Heme Terkumpul dalam Buah Pinggang Dan Memburukkan Kecederaan Buah Pinggang Akut Dengan Menyebabkan Pemendapan Hemoglobin Dan Ketoksikan Besi Tubular Proksimal

Artikel yang kami pelajari hari ini ialah artikel yang diterbitkan dalam Kidney International oleh pasukan Profesor Xiaoming Fan dari Universiti Toronto School of Medicine pada Julai 2022: Hemopexin Terkumpul dalam Buah Pinggang dan Memburukkan Kecederaan Buah Pinggang Akut dengan Menyebabkan Pemendapan Hemoglobin dan Keterukan Ketoksikan Besi. dalam Tubulus Proksimal

Klik untuk cistanche herba untuk penyakit buah pinggang

Dalam kecederaan buah pinggang akut, (AKI) yang berkaitan dengan hemolisis, pendarahan dan pemindahan darah, hemoglobin atau heme bebas sering wujud, dan besi dengan aktiviti pemangkin mungkin mempunyai potensi kesan toksik. Heme bebas boleh dibersihkan dengan hemopexin (Hpx), tetapi peranannya dalam AKI masih menjadi kontroversi.

Para penyelidik menggunakan model AKI yang disebabkan oleh cisplatin dan tikus Hpx knockout (KO) untuk menyiasat peranan Hpx dalam AKI dan seterusnya menentukan penyetempatan tisu dan kepentingan fungsi pemendapan Hpx dalam buah pinggang selepas AKI.

Rajah 1

     To study the renal accumulation of Hpx in AKI, the researchers first induced AKI in Hpx WT and KO mice with cisplatin and evaluated the accumulation of Hpx in the kidney. After cisplatin-induced AKI, renal Hpx protein in Hpx WT mice increased by an average of 2.5-fold (Fig. 1A–B). In contrast, Hpx KO mice did not express Hpx either at baseline or after cisplatin induction. On this basis, the researchers further detected Hpx in plasma and its mRNA expression in the liver and kidney and found that plasma Hpx increased significantly after cisplatin-induced AKI (Fig. 1C). Furthermore, after cisplatin-induced AKI, the expression of Hpx mRNA was increased >2000-lipat dalam hati tetapi tidak berubah dengan ketara dalam buah pinggang (Gamb. 1D).

rajah 2

imej 3

Kami menilai peranan fungsi Hpx dalam AKI dan mendapati bahawa Hpx WT mempunyai skor min kecederaan buah pinggang yang lebih tinggi daripada Hpx KO dalam model AKI yang disebabkan oleh cisplatin (Rajah 2A-B). Seterusnya, penyiasat menilai kreatinin plasma dan mendapati bahawa kreatinin plasma dinaikkan pada tikus selepas AKI yang disebabkan oleh cisplatin (Rajah 2C). Pengukuran nitrogen urea plasma dalam WT dan KO selepas rawatan cisplatin mengesahkan bahawa tikus WT selepas kecederaan buah pinggang AKI yang disebabkan oleh cisplatin (Rajah 2D). Di samping itu, kami mendapati bahawa AKI mendorong ekspresi Kim-1 dan HO-1, tetapi ungkapan itu dilemahkan dalam Hpx KO (Rajah 3B–C), memberikan bukti lanjut untuk pengecilan kecederaan buah pinggang dalam tikus Hpx KO.

Rajah 4

Penyiasat mengotorkan buah pinggang untuk hemoglobin (Hb) dan penanda sel tubul proksimal Megalin dan mendapati bahawa Hb telah dimendapkan dalam tubul proksimal dalam model AKI ini (Rajah 4A-B). Walau bagaimanapun, dalam tikus Hpx KO, kawasan kolokalisasi positif adalah jauh lebih rendah daripada tikus WT AKI, menunjukkan bahawa pemendapan Hb buah pinggang dalam tikus AKI yang disebabkan oleh cisplatin bergantung kepada Hpx. Seterusnya, kami mengukur Hb bebas selular plasma dan mendapati paras Hb bebas selular plasma meningkat dalam kedua-dua tikus WT dan KO dalam AKI yang disebabkan oleh cisplatin (Rajah 4C).

Tiada perbezaan yang ketara dalam tahap ekspresi RNA Hb buah pinggang antara kedua-dua kumpulan, menunjukkan bahawa pemendapan Hb dalam buah pinggang berasal dari peredaran sistemik dan bukannya pengeluaran endogen. Tahap 4-HNE (penanda peroksidasi lipid dan ferroptosis yang biasa digunakan dalam tisu buah pinggang selepas AKI yang disebabkan oleh cisplatin) adalah lebih tinggi dengan ketara dalam tikus WT berbanding tikus KO (Rajah 4D, E). Keputusan di atas menunjukkan bahawa hemoglobin terkumpul dalam tubul proksimal buah pinggang dalam cara yang bergantung kepada Hpx selepas AKI yang disebabkan oleh cisplatin.

Rajah 5

Rajah 6

Dengan menggunakan sel sel tubul proksimal HK-2, kajian lanjut tentang interaksi Hb dan Hpx secara in vitro mendedahkan bahawa Hb dan Hpx disetempatkan bersama dan muncul pada membran sel (Rajah 5A). Tambahan pula, gabungan Hb dan Hpx menghasilkan lebih banyak pemendapan Hb pada sel HK-2 (Rajah 5B). Dan gabungan Hb dan Hpx boleh membawa kepada keterlaluan spesies oksigen reaktif (ROS) yang disebabkan oleh Hb (Rajah 6A). Yang penting, Hpx sahaja tidak mempunyai sebarang kesan berbahaya. 24 jam selepas rawatan Hb dan Hb digabungkan dengan Hpx, sel menunjukkan apoptosis yang jelas (Rajah 6B) dan nekrosis (Rajah 6C), terutamanya dalam Hb yang digabungkan dengan kumpulan Hpx. Pemerhatian terhadap sel yang dirawat di bawah mikroskop pendarfluor menunjukkan bahawa sel dalam kumpulan Hb tambah Hpx adalah nekrotik (Rajah 6D). Seterusnya, penyelidik menggunakan sel epitelium tiub proksimal renal manusia berbudaya primer RPTEC untuk menunjukkan kesan Hpx dalam kecederaan sel yang disebabkan oleh hb, dan keputusan menunjukkan bahawa gabungan Hpx dan Hb meningkat dengan ketara RPTEC yang disebabkan oleh Hb selepas 24 jam rawatan ROS , apoptosis dan nekrosis (Rajah 6E-G).

Rajah 7

Besi aktif adalah pengantara utama ketoksikan yang disebabkan oleh Hb. Dalam sel HK-2 yang dirawat Hb dan Hpx, kami menunjukkan bahawa ROS yang disebabkan oleh Hb ditambah Hpx boleh dihalang oleh DFO chelator besi dan perencat ferroptosis Fer-1 (Rajah 7A). Penilaian lanjut mengenai kesan perlindungan DFO pada AKI yang disebabkan oleh cisplatin dalam tikus WT dan KO mendapati bahawa DFO melemahkan kecederaan buah pinggang dalam tikus Hpx WT selepas AKI yang disebabkan oleh cisplatin. Walau bagaimanapun, berbanding dengan Hpx WT, kerosakan buah pinggang telah dikurangkan dalam tikus Hpx KO, manakala kesan perlindungan DFO hilang dalam tikus Hpx KO (Rajah 7B–C). Eksperimen ini mencadangkan bahawa DFO melindungi daripada kecederaan pengantara Hpx dalam AKI dan pengumpulan buah pinggang Hpx ialah sumber besi reaktif dalam AKI.

Kesimpulannya, pengumpulan hemopexin dalam buah pinggang dalam model AKI memburukkan lagi kecederaan buah pinggang, dan menghalang pengumpulan hemopexin buah pinggang atau menyasarkan ferroptosis mungkin bermanfaat untuk AKI.