Насколько важен синтез оксида азота для почек?

Для получения дополнительной информации:ali.ma@wecistanche.com

Часть Ⅱ: Передача сигналов оксида азота в регуляции почек и кардиометаболическом здоровье

Маттиас Карлстрем

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ЧАСТЬ Ⅰ

Модуляция транспорта натрия с помощью NO (Оксид азота)

Гомеостаз натрия и воды в основном регулируется действием гормонов (то есть альдостерона и вазопрессина) в организме.почкаа также передачу сигналов Ang II и эндотелина. Однако другие эндогенные соединения, которые не циркулируют в больших количествах, такие как NO (Оксид азота), в значительной степени способствуют почечной обработке натрия и воды через различные механизмы. В общем НЕТ (Оксид азота)ингибирует канальцевую реабсорбцию натрия по ходу нефрона; однако острое и хроническое действие NO (Оксид азота)в определенных сегментах канальцев в норме и при болезни требуют дальнейшего изучения. В частности, эффекты NO (Оксид азота) на реабсорбцию натрия и жидкости в проксимальных канальцах обсуждаются, поскольку сообщалось о взаимодействии с Ang II и двухфазных эффектах. Эти разные эффекты можно объяснить разными экспериментальными установками, моделями и различиями между видами».

Учитывая короткий период полураспада NO (Оксид азота)in vivo считается, что его действия в основном опосредованы аутокринной или паракринной передачей сигналов. Однако НЕТ (Оксид азота)может также действовать как эндокринный гормон, потенциально через гем-NO (Оксид азота)сигнализация. Как обсуждалось выше, НЕТ впочкапроисходит не только от eNOS (Оксид азота Синтез)в сосудистой сети, но и из тубулярного эпителия nNOS (Оксид азота Синтез)и потенциально iNOS (Оксид азота Синтез)при патологических состояниях, связанных с воспалением. Ранние исследования, в которых использовались фармакологические подходы для изучения конкретной роли NOS (Оксид азота Синтез)-производное НЕТ (Оксид азота)на канальцевую функцию иногда было трудно интерпретировать из-за неселективного ингибирования системного NO (Оксид азота)повышение артериального давления, снижение почечной перфузии и воздействие на почечные механизмы ауторегуляции. Однако последующие исследования с использованием более селективных фармакологических ингибиторов или методов генетического нокаута показали, что NOS (Оксид азота Синтез)ингибирование может снизить экскрецию натрия и жидкости, не вызывая существенных гемодинамических изменений*5.

Вдоль нефрона примерно 67% отфильтрованного натрия реабсорбируется в проксимальных извитых канальцах; 25 процентов в TAL петли Генле; 5 процентов в дистальном извитом канальце, соединительном канальце и начальной собирательной трубочке; и 3 процента во внутреннем мозговом собирательном канале 4. nNOS (Оксид азота Синтез)и/или eNOS (Оксид азота Синтез)-производное НЕТ (Оксид азота)Сообщалось, что он ингибирует базолатеральный натрий-калиевый насос (Nat/K плюс -АТФаза) в проксимальных канальцах, апикальный обменник натрия/водорода 3 (NHE3; также известный как SLC9A3) в проксимальных канальцах и TAL в петле Генле. , апикальный NKCC2 в TAL петли Генле и апикальный эпителиальный натриевый канал (ENaC) в кортикальном собирательном канале 19 (РИС.4). Хотя nNOS (Оксид азота Синтез)экспрессируется в дистальных канальцах, его потенциальная роль в модуляции транспортеров в этой части нефрона (например, Nat/Cl-котранспортер (NCC; также известный как SLC12A3)) не ясна.

Ранние исследования, в которых использовалось системное введение NOS (Оксид азота Синтез)ингибиторы поддерживают ингибирующее действие NO (Оксид азота)реабсорбции натрия в проксимальных канальцах67. Однако исследование 2014 года с использованием изолированных проксимальных канальцев человека продемонстрировало, что Ang II в зависимости от дозы стимулировал проксимальный канальцевый транспорт натрия (о чем свидетельствует повышенная активность NHE3 и базолатерального Nat'-HCO,-котранспортера) посредством NO-CGMP-опосредованного фосфорилирования ERK8. . Это исследование также показало, что лечение нитропруссидом натрия, донором NO, снижает активность транспортера натрия в проксимальных канальцах мыши и крысы, но имеет противоположный эффект в проксимальных канальцах человека. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять причину этого несоответствия и выяснить, существуют ли аналогичные явления для других транспортеров и в других сегментах нефрона. Влияние NO на канальцевую реабсорбцию потенциально может зависеть от концентрации и включать взаимодействие с регуляторными гормональными системами, такими как РААС. Хотя влияние NO на реабсорбцию в проксимальных канальцах обсуждается, очевидно, что NO играет важную роль в реабсорбции.почкафизиология и нарушенная биоактивность NO связаны спочкаболезньи сопутствующие сердечно-сосудистые и метаболические расстройства7, с,9.

Нажмите на магазин витаминов Cistanche и Cistanche для лечения заболеваний почек

Трубчатая обработка NO (Оксид азота)метаболиты

Как было сказано выше, НЕТ (Оксид азота)быстро метаболизируется с образованием нитритов и нитратов, которые в основном выводятся с мочой.почки. Хотя часто сообщается об экскреции NOx с мочой, это измерение в основном отражает нитраты, которые обнаруживаются в плазме почти в 1,{1}} раз более высокие концентрации и имеют значительно более длительный период полувыведения, чем нитриты (ty~6 ч по сравнению с ~30 мин). ); таким образом, он намного более стабилен в моче. Поскольку диета вносит основной вклад в пул циркулирующих нитратов и нитритов в организме, накопленное выделение NOx можно использовать только для оценки NOS. (Оксид азота Синтез)функционируют при строгих диетических ограничениях. Более того,почкаБДУ (Оксид азота Синтез)активность может существенно влиять на общую экскрецию NOx, по крайней мере, при высоком потреблении соли. Среди мышей, получавших диету с высоким содержанием соли, мыши с делецией nNOS (Оксид азота Синтез)в собирательных трубочках экскреция NOx была приблизительно на 50% ниже, чем в контрольной группе, и у них развилась гипертония 2.

Ранние исследования на молодых здоровых добровольцах показали, что только 60 процентов перорально принятого 15N-нитрата выводится с мочой в виде нитрата в течение 48 часов, при этом минимальное количество (0,1 процента) выделяется с калом. ,101. Небольшое количество нитрата, меченого 15N, также выделялось в виде аммиака или мочевины с мочой (2-4 процентов) и фекалиями (0,2 процента), но обработка и/или удаление оставшейся дозы (36-38 процентов ) до сих пор не ясно. Некоторое количество нитратов, вероятно, распределяется в мышечном пуле, а также возможно выведение из организма с выдыханием газообразного азота.

Небольшое клиническое исследование показало, что здоровые добровольцы с нормальнымпочкафункция(eGFR>60 мл/мин/1,73 м2) имели значительно более высокую фракционную экскрецию нитратов (медиана 16,3%; 95% ДИ8.7-22.8), чем у пациентов с ХБП и рСКФ Меньше или равно 30 мл/мин/1,73 м² (медиана 10,3 процента, 95 процентов ДИ96.9-4.4)10. У пациентов с ХБП почечный клиренс нитратов положительно коррелировал спочкафункция. Снижение фракционной экскреции нитратов у пациентов со сниженной рСКФ было связано с повышенным уровнем нитратов в плазме. Эти результаты могут быть объяснены измененной клубочковой фильтрацией и трубчатой ​​обработкой нитратов во времяБолезнь почек, но также может быть связано со снижением NOS (Оксид азота Синтез)- производная биоактивность у пациентов с ХБП, приводящая к снижению продукции окисленного NO (Оксид азота)метаболиты в кровотоке, к которымпочкиможет адаптироваться, реабсорбируя больше или выделяя меньше нитратов.

Рандомизированное контролируемое исследование, в котором изучались половые различия в почечной регуляции нитратов у взрослых (n=231) с повышенным артериальным давлением, показало, что при ограничении потребления нитратов с пищей концентрация нитратов в моче, количество выделяемых нитратов, почечный клиренс нитратов и фракционная экскреция нитратов у женщин значительно ниже, чем у мужчин13. Однако НЕТ (Оксид азота)связь наблюдалась между концентрацией нитратов в плазме или фракционной экскрецией нитратов и СКФ у обоих полов. После высокого потребления нитратов с пищей в течение 5 недель фракционная экскреция нитратов заметно увеличилась, и не наблюдалось половых различий в почечной обработке нитратов. Это исследование предполагает, что канальцевая реабсорбция нитратов может быть выше у женщин, чем у мужчин, но основные механизмы требуют дальнейшего изучения.

В отсутствие интраренального образования фракционная экскреция нитратов линейно коррелирует с уровнями в плазме и составляет примерно 3-10 процентов у анестезированных собак и крыс, при этом основная реабсорбция происходит в проксимальных канальцах [4, 105]. У здоровых добровольцев ингибирование карбоангидразы с помощью ацетазоламида снижало реабсорбцию нитритов и нитратов в проксимальных канальцах и повышало их содержание в моче, что указывает на роль механизмов, зависимых от карбоангидразы, в этой реабсорбции. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что реабсорбция нитратов также происходит в более поздних сегментах нефрона; исследования клиренса и остановки потока у собак показали, что ингибирование NKCC2 фуросемидом снижает канальцевую реабсорбцию нитратов с 97 до 87 процентов при ингибировании внутрипочечной NOS. (Оксид азота Синтез)и с 90 до 84 процентов без БДУ. (Оксид азота Синтез)ингибирование1.

Другим возможным кандидатом на реабсорбцию нитратов является хлоридно-бикарбонатный обменник пендрин (также известный как SLC26A4), который экспрессируется во вставочных клетках в дистальных извитых канальцах, соединительных канальцах и кортикальных собирательных трубочках8. Исследования in vitro показали, что экспрессия пендрина снижается в кортикальных собирательных трубочках и соединительных канальцах мышей в присутствии NO. (Оксид азота)доноров и активируется при ингибировании NO (Оксид азота Синтез)1. Сиалин (также известный как SLC17A5) переносит нитраты из плазмы в слюнные железы4. Сообщалось о высокой апикальной экспрессии передачи сигналов в клетках дистальных канальцев1, что позволяет предположить, что этот транспортер может также способствовать реабсорбции нитратов в почках.

Большая часть современных знаний о трубчатой ​​обработке нитратов и нитритов основана на экскреции нитратов. Оба этих аниона свободно фильтруются в клубочках, но существуют ли сходные механизмы трубчатого транспорта нитратов и нитритов вдоль нефрона, неизвестно. Необходимы дальнейшие исследования для выявления нитратов и переносчиков нитратов в организме человека.почка. Такие исследования не только продвинут понимание нитрат-нитрит-NO. (Оксид азота)путь в здоровье и болезни, но потенциально может привести к новым терапевтическим стратегиям.

Метаболизм NO (оксида азота) в почках

Подходы к восстановлению NO (Оксид азота)биоактивность

Несмотря на несколько десятилетий исследований, направленных на понимание NO (Оксид азота)биологии и разработка новых средств для повышения биологической активности этой сигнальной молекулы при различных заболеваниях, особенно в сердечно-сосудистой системе, число утвержденных клинических применений ограничено. Четыре основных подхода потенциально могут увеличить NO (Оксид азота)биоактивность (фиг.5). Во-первых, увеличение или восстановление эндогенной NOS (Оксид азота Синтез)активность, например, путем добавления L-аргинина, L-цитрулина или BH; ингибирование активности аргиназы; снижение эндогенного уровня NOS (Оксид азота Синтез)ингибиторы; стимулирование образования сероводорода (H, S); или с использованием таких препаратов, как статины, активаторы ACE2, агонисты рецепторов ангиотензина II типа -2 (AT) и агонисты рецепторов Mas, которые могут ослаблять окислительный стресс и способствовать развитию eNOS. (Оксид азота Синтез)активация. Во-вторых, давать вещества, которые непосредственно увеличивают NO. (Оксид азота)генерация независимо от NOS (Оксид азота Синтез)система, например, вдохнул NO (Оксид азота)газ или неорганический нитрит, гибридные препараты, присоединяющие NO (Оксид азота)- высвобождение фрагмента существующего фармакологического агента, усиление передачи сигналов H, S, обработка органическими нитратами или добавление неорганических нитратов или нитритов. В-третьих, ограничение НЕТ (Оксид азота)метаболизма, например, путем ослабления окислительного стресса и, таким образом, предотвращения удаления NO (Оксид азота)и, в-четвертых, облегчение нижестоящих сигнальных путей, например, с использованием ингибиторов фосфодиэстеразы, стимуляторов рГЦ или активаторов рГЦ. Некоторые из существующих и перспективных будущих подходов к увеличению содержания NO (Оксид азота)Генерация и сигнализация обсуждаются ниже.

Вдыхаемый НЕТ (Оксид азота)газ

С момента одобрения FDA вдыхаемого NO (Оксид азота)для лечения персистирующей легочной гипертензии у новорожденных в 1999 г. этот подход использовался не по прямому назначению в различных клинических условиях. Существуют опасения по поводу хронического использования вдыхаемого NO. (Оксид азота), особенно у больных с полиорганной недостаточностью, в связи с риском образования метгемоглобина (из-за связывания NO (Оксид азота)к гемоглобину, что снижает его способность переносить кислород) и развитиепочкадисфункция. Систематический обзор и метаанализ рандомизированных исследований показали, что NO (Оксид азота)ингаляционная терапия повышает рискострыйпочкарана(ОПН) у пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС), но не в популяциях без ОРДС13. Лежащие в основе механизмы, вероятно, включают модуляцию резистентности артериол до и после клубочков и изменение канальцевой обработки соли и воды, что подтверждается предыдущими исследованиями на животных и людях13.ПочкафункцияПоэтому маркеры ОПП следует тщательно контролировать у пациентов, которым требуется ингаляционный NO. (Оксид азота)терапия.

Органические нитраты

Нитроглицерин (также известный как тринитрат глицерина) расширяет венозные емкостные сосуды, аорту, средние и крупные коронарные артерии и коллатерали. Этот органический нитрат и сходные по структуре соединения применялись для лечения стенокардии, острого инфаркта миокарда и тяжелой гипертонии еще до открытия роли NO. (Оксид азота)по физиологии 4. Хроническое употребление органических нитратов связано с переносимостью и риском побочных эффектов, включая гипотензию и эндотелиальную дисфункцию, что ограничивает их терапевтическое применение.

Ингибирование аргиназы

НОС (Оксид азота Синтез)изоформы конкурируют за L-аргинин с двумя другими ферментами, аргиназой и аргининметилтрансферазой, которые превращают L-аргинин в мочевину и L-орнитин или асимметричный диметиларгинин (АДМА) соответственно. ADMA, в свою очередь, ингибирует NOS (Оксид азота Синтез)активность, напрямую конкурируя с L-аргинином за связывание с NOS (Оксид азота Синтез), что приводит к NOS (Оксид азота Синтез)расцепление l5. Существуют два изофермента аргиназы; аргиназа 1 в основном локализована в цитоплазме гепатоцитов и эритроцитов16, тогда как аргиназа 2 локализована в митохондриях некоторых тканей организма с большим содержанием впочка(Атлас белков человека). Повышенная активность аргиназы и повышенный уровень АДМА вместе со снижением NO (Оксид азота)синтеза, были связаны с эндотелиальной дисфункцией и повышенным сердечно-сосудистым риском у пациентов с ХБП.Хроническое заболевание почек). Кроме того, было показано, что ингибирование аргиназы улучшает функцию эндотелия микрососудов у пациентов с ишемической болезнью сердца и СД29,1x0.

Экспериментальные исследования показали, что пищевые неорганические нитраты могут снижать экспрессию и активность аргиназы, что может способствовать благотворному действию нитратов при сердечно-сосудистых и метаболических заболеваниях21,122. Повышенная экспрессия и активность аргиназы 2 связаны спочкаотказ, диабетикпочкаболезнь(DKD) и гипертоническая нефропатия, а также благоприятные эффекты ингибирования аргиназы были продемонстрированы на моделях заболеваний почек18. Необходимы дальнейшие исследования для изучения потенциальных клинических преимуществ ослабления функции аргиназы у пациентов спочкаболезнь.

Связь между хронической болезнью почек и синтезом оксида азота

Образование H, S и передача сигналов

Сигнальная молекула H, S имеет много общего с NO. (Оксид азота)и влияет на широкий спектр физиологических функций, включая модуляцию сердечно-сосудистой, почечной и метаболической систем23-12. H, S образуются эндогенно в большинстве органов, в т.ч.почка, посредством ферментативных и неферментативных реакций24. Стимуляция производства H, S может усилить NO (Оксид азота)Путь -sGC-cGMP-PKG за счет увеличения продукции NO и его последующей передачи сигналов. H, S также могут увеличивать eNOS (Оксид азота Синтез)активация через механизмы, которые включают мобилизацию внутриклеточного Ca2 plus и стимулирование фосфорилирования26,127. Кроме того, H, S могут увеличивать NO (Оксид азота)производство независимо от NOS (Оксид азота Синтез)Было также показано, что путем стимуляции XOR-зависимого восстановления нитрита до NO128.H, Shas активирует рГЦ и / или напрямую повышает уровни цГМФ посредством ингибирования фосфодиэстеразы. Взаимодействия и перекрестные помехи, которые происходят между сигнальными системами NO и H, S, сложны и включают образование S/N-гибридных видов. Лечение донорами H, S с медленным высвобождением связано с защитными эффектами в моделях сердечно-сосудистых заболеваний у животных.почкаи метаболических заболеваний2-12, но эти результаты ждут дальнейшего клинического применения.

Ингибирование фосфодиэстеразы

цГМФ гидролизуется фосфодиэстеразой до гуанозинмонофосфата (ГМФ). На сегодняшний день фосфодиэстераза 5 (ФДЭ5), которая экспрессируется в различных тканях, включая сердечно-сосудистую и почечную системы, была в центре внимания исследований, но также предполагалось, что другие изоферменты фосфодиэстеразы модулируют NO. (Оксид азота)-опосредованная цГМФ-зависимая и независимая передача сигналов.

Ингибиторы ФДЭ-5 блокируют расщепление цГМФ и, таким образом, приводят к повышенному или пролонгированному образованию NO. (Оксид азота)сигнализация. В доклинических и клинических исследованиях было доказано, что эти соединения снижают кровяное давление и оказываютпочкаи сердечно-сосудистые защитные эффекты в различных экспериментальных моделях ИРИ, сердечной недостаточности], CKD и DKD12. ФДЭ5 высоко экспрессируется впочка(в клубочках, мезангиальных клетках, кортикальных канальцах и внутренних мозговых собирательных трубочках) ипочкаСчитается, что защитные эффекты ингибиторов ФДЭ-5 выходят далеко за пределы их антигипертензивного действия. У 5/6 нефрэктомированных крыс 8-недельное лечение ингибитором ФДЭ-5, начатое сразу после нефрэктомии, предотвратило развитие гипертензии и улучшилопочкаранаи протеинурия 3. Однако это глубокоепочказащита была потеряна, если ингибирование ФДЭ5 было начато на более позднем этапе (то есть через 4 недели после нефрэктомии), когда уже была очевидна протеинурия.

Ингибиторы ФДЭ-5 в настоящее время клинически одобрены для лечения легочной гипертензии, эректильной дисфункции и симптомов нижних мочевыводящих путей. Однако многообещающие доклинические и ранние клинические данные позволяют предположить, что в будущем возможны дополнительные терапевтические показания. Например, исследование II фазы показало, что однократное ежедневное лечение ингибитором ФДЭ-5 одновременного действия в течение 12 недель снижает альбуминурию у 256 пациентов с СД2 и явной нефропатией5. Важно то, что этопочка-защитныйэффектнаблюдалось, несмотря на одновременное лечение блокаторами РААС и независимо от каких-либо изменений АД или СКФ.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ЧАСТЬ Ⅲ