Прогрессирование установленной недиабетической хронической болезни почек останавливается лечением метформином у крыс Ⅲ

ОБСУЖДЕНИЕ

После десятилетий исследований,ХБПпродолжает оставатьсяглобальная проблема здравоохраненияпри этом у большинства пациентов диагноз диагностируется, когда ХБП уже установлена ​​(стадии 2–3а или даже 3b–4). Хотяздоровый образ жизни и правильное лечение диабетаиповышенное артериальное давлениеможет предотвратить возникновение илизамедлить прогрессирование ХБП, эффективное лечение отсутствует. В настоящем исследовании метформин продемонстрировал мощныйтерапевтическая эффективностьостанавливая прогрессирование установленной ХБП ваденин-индуцированная ХБПмодель крысы. Было показано, что профилактическое лечение метформиномсохранить функцию почекна моделях грызунов с диабетической и недиабетической ХБП.37,38 Кроме того, мы недавно продемонстрировали, что на крысиной модели аденин-индуцированной ХБП – минеральных и костных нарушений профилактическое лечение метформином ослабляло развитие тяжелой ХБП, а также последующих нарушений сосудистой и костной системы. сопутствующие заболевания.14 Тем не менее, данные о его потенциале в качестве терапевтического препарата скудны.

НОВАЯ ТРАВЯНАЯ ФОРМУЛА ДЛЯЗАМЕДЛЕНИЕ ПРОГРЕССИРОВАНИЯ ХБП

Рисунок 8|Анализ чрезмерного представительства основного списка дифференциально экспрессируемых белков (DEP). Длина полосы отражает значимость пути. Кроме того, чем ярче цвет, тем значительнее путь.

Недавно Borges и соавт.39 исследовали терапевтический эффект метформина на модели субтотальной нефрэктомии. Лечение метформином (300 мг/кг в питьевой воде) было начато через 30 дней после начала модели, когда были отмечены более высокое систолическое артериальное давление и альбуминурия, хотя и при отсутствии повышенного уровня креатинина в сыворотке. Через 120 дней лечения метформином наблюдалось снижение артериального давления, альбуминурия и меньшая степень интерстициального фиброза почек, тогда как положительного влияния метформина на уровень креатинина в сыворотке не наблюдалось.39 Хотя это исследование подтверждает благоприятное влияние метформина на дисфункциональную почку, Модель была слишком мягкой и имела слишком медленную скорость прогрессирования, чтобы сделать прямой вывод об истинном терапевтическом потенциале метформина. В нашей крысиной модели ХБП, вызванной аденином, установленная ХБП от легкой до умеренной степени тяжести была подтверждена в начале лечения увеличением от 2- до 3-кратного увеличения уровня креатинина в сыворотке через 4 недели и 3- к 4-кратному увеличению значений креатинина в сыворотке после 5 недель адениновой диеты, что соответствует категориям СКФ от G2 до G3 и категории G3 соответственно. После 8 и 9 недель адениновой диеты у животных, получавших носитель, наблюдалось тяжелое нарушение функции почек (т.е. 10-кратное увеличение уровня креатинина в сыворотке по сравнению с исходными значениями), что соответствует категории СКФ от G4 до G5 (т.е. , терминальная стадия заболевания почек) и подтверждают прогрессивное функциональное снижение в этой модели. Лечение метформином, начиная с легкой (4 недели) и даже умеренной (5 недель) начала ХБП, значительно (P <0,0001) защищало крыс, подвергшихся воздействию аденина, от развития тяжелой ХБП. В соответствии со сниженной функцией почек у животных, получавших носитель, уровни кальция и фосфора в сыворотке были нарушены, что привело к гиперфосфатемии и гипокальциемии, связанным с ХБП. Наряду с остановкой снижения функции почек метформин приводил к нормализации минерального гомеостаза, тем самым расширяя его многообещающие терапевтические последствия для сопутствующих заболеваний, связанных с ХБП.14 Настоящее исследование показывает, что терапевтическое лечение метформином может остановить прогрессирование уже развившейся ХБП при аденин-индуцированной Модель крысы с ХБП. Перенос степени почечной дисфункции в нашем исследовании на крысах на популяцию людей с ХБП показывает, что метформин должен быть способен остановить прогрессирование ХБП после ее диагностики на стадиях 2–3, избегая или, по крайней мере, откладывая радикальные вмешательства, такие как диализ.

Рисунок 10|Влияние метформина на Yap1 и его нижестоящие цели - фактор роста соединительной ткани (Ctgf) и богатый цистеином ангиогенный индуктор 61 (Cyr61). Экспрессия Yap1 (a,b), экспрессия Ctgf (c,d) и экспрессия Cyr61 (e,f) у крыс с хронической болезнью почек, получавших метформин или носитель, начиная с 4 (a,c,e) или 5 недель (b,d) ,е) после индукции хронической болезни почек. Данные представлены как среднее значение SEM.***P < 0.001 в сравнении с растворителем. P<0,05 по сравнению с 4-й и 5-й неделями. #P<0,05 по сравнению с контрольными животными с нормальной функцией почек.

Что касается гистологии почек, метформин был способен остановить прогрессирующее расширение интерстиция независимо от того, началось ли введение раньше (4 недели) или позже (5 недель) после индукции ХБП. Более того, воспаление обычно считается важным компонентом ХБП.40 В нашем исследовании, в отличие от животных, получавших носитель, ни у одного из животных, получавших метформин, в конце исследования не было выявлено значительного усиления интерстициального воспаления (лейкоцитарной инфильтрации) по сравнению с животными, получавшими метформин. к началу лечения (4-я или 5-я неделя), что указывает на то, что ренопротекторный эффект метформина, по крайней мере частично, заключается в уменьшении инфильтрации воспалительных клеток в интерстиции.40,41 Еще предстоит определить, является ли это за счет защиты канальцевых эпителиальных клеток от повреждения и, следовательно, ослабления высвобождения провоспалительных факторов или путем прямого воздействия на воспалительные клетки.

Поразительная терапевтическая эффективность метформина, наблюдаемая в этом исследовании, побудила нас провести объективный протеомный анализ для дальнейшего изучения сигнальных комплексов и путей. Хотя неудивительно, что введение метформина при патологическом сценарии может повлиять на аспекты энергетического метаболизма (например, передачу сигналов AMPK, метаболизм пирувата), мы также стремились выяснить, регулирует ли эта терапевтическая активность дальнейшие сигнальные комплексы и сигнальные пути. Воздействие метформина в модели ХБП было связано с сигнальным путем Hippo, высококонсервативным мультипротеинкиназным каскадом, который контролирует развитие тканей, размер органов, пролиферацию клеток и апоптоз.42 В центре этой сети лежат мишень киназы Hippo и эффектор нижестоящего пути. Да-ассоциированный белок (Yap) и его паралог Taz (домен WW, содержащий регулятор транскрипции 1, или Wwtr1). В своей фосфорилированной форме цитоплазматический Yap изолирован в неактивном состоянии. Когда каскад Hippo инактивирован, Yap/Taz действует как коактиватор транскрипции в ядре и усиливает транскрипцию таких генов, как Ctgf и Cyr61.43 Ренопротекторный эффект метформина, по-видимому, состоит в активации сигнального пути Hippo и, таким образом, ингибировании накопления в ядре. Yap/Taz и, следовательно, снижает экспрессию Ctgf и экспрессию гена Cyr61 (рис. 13). Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями, изучавшими перекрестные помехи между энергетическим гомеостазом, с участием AMPK, и путем Hippo. Действительно, Wang et al.44 обнаружили, что активная AMPK (met for min обычно известна как активатор AMPK) непосредственно фосфорилирует Yap и, таким образом, подавляет транскрипционную активность Yap. Кроме того, Мо и др.45 описали, что активность Yap отрицательно регулируется клеточным энергетическим стрессом. Они показали, что Yap ингибируется непосредственно за счет AMPK-опосредованного фосфорилирования и опосредованно за счет активации киназ-супрессоров больших опухолей (Lats).45 Кроме того, серин/треонин-протеинкиназа (Pak1) фосфорилирует и инактивирует вышестоящий активатор киназы нейрофибромин 2 (Nf2). /Merlin), что вызывает инактивацию Lats1/2 и, следовательно, ядерную транслокацию Yap/Taz.46 Лечение метформином подавляло Pak1, как указано в списке DEP (дополнительная таблица S2), предотвращая ингибирование Lats-опосредованного фосфорилирования Yap. . Кроме того, обработка метформином активировала Ste20-подобную киназу 2 MST2 млекопитающих (т.е. ген серин/треониновой киназы 3 [Stk3] в списке DEP), что вызывает большее количество Lats-опосредованного фосфорилирования Yap. Влияние метформина на путь Hippo было дополнительно подтверждено экспрессией мРНК Yap, а также на двух важных генах-мишенях передачи сигналов Hippo/Yap (Ctgf и Cyr61) уже на 8 неделе. В целом эти наблюдения показали, что путь Hippo представляет интерес для раскрытие механизма терапевтического действия метформина.

В 2019 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило использование канаглифлозина для замедления заболеваний почек, связанных с диабетом. Совсем недавно, в 2021, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило ингибитор SGLT2, дапаглифлозин, для снижения риска прогрессирования заболевания у пациентов с ХБП, независимо от статуса диабета.28,29 Что касается его влияния на животных с ХБП. модели, Али и соавт.47 продемонстрировали, что профилактическое лечение канаглифлозином может ослабить развитие тяжелой аденин-индуцированной ХБП при одновременном применении адениновой диеты и лечения канаглифлозином (10 мг/кг и 25 мг/кг, перорально через зонд) в течение 35 дней подряд. Профилактическое лечение аглифлозином в обеих дозах улучшало функцию почек, подавляло воспаление и окислительный стресс, а также улучшало гистологическую картину.47 Кроме того, Ямато и соавт.48 сообщили о профилактическом ренопротективном эффекте введения низких доз ипраглифлозина (0,03 или 0,1 мг/кг). у мышей с ХБП, вызванной аденином: одновременное введение аденина и ипраглифлозина улучшало уровни креатинина в плазме и морфологические изменения по сравнению с введением только аденина. Напротив, Ма и соавт.49 пришли к выводу, что профилактическое ренопротекторное действие ингибитора SGLT2, эмпаглифлозина (10 мг/кг, в течение 14 дней), не применимо к мышам с недиабетическим нефрокальцинозом, связанным с оксалатами. Кроме того, Чжан и соавт.50 оценили эффект дапаглифлозина (0,5 мг/кг, два раза в день, 12 недель) у 5/6 нефрэктомированных крыс, у которых ингибирование SGLT2 не влияло на прогрессирование заболевания. Эти расхождения в таких профилактических исследованиях побудили нас сравнить терапевтическую эффективность метформина и канаглифлозина в недиабетическом контексте развившейся ХБП. Лечение канаглифлозином оказалось неспособным остановить прогрессирующую потерю функции почек. Кроме того, гистологически ни у одного из животных, получавших канаглифлозин, по сравнению с животными с ХБП, получавшими носитель, не наблюдалось уменьшения процента интерстициальной площади или

Рисунок 12|Влияние канаглифлозина на функцию почек, гистопатологию и экспрессию генов. Креатинин сыворотки (a), клиренс креатинина (b), процент интерстициальной площади (c), срезы почек, окрашенные периодической кислотой по Шиффу (d), экспрессия Col1a1 (e), экспрессия Tnfa (f), экспрессия Tgfb (g), Yap1 экспрессия (h), экспрессия фактора роста соединительной ткани (Ctgf) (i), экспрессия богатого цистеином ангиогенного индуктора 61 (Cyr61) (j) у крыс с хроническим заболеванием почек, получавших канаглифлозин или носитель, начиная через 4 недели после индукции хронического заболевания почек . Данные представлены как среднее значение SEM. Прутки ¼ 100 мм. *P <0,05 по сравнению с транспортным средством; #P <0,05 по сравнению с контрольными животными с нормальной функцией почек. Чтобы оптимизировать просмотр этого изображения, ознакомьтесь с онлайн-версией этой статьи на сайте www.kidney-international.org.

Текущая работа также имеет некоторые ограничения. Актуальность использования модели ХБП, индуцированной аденином, может быть подвергнута сомнению, поскольку это кристаллическая нефропатия с выраженным воспалительным компонентом и высокой скоростью прогрессирования. Тем не менее, следует отметить, что полный спектр функциональных и гистопатологических особенностей ХБП постоянно присутствует в этой модели, а также приводит к сопутствующим заболеваниям, связанным с ХБП человека – минеральными и костными нарушениями.14,51 Более того, тот факт, что метформин может ослаблять ХБП прогрессирование в этой тяжелой модели подтверждает его потенциал в качестве терапевтического ренопротектора. Еще одним ограничением этого исследования является смертность в группах, получавших метформин. Маловероятно, что эти смерти были вызваны сердечно-сосудистыми событиями, поскольку ранее мы продемонстрировали, что метформин предотвращает возникновение и прогрессирование сосудистой кальцификации в тяжелой 0,25% модели аденин-индуцированных минеральных и костных нарушений ХБП благодаря своему ренопротективному действию. .14 ​​Более того, использование метформина у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями связано с улучшением исходов, а не с увеличением риска. концентрации лактата. Однако лактоацидоз как возможную причину смерти нельзя было полностью исключить, поскольку в день смерти не был взят анализ крови. Нельзя отрицать, что боязнь лактоацидоза как осложнения метформина у пациентов с ХБП отрицательно повлияла на его применение в этой популяции. Хотя, оглядываясь назад, контроль дозировки в нашем исследовании мог бы быть более строгим, становится ясно, что опасность лактоацидоза вполне управляема и предотвратима, сохраняя при этом терапевтический эффект. Эта точка зрения также подтверждается человеческими данными.23,54

В сложной сети молекулярных сигнальных путей, лежащих в основе нефропротективного действия метформина, это сложная задача, она позволяет идентифицировать потенциально новые терапевтические мишени. Предполагаемое здесь участие пути Hippo может быть первым шагом к этому.

РАСКРЫТИЕ ИНФОРМАЦИИ

Все авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов. ЗАЯВЛЕНИЕ ДАННЫХ. Данные масс-спектрометрической протеомики были переданы в Консорциум ProteomeXchange через партнерский репозиторий базы данных PROteomics IDEntification Database (PRIDE) с идентификаторами набора данных PXD022687 и 10.6019/PXD022687. ВЫРАЖЕНИЕ БЛАГОДАРНОСТИ Метформин был любезно предоставлен компанией Merck KGaA. Мы благодарим Герта Дамса, Хильду Герил, Людвига Ламбертса, Риту Мариниссен и Симонну Дауве за их прекрасную техническую помощь. Мы также хотели бы поблагодарить доктора Юсефа Бенниса (Университетский госпитальный центр Амьена, Пикардия) за определение концентрации метформина в сыворотке крови. RC финансируется Университетом Антверпена: стипендия PhD (DocPro). RC финансируется BOF-DOCPRO-34737.

ССЫЛКИ

1. Джа В., Гарсия-Гарсия Г., Исеки К. и др. Хроническая болезнь почек: глобальное измерение и перспективы. Ланцет. 2013;382:260–272

2. Бенганем Гарби М., Эльзевирс М., Замд М. и др. Хроническая болезнь почек, гипертония, диабет и ожирение у взрослого населения Марокко: как избежать «чрезмерной» и «недостаточной» диагностики ХБП. Почки Int. 2016;89:1363–1371.

3. Национальный фонд почек. Рекомендации по клинической практике K/DOQI при хронической болезни почек: оценка, классификация и стратификация. Am J Kidney Dis. 2002; 39 (2 прил. 1): S1 – S266.

4. Люйкс В.А., Тонелли М., Станифер Дж.В. Глобальное бремя болезней почек и цели устойчивого развития. Бык Всемирного органа здравоохранения. 2018;96:414–422Д.

5. Зоккали С., Крамер А., Джагер К.Дж. Хроническая болезнь почек и терминальная стадия почечной недостаточности – обзор, подготовленный для участия в докладе «Состояние здравоохранения в Европейском Союзе: на пути к более здоровой Европе». НДТ Плюс. 2010;3:213–224.

6. Шернтанер Г., Шернтанер Г.Х. Подходящее место для метформина сегодня. Клиническая практика по лечению диабета. 2019;159:107946.

7. Бэйли Си Джей. Метформин: исторический обзор. Диабетология. 2017;60:1566–1576. 8. Рена Г., Пирсон Э.Р., Сакамото К. Молекулярный механизм действия метформина: старые или новые идеи? Диабетология. 2013;56:1898–1906.

9. Маршалл С.М. 60 лет применения метформина: взгляд в прошлое и взгляд в будущее. Диабетология. 2017;60:1561–1565.

10. Рена Г., Ланг CC. Повторное использование метформина для лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Тираж. 2018;137:422–424. 11. Лорд Дж.М., Flight IHK, Норман Р.Дж. Метформин при синдроме поликистозных яичников: систематический обзор и метаанализ. БМЖ. 2003;327:951–953.

12. Заиди С., Ганди Дж., Джоши Г. и др. Противораковый потенциал метформина при раке простаты. Рак предстательной железы. 2019;22: 351–361.

13. Даулинг Р.Дж.О., Закихани М., Фантус И.Г. и др. Метформин ингибирует мишень рапамицин-зависимой инициации трансляции у млекопитающих в клетках рака молочной железы. Рак Рез. 2007;67:10804–10812.