 이완 사이의 관계는 1982년에 처음 입증되었습니다. 이 기술은 우리 그룹을 포함하여 최근에 기본 및 이식 신장 질환 환자의 신장 내 산소 생체 이용률을 평가하는 데 사용되었습니다.

우리는 이제 만성 CNI 독성 환자의 신장내 산소화를 모니터링하기 위해 이 기술을 사용할 것을 제안합니다. 우리는 또한 신장 저산소증의 분자 평가와 BOLD MRI를 결합할 것을 제안합니다. 저산소증 유도 인자 1 알파는 최근 신장 저산소증의 분자 마커로 사용되는 산소 반응 시스템입니다. HIF 분자는 산소 의존 효소에 의해 단백질 수준에서 조절되므로 조직 저산소증 감지가 가능합니다. 예를 들어 신장 동종이식에서 HIF-1알파 염색과 임상/무증상 거부반응 사이의 강한 상관관계는 저산소증이 면역 매개 신장 손상의 병인에 관여하고 HIF-1 알파 면역조직화학이 급성 거부반응의 특정 진단을 향상시킬 수 있음을 시사합니다. .

피모니다졸은 또한 일단 생체 내에서 전달되면 10mmHg 미만의 산소 분압에서 티올 그룹에 결합하고 상업적으로 이용 가능한 항피모니다졸 항체로 시각화되는 저산소증의 분자 바이오마커입니다. 자궁 경부, 머리 및 목의 인간 편평 세포 암종에 대한 저산소증 마커로 사용되는 작고 효과적이며 독성이 없는 방사선 증감제입니다. 신장에서 피모니다졸 염색은 만성 신장 질환 및 급성 CNI 신독성의 실험 모델에서 조직 저산소증을 검사하는 데 사용되었습니다. 만성 CNI 유발 저산소증의 메커니즘을 평가하는 데 있어서 BOLD MRI, HIF-1 알파 및 피모니다졸의 역할은 평가되지 않았습니다.

CNI 및 Nox2. CsA는 비타민 E가 CsA로 유도된 지질 과산화 및 신장 손상을 억제한다는 실험적 연구에 의해 뒷받침되는 산화촉진제 분자입니다. 유사하게, 반응성 과산화수소(H2O2)를 H2O와 O2로 특이적으로 분해하고 ROS의 청소부 역할을 하는 효소인 카탈라아제는 CsA 관련 신세뇨관 상피 세포 노화를 감소시켰습니다. 또한, CsA에 노출된 쥐 근위 세뇨관 상피 세포는 변경된 글루타티온 산화 환원 상태와 함께 세포 내 ROS 및 지질 과산화 생성물을 축적합니다. 그러나 CNI로 유도된 ROS 생성을 조절하는 분자 메커니즘은 아직 명확하지 않습니다.

원래 gp91phox로 명명된 Nox2는 "산화 폭발"을 포함한 면역 반응에 자연적으로 관여하는 효소인 고전적인 식세포 NADPH 산화 효소입니다. Nox2는 또한 미토콘드리아나 과산화소체와 같은 부산물이 아닌 효소의 주요 기능으로 ROS를 생성하는 시스템의 원래 확인된 예입니다. 그것은 현재 알려진 7개의 Nox 이소형 중 하나이며 막통과 안정화 단백질 p22phox와 구성적으로 연관되어 있으며 기능을 위해 세포질 구성 요소 p47phox, p67phox 및 p40phox의 모집이 필요합니다.

요약하면, 항거부반응 요법의 중추인 CNI도 친섬유성 분자이기 때문에 면역억제 및 장기적 결과를 효과적으로 관리하기 어렵습니다. 우리는 CNI 유발 신장 섬유증에서 Nox2의 역할을 엄격하게 평가하는 연구 연구의 개요를 설명합니다. 또한, 우리는 CNI 매개 섬유화 동안 Nox2 활동을 조절하는 분자 메커니즘을 조사하기 위해 현대적이고 보완적인 임상 및 번역 전략을 제안합니다. 성공한다면 우리 연구 결과는 면역억제 요법의 유해한 효과를 상쇄하고 장기 이식에서 장기 신장 결과를 개선하기 위한 새로운 진단, 모니터링 및 치료 옵션의 설계에 중요한 진전을 제공할 것입니다.