Породица Адамс у физиологији и патологији бубрега, део 1

АПСТРАКТАН

Кликните на додатак Цистанцхе Тубулоса за бубреге

Тражи више:

david.deng@wecistanche.com ВхатАпп:86 13632399501

1. Представљање

А дезинтегрин и металопротеазе (АДАМ)породица припада типу трансмембранских и излучених металоендопептидаза протеина, који посредују у цепању екстрацелуларног домена (ектодомена) мембранских протеина. АДАМс регулише неколико протеина, укључујући факторе раста, цитокине, рецепторе и молекуле адхезије, који играју битну улогу у бројним биолошким процесима као што су миграција ћелија, ћелијска адхезија, протеолиза и трансдукција сигнала. До данас, АДАМ-ови су пронађени у различитим геномима сисара, нпр. 37 АДАМ-а код пацова, 34 АДАМ-а код мишева и 21 АДАМ-а код људи. АДАМ-ови су фундаментални за нормалан развој и морфогенезу, укључујући интеракцију сперматозоида и јајета, ембрионални развој и диференцијацију, одређивање судбине ћелије и различите аспекте имунитета. Дисрегулација АДАМ-а је повезана са вишеструким људским патологијама као што су кардиоваскуларне и неуродегенеративне болести, рак, астма, упале ибубрегаболести, и на тај начин пружа потенцијалне терапијске мете за ове болести.

АДАМ-ови регулишу и координирају ћелијску сигнализацију као одговор на промене у физиологији и патологији бубрега. У овом прегледу фокусирамо се на физиолошке улоге АДАМ-а у бубрежном ембриолошком развоју и сумирамо патолошке улоге АДАМ-а уболести бубрега. Такође разговарамо о потенцијалима и изазовима у циљању АДАМ-а за превенцију и лечењеболести бубрега.

2. Структура, регулација и функција АДАМ-а

Типична Адамсова структура се састоји од продомена, домена металопротеиназе, домена дезинтегрина, домена богатог цистеином, домена сличног епидермалног фактора раста (ЕГФ), праћеног трансмембранским регионом и цитоплазматским репом (Слика 1) . Домен богат цистеином и домен сличан ЕГФ-у замењени су мембранско-проксималним доменом у АДАМ10 и АДАМ17, који се сматрају атипичним члановима породице АДАМ [1 3]. Структурно, након продомена следи домен металопротеазе, а њихова интеракција је неопходна за Адамсову протеолитичку активност [2, 4]. До одређеног степена, домен дезинтегрина се може селективно везати за интегрине да би посредовао у ћелијској адхезији, миграцији ћелија и интеракцијама ћелија-ћелија. Домен богат цистеином садржи хипер-варијабилни регион (ХВР), који доприноси Адамсовој функцији тако што препознаје њихове супстрате и регулише каталитичку активност. Овај регион може бити укључен у модулацију субћелијске локализације и интеракције протеин-протеин [5]. Различити састав цитоплазматских репова је пресудан за њихове различите функције у активности металопротеазе, интрацелуларној сигнализацији и субћелијској локализацији.

Последњих година, истраживања о употреби матичних ћелија и кинеског биљног лека за лечењеболести бубрегаје задобила велику пажњу. Главни механизам ове две терапије је промовисање поправке оштећеног бубрежног ткива и заштита преосталих бубрежних функција.

Кинески биљни лек, цистанцхе, користи се у традиционалној кинеској медицини за лечење разниххроничне болести бубрегаод давнина. Пријављено је да цистанцхе има потенцијал да смањи упалу,смањити фиброзу бубрега,и промовишу синтезу компоненти екстрацелуларног матрикса. Откривено је да су ови ефекти последица његових биоактивних компоненти, укључујући многе фенолне супстанце, тритерпеноиде и кумарине.

С друге стране, технологија матичних ћелија изазвала је револуцију у медицинској пракси. Истраживања су показала да се матичне ћелије могу диференцирати у различите врсте бубрежних ћелија и обављати терапијске активности, укључујући заштиту преосталих функционалних бубрежних ткива, успоравање фиброзе ткива и поправку оштећеног бубрежног ткива.

На крају крајева, комбинација традиционалне кинеске медицине са модерном науком могла би бити кључ за лечење разнихболести бубрега.Ова стратегија је постепено прихваћена од стране медицинске заједнице и студије су већ показале да комбинована терапија цистанцхе и третман матичним ћелијама може значајно смањити стопу смртностиболести бубрега.

У закључку, употреба цистанцхе и третмана матичним ћелијама у лечењуболести бубрегапоказује велики потенцијал и захтева даља истраживања. Комбинована терапија ова два третмана могла би да пружи побољшану опцију лечења за оне који се суочавајуболести бубрега.

Екстрацелуларни и интрацелуларни путеви активације АДАМ-а су замршени, јер се регулација често дешава кроз конформационе промене, активаторе или инхибиторе. Након биосинтезе у ендоплазматском ретикулуму и сазревања у Голгијевом одељку, АДАМ луче неактивне зимогене. Цитоплазматски реп контролише задржавање правилно пресавијених АДАМ-а у Голгијевом одељку помоћу неидентификованог механизма, који омета ослобађање активности АДАМ-а на ћелијској мембрани [6, 7]. Продомен инхибира Адамсову активност одржавањем домена металопротеиназе у неактивној конформацији, а цепање продомена протеазама фуринског типа и ПЦ7 ослобађају каталитичку активност у процесу који се дешава приликом преласка на површину ћелије [1,4,8]. Поред ефеката конформационих промена на активности АДАМ-а, активности АДАМ-а такође потискују инхибиторе ендогеног ткива металопротеиназа (ТИМП), који имају специфичан инхибиторни ефекат на различите чланове породице АДАМ-а.

АДАМ посредовано цепање ектодомена је процес ослобађања екстрацелуларног домена протеолитичким цепањем. Различити супстрати АДАМ-а укључују факторе раста, цитокине, хемокине, адхезионе молекуле, протеине екстрацелуларног матрикса, и рецепторе и лиганде сигналних путева, и стога функције АДАМ-овог одвајања ектодомена играју истакнуту улогу не само у ћелијској пролиферацији, диференцијацији и адхезију али и у трансдукцији сигнала. Штавише, АДАМ посредовано излучивање ектодомена је идентификовано у егзозомима, што потенцијално доприноси међућелијској комуникацији [9,11]. Поред своје улоге у ослобађању ектодомена, АДАМ такође имају способност да модулишу трансдукцију интрацелуларног сигнала. АДАМ-ови играју главну улогу у трансмембранском ослобађању протеина, што је почетни корак за регулисану интрамембранску протеолизу (РИП) која ослобађа интрацелуларне домене и регулише интрацелуларне сигналне догађаје. Нотцх сигнализација и обрада протеина амилоид-прекурсора су типични примери РИП-а.

У протеклих неколико година, АДАМ10 и АДАМ17 су били највише проучавани чланови породице. Неколико истраживача је потврдило улогу АДАМ10 и АДАМ17 у физиолошким и патолошким процесима бубрега (Табела 1). АДАМ10 се експримује у бубрежним тубуларним ћелијама и укључен је у неколикобубрегаболести [12]. Док је АДАМ17 слабо експримиран у проксималним тубулима, гломеруларном ендотелу и мезангијуму, његова експресија је значајно индукована у интерстицијској фибрози и тубуларној атрофији [13, 14]. Важност сигнализације посредоване АДАМ-ом убубрегаје препознато и истакнуто. Затим ћемо прегледати недавне увиде у биологију молекуларне ћелије АДАМ-а у контексту нормалних и абнормалнихбубрезии дискутују о прецизним функцијама АДАМ протеина у нефрогенези,бубрегаћелијски ефекти, ибубрегаболестиодвојено.

3. АДАМс у нефрогенези

АДАМс су есенцијалне протеазе укључене у развој ембриона путем контроле пролиферације ћелија, диференцијације ћелија, миграције ћелија и морфогенезе органа. Различити фенотипови су примећени код АДАМ нокаут мишева због широке експресије АДАМ-а у ткивима сисара, али само АДАМ10, АДАМ17 и АДАМ19 нулти мишеви имају дефекте у развоју ембриона [15]. У овом прегледу фокусирамо се на опсежне информације о породици АДАМ токомразвој бубрега, и укратко сумирати улоге два добро проучена члана, АДАМ10 и АДАМ17.

АДАМ10 је најпознатији по својој функцији у лиганд-зависном цепању Нотцх С2, који је одговоран за посредовање Нотцх пута. Нотцх сигнализација има вишеструке ефекте током развоја различитих ткива и типова ћелија. У развоју бубрега, Нотцх сигнализација контролише судбину проксималних тубуларних епителних ћелија, као и састав ћелија сабирних канала. Висока експресија Нотцх2 је примећена у пупољку уретера у развоју (УБ), а АДАМ10 је такође високо изражен у касном УБ, што указује да је АДАМ10 укључен у метанефрични развој [16]. Штавише, прорезни гени су експримирани у метанефричком мезенхиму, док се Робо1 такође налази у УБ. Дакле, АДАМ10 може да учествује у регулисању Слит-Робо сигнализације током нефрогенезе [17, 18]. Показало се да недостатак АДАМ10 у УБ смањује однос главних ћелија/интеркалираних ћелија у сабирном каналу уз смањење Нотцх активности. Мишеви са недостатком АДАМ10 присутни су са полиуријом и хидронефрозом, што сугерише да ови мишеви имају дефекте концентрације у урину. Узети заједно, АДАМ10 игра незаменљиву улогу у одређивању ћелијске судбине сабирних канала, што је делимично неопходно за нормалан развој бубрежних сабирних канала [19]. Током развоја, гломеруларне ендотелне ћелије ступају у интеракцију са мезангијалним ћелијама и подоцитима како би се створила зрела гломеруларна васкуларна структура. Нормална Нотцх сигнализација је кључна за сазревање подоцита и мезангијалних ћелија, што је неопходно за правилан развој гломерула [20, 21]. Недостатак Нотцх1, као и инактивација АДАМ10 у ендотелним ћелијама, резултира сличним гломеруларним дефектима који се спасавају прекомерном експресијом Нотцх сигнализације код мишева са недостатком АДАМ10. Ови налази указују да АДАМ10- зависна Нотцх сигнализација игра централну улогу у развоју гломерула [22]. Штавише, Фарберова група је известила да АДАМ10/Нотцх сигнализација подстиче сазревање гломеруларне васкулатуре [23]. Поред тога, повећана експресија АДАМ10 је откривена у диференцираним подоцитима [24]. Стога, АДАМ10 доприноси различитим аспектима развоја бубрега (слика 2).

Слика 2.Улоге АДАМ10 сигнализације у развоју бубрега. Нотцх рецептор се активира везивањем лиганда након што је АДАМ10 посредовао у цепању Нотцх лиганда на С2 месту и другом протеолитичком цепању гама-секретазе на месту С3. Током нефрогенезе, АДАМ10/Нотцх сигнализација је делимично неопходна за нормалан развој бубрежних сабирних канала. А нормална Нотцх сигнализација је кључна за сазревање подоцита и мезангијалних ћелија, што је неопходно за правилан развој гломерула. Поред тога, АДАМ10/Нотцх сигнализација промовише сазревање гломеруларне васкулатуре.

АДАМ17 учествује у ћелијској пролиферацији, диференцијацији и миграцији као плеиотропни регулатор развоја органа, а ови ефекти су углавном повезани са ЕГФР сигнализацијом. АДАМ17-дефектни мишеви и дефектни мишеви који сигнализирају ЕГФР показују сличне развојне дефекте, што се може објаснити смањеним нивоима ЕГФР лиганада и неадекватном активацијом ЕГФР-а [25]. ЕГФР пут такође игра кључну улогу убубрегаразвој доприносећи индукцији метанефричких структура. Неколико чланова породице ЕГФ, као што су ЕГФ, ТГФа и ХБ-ЕГФ, експримирају се током метанефричног развоја и могу допринети развоју нефрона кроз активацију ЕГФР. Ин витро студије су показале да ЕГФР лиганди ЕГФ и ТГФа стимулишу ембрионалнибубрегараст и пролиферацију ћелија [26]. Делеција ЕГФР лиганада ЕРЕГ, АРЕГ и ТГФа отежава процес морфогенезе УБ ин витро култура метанефроса пацова [27]. У хуманој нефрогенези, имунореактивност на ХБ-ЕГФ се може открити у УБ од Е14,5 дана и опстати током ембриогенезе, док се имунореактивни ЕГФ и ТГФа детектују у свим метанефричним структурама од 7. недеље и смањују се током процеса диференцијације нефрона [ 28, 29]. Дакле, улога АДАМ17-посредованог ЕГФР сигнализације токомбубрегаразвој заслужује даље истраживање. Занимљиво је да АДАМ17 такође учествује у стварању активног облика Нотцх-а, који је важан у развоју гломерула [30]. Условни нокаут мишеви убубрегаможе даље да разјасни допринос АДАМ17 током нефрогенезе.

4. Ћелијски ефекти АДАМ-а у бубрегу

Улоге АДАМ17 у регулацији тубуларних епителних ћелија, мезангијалних ћелија и подоцита сумиране су на слици 3, а такође укратко разматрамо ћелијске ефекте АДАМ10.

4.1. Тубуларне епителне ћелије

Наповреда бубрега, АДАМ17 се појачано регулише и активира у ТЕЦ, изазивајући упалу и пролиферацију. АДАМ17 ослобађа ЕГФР лиганде ТГФа и ХБ-ЕГФ да активира ЕФГР сигнализацију, што резултира повећањем регулације проинфламаторних фактора и инфилтрацијом инфламаторних ћелија. Студија у култивисаним ТЕЦ показала је повећање регулације протеина инфламаторних гена изазвано алдостероном и прекомерну експресију проинфламаторних фактора преко АДАМ17/ЕГФР активације. Блокада АДАМ17/ЕГФР пута у овим ћелијама имала је антиинфламаторне ефекте као одговор на алдостерон [31]. Форд и сарадници су известили да је повећани оксидативни стрес код ТЕЦ повреде изазване високом глукозом спречен инхибицијом АДАМ17, што сугерише да је АДАМ17 важан посредник упале бубрежних тубула [32]. Ови налази истичу АДАМ17 као важан ефектор упале након ТЕЦ-ове повреде. Штавише, активација АДАМ17 пута индукује ТЕЦ-ову пролиферацију и транзицију епитела у мезенхим (ЕМТ), коју карактерише повећана експресија фибронектина и ћелијског колагена [33,35]. АДАМ{21}}посредована трајна активација ЕГФР сигнализације ступа у интеракцију са ослобађањем профибротичких фактора и индукује интерстицијалну фиброзу. Ови налази указују на сложену регулаторну мрежу између АДАМ17 и ТЕЦ-а у упали и фибрози.

4.2. Месангијалне ћелије

Бубрежне мезангијалне ћелије, главни састојци гломеруларног мезангија, критично су укључене у различите гломеруларне повреде. Као одговор на повреду, мезангијалне ћелије су пролиферисале и активирале се да производе компоненте мезангијалног матрикса, као што су колаген Ⅳ, фибронектин и ламинин, који доприносе вишку екстрацелуларног матрикса (ЕЦМ). Штавише, активација мезангијалних ћелија такође индукује лучење различитих инфламаторних цитокина, хемокина и адхезионих молекула, промовишући акумулацију инфламаторних ћелија и процес реналне фиброзе.

АДАМ17 се активира као одговор на повреду, што доводи до пролиферације мезангијалних ћелија и акумулације ЕЦМ. Као што је горе поменуто, АДАМ17 учествује у ослобађању ЕГФР лиганада да би активирао ЕГФР и индукује низводну фосфорилацију ЕРК. Покретање низводне сигнализације покреће ћелијску пролиферацију, миграцију и апоптозу [36, 37]. Штавише, укључивањем ЕГФР пута, АДАМ17 индукује акумулацију гломеруларног матрикса што доводи до гломерулосклерозе и интерстицијалне фиброзе. Студије на мезангијалним ћелијама су показале да се у условима високе глукозе АДАМ17 активира и регулише профибротски ТГФа у акумулацији матриксних протеина [38, 39]. Ове ефекте поништава ТАПИ2, инхибитор АДАМ17, блокирањем акумулације гломеруларног колагена [40]. Поред тога, АДАМ10 и АДАМ17 посредују у ослобађању ЦКСЦЛ16 у мезангијалним ћелијама, промовишући пролиферацију и миграцију ћелија. Приметно је да и АДАМ10 и АДАМ17 учествују у регрутовању имуних ћелија у гломерул да би покренули инфламаторни процес [41]. Поред тога, АДАМ15 учествује у реорганизацији мезангијалног матрикса и миграцији мезангијалних ћелија код болести [42]. Ови налази указују на то да су АДАМ централно укључени у одговор мезангијалних ћелија након повреде.

4.3. Подоцити

Подоцити играју виталну улогу у одржавању баријере гломеруларне филтрације и стога су главна мета повреда код различитих гломеруларних болести. Подоцити су под повредом подвргнути морфолошким променама, укључујући брисање стопала, неправилан облик и цитоплазматске капљице, које мењају конструкцију базалне мембране гломерула што доводи до протеинурије. Штавише, подоцити стварају реактивне врсте кисеоника и повећавају експресију рецептора ТГФб и хемокина да би активирали сигнале повезане са упалом, што заузврат промовише повреду подоцита [43].

Повећана експресија АДАМ10 и АДАМ17 представља главни покретач повреде подоцита код гломеруларних болести. Трајна повреда подоцита доводи до активације сигнала АДАМ17/ЕГФР, што смањује пермеабилност подоцита и индукује регенерацију подоцита. Деи и сарадници су показали да АДАМ17-зависна ЕГФР активација променила је пермеабилност подоцита промовишући преуређивање протеина зонула оццлуденс-1, док су ови ефекти ослабљени инхибицијом ЕГФР-а и смањењем АДАМ17 [44]. У култивисаним хуманим подоцитима, инхибиција АДАМ17 смањује конститутивно и форбол естар индуковано ослобађање ЕГФР лиганда ТГФа, као и ћелијску пролиферацију [13]. Штавише, АДАМ10 и АДАМ17 су укључени у ослобађање ЦКСЦЛ16 из подоцита, који игра важну улогу у посредовању инфламаторних фактора и миграције подоцита. ЦКСЦЛ16 је рецептор за чишћење, а његово ослобађање посредује у преузимању воловског ЛДЛ-а да би индуковао реактивне врсте кисеоника и фибронектин у подоцитима [45]. Друга студија је открила да АДАМ10-посредовано ослобађање ЦКСЦЛ16 модулира актински цитоскелет, као и да подстиче миграцију подоцита [46]. Приметно је да је АДАМ10 идентификован као главни регулатор за Нотцх сигнализацију, која учествује у развоју гломеруларне болести. Неколико студија је сугерисало да је активација Нотцх-а у подоцитима допринела брисању процеса стопала и последично албуминурији и гломерулосклерози [47]. Сложена регулаторна мрежа између АДАМ10 и Нотцх сигнализације у повреди подоцита још увек треба да се разјасни.

Затражите више: david.deng@wecistanche.com ВхатАпп:86 13632399501