Perkembangan Penyakit Ginjal Kronik Bukan Diabetik Dihentikan Oleh Rawatan Metformin dalam Tikus Ⅲ

PERBINCANGAN

Selepas beberapa dekad penyelidikan,CKDterus menjadi aisu kesihatan globaldengan kebanyakan pesakit didiagnosis apabila CKD sudah ditubuhkan (peringkat 2–3a atau bahkan 3b–4). Walaupun agaya hidup sihat dan pengurusan diabetes yang betuldantekanan darah tinggiboleh menghalang permulaan ataumemperlahankan perkembangan CKD, rawatan berkesan kurang. Dalam kajian ini, metformin menunjukkan kuatkeberkesanan terapeutikdengan menghentikan perkembangan CKD yang ditubuhkan dalamCKD yang disebabkan oleh adeninemodel tikus. Rawatan metformin pencegahan telah ditunjukkanmemelihara fungsi buah pinggangdalam model tikus CKD diabetes dan bukan diabetes.37,38 Selain itu, kami baru-baru ini telah menunjukkan bahawa dalam model tikus CKD-mineral dan gangguan tulang yang disebabkan oleh adenine, rawatan metformin pencegahan melemahkan perkembangan CKD yang teruk serta vaskular dan tulang yang berbangkit. komorbiditi.14 Namun, data tentang potensinya sebagai ubat terapeutik adalah terhad.

FORMULASI HERBA BARU UNTUKMELAMBATKAN PERKEMBANGAN CKD

Rajah 8|Analisis perwakilan berlebihan bagi senarai Protein Differentially Expressed Proteins (DEP) utama. Panjang bar mewakili kepentingan laluan. Selain itu, lebih cerah warnanya, lebih ketara laluannya

Baru-baru ini, Borges et al.39 menyiasat kesan terapeutik metformin dalam model nefrectomy subtotal. Rawatan dengan metformin (300 mg/kg, dalam air minuman) telah dimulakan 30 hari ke dalam model apabila tekanan darah sistolik dan albuminuria yang lebih tinggi dicatatkan, walaupun tanpa peningkatan paras kreatinin serum. Selepas 120 hari rawatan metformin, tekanan darah yang lebih rendah, albuminuria, dan kurang fibrosis buah pinggang interstisial diperhatikan, sementara tiada kesan menguntungkan metformin pada tahap kreatinin serum.39 Walaupun kajian ini menyokong kesan positif metformin pada buah pinggang yang tidak berfungsi, model terlalu ringan dan kadar perkembangan terlalu perlahan untuk membuat kesimpulan secara langsung mengenai potensi terapeutik sebenar metformin. Dalam model tikus CKD akibat adenine kami, CKD ringan hingga sederhana telah disahkan pada permulaan rawatan dengan peningkatan 2- hingga 3-kali ganda dalam kreatinin serum selepas 4 minggu dan 3- kepada 4-peningkatan kali ganda dalam nilai kreatinin serum selepas 5 minggu diet adenine, sepadan dengan kategori GFR G2 hingga G3 dan kategori G3, masing-masing. Selepas 8 dan 9 minggu diet adenine, kerosakan buah pinggang yang teruk diperhatikan pada haiwan yang dirawat dengan kenderaan (iaitu, peningkatan 10-kali ganda dalam kreatinin serum berbanding dengan nilai asas), sepadan dengan kategori GFR G4 hingga G5 (iaitu , penyakit buah pinggang peringkat akhir) dan mengesahkan penurunan fungsi progresif dalam model ini. Rawatan Metformin, bermula pada permulaan CKD ringan (4 minggu) dan juga sederhana (5 minggu), secara ketara (P <0.0001) melindungi tikus terdedah adenine daripada evolusi ke arah CKD yang teruk. Selaras dengan penurunan fungsi buah pinggang dalam haiwan yang dirawat dengan kenderaan, paras kalsium dan fosforus serum tidak seimbang menyebabkan hiper fosfatemia dan hipokalsemia berkaitan CKD. Bersama-sama dengan menghentikan kemerosotan fungsi buah pinggang, metformin membawa kepada normalisasi homeostasis mineral, dengan itu memanjangkan implikasi terapeutik yang menjanjikan kepada komorbiditi berkaitan CKD.14 Kajian semasa menunjukkan bahawa rawatan metformin terapeutik boleh menghentikan perkembangan CKD yang telah ditetapkan dalam adenine yang disebabkan. Model tikus CKD. Menterjemah tahap disfungsi buah pinggang dalam kajian tikus kami kepada populasi CKD manusia menunjukkan bahawa metformin sepatutnya dapat menghentikan perkembangan CKD selepas diagnosisnya pada peringkat 2 hingga 3, mengelakkan atau sekurang-kurangnya menangguhkan campur tangan drastik seperti dialisis.

Rajah 10|Kesan metformin pada Yap1 dan hilirannya mensasarkan faktor pertumbuhan tisu penghubung (Ctgf) dan inducer angiogenik yang kaya dengan sistein 61 (Cyr61). Ekspresi Yap1 (a, b), ungkapan Ctgf (c, d), dan ekspresi Cyr61 (e, f) dalam tikus penyakit buah pinggang kronik yang dirawat dengan metformin atau kenderaan bermula 4 (a, c, e) atau 5 minggu (b, d ,f) selepas induksi penyakit buah pinggang kronik. Data dibentangkan sebagai min SEM.***P < 0.001 berbanding kenderaan. P <0.05 berbanding minggu 4 dan 5. #P <0.05 berbanding haiwan kawalan dengan fungsi buah pinggang yang normal.

Mengenai histologi buah pinggang, metformin dapat menghentikan pengembangan progresif interstitium, tidak kira sama ada pentadbiran bermula awal (4 minggu) atau kemudian (5 minggu) selepas induksi CKD. Tambahan pula, keradangan secara amnya diiktiraf sebagai komponen penting CKD.40 Dalam kajian kami, berbanding haiwan yang dirawat dengan kenderaan, tiada haiwan yang dirawat dengan metformin menunjukkan keradangan interstisial yang meningkat dengan ketara (penyusupan leukosit) pada akhir kajian berbanding hingga permulaan rawatan (sama ada minggu 4 atau 5), menunjukkan bahawa kesan renoprotektif metformin, sekurang-kurangnya sebahagiannya, terdiri daripada pengurangan penyusupan sel radang dalam interstitium.40,41 Masih perlu ditentukan sama ada ini kerana melindungi sel epitelium tiub daripada kecederaan, dengan itu melemahkan pembebasan faktor proinflamasi atau dengan kesan langsung pada sel radang.

Keberkesanan terapeutik yang menarik bagi metformin yang diperhatikan dalam kajian ini mendorong kami untuk melakukan analisis proteomik yang tidak berat sebelah untuk meneroka lebih lanjut kompleks dan laluan isyarat. Walaupun tidak menghairankan bahawa pengenalan metformin kepada senario patologi boleh menjejaskan aspek metabolisme tenaga (cth, isyarat AMPK, metabolisme piruvat), kami juga berusaha untuk menyiasat sama ada aktiviti terapeutik ini mengawal kompleks isyarat dan laluan isyarat selanjutnya. Pendedahan Metformin dalam model CKD dikaitkan dengan laluan isyarat Hippo, lata kinase multiprotein yang sangat terpelihara yang mengawal perkembangan tisu, saiz organ, percambahan sel dan apoptosis.42 Di tengah-tengah rangkaian ini terletak sasaran kinase Hippo dan pengesan laluan hiliran Protein berkaitan Ya (Yap) dan Taz paralognya (domain WW yang mengandungi pengawal selia transkripsi 1, atau Wwtr1). Dalam bentuk terfosforilasi, Yap sitoplasma diasingkan dalam keadaan tidak aktif. Apabila lata Hippo dinyahaktifkan, Yap/Taz bertindak sebagai coactivator transkripsi dalam nukleus dan meningkatkan transkripsi gen seperti Ctgf dan Cyr61.43 Kesan renoprotektif Metformin nampaknya terdiri daripada mengaktifkan laluan isyarat Hippo, dan dengan itu menghalang pengumpulan nuklear daripada Yap / Taz dan oleh itu mengurangkan ekspresi Ctgf dan ekspresi gen Cyr61 (Rajah 13). Keputusan ini adalah selaras dengan kajian terdahulu yang menyiasat crosstalk antara homeostasis tenaga, yang melibatkan AMPK, dan laluan Hippo. Malah, Wang et al.44 mendapati bahawa AMPK aktif (ditemui selama min biasanya dikenali sebagai pengaktif AMPK) secara langsung memfosforilasi Yap dan dengan itu menyekat aktiviti transkrip Yap. Di samping itu, Mo et al.45 menerangkan bahawa aktiviti Yap dikawal secara negatif oleh tekanan tenaga selular. Mereka menunjukkan bahawa Yap dihalang secara langsung oleh pengantaraan fosforilasi AMPK dan secara tidak langsung melalui pengaktifan kinase penindas tumor Besar (Lats).45 Tambahan pula, serine/treonine-protein kinase (Pak1) memfosforilasi dan menyahaktifkan pengaktif ki nase hulu neurofibromin 2 (Nf2). /Merlin), yang menyebabkan ketidakaktifan Lats1/2, dan akibatnya, lokasi trans nuklear Yap/Taz.46 Rawatan Metformin menurunkan kawalan Pak1, seperti yang dinyatakan dalam senarai DEP (Jadual Tambahan S2), menghalang perencatan fosforilasi Yap yang dimediasi Lats . Selain itu, rawatan metformin mengawal selia Ste20-s mamalia seperti kinase 2 MST2 (iaitu, gen serine/threonine kinase 3 [Stk3] dalam senarai DEP), yang menyebabkan lebih banyak fosforilasi Yap pengantara Lats. Kesan Metformin pada laluan Hippo telah disahkan lagi oleh ekspresi mRNA Yap serta pada dua gen sasaran penting isyarat Hippo/Yap (Ctgf dan Cyr61) sudah pada minggu ke-8. Secara keseluruhannya, pemerhatian ini mengenal pasti laluan Hippo untuk menarik minat membongkar mod tindakan terapeutik metformin.

Pada 2019, Pentadbiran Makanan dan Ubat-ubatan AS meluluskan penggunaan canagliflozin untuk melambatkan penyakit buah pinggang yang berkaitan dengan diabetes. Baru-baru ini, pada 2021, Pentadbiran Makanan dan Ubat-ubatan AS meluluskan perencat SGLT2, dapagliflozin, untuk mengurangkan risiko perkembangan penyakit pada pesakit CKD tanpa mengira status diabetes.28,29 Berkenaan kesannya terhadap haiwan CKD model, Ali et al.47 menunjukkan bahawa rawatan canagliflozin pencegahan boleh melemahkan perkembangan CKD yang disebabkan oleh adenine yang teruk dengan pemberian serentak diet adenine dan rawatan canagliflozin (10 mg/kg dan 25 mg/kg, gavage oral) selama 35 hari berturut-turut. Rawatan agliflozin pencegahan, pada kedua-dua dos, meningkatkan fungsi buah pinggang, menekan keradangan dan tekanan oksidatif, dan penampilan histologi yang lebih baik.47 Selain itu, Yamato et al.48 melaporkan kesan renoprotektif pencegahan pemberian ipragliflozin dos rendah (0.03 atau 0.1 mg/kg) dalam tikus CKD yang disebabkan oleh adenine: dos adenine dan ipragliflozin bersamaan meningkatkan tahap kreatinin plasma dan perubahan morfologi, berbanding dengan dos adenine sahaja. Sebaliknya, Ma et al.49 menyimpulkan bahawa tindakan renoprotektif pencegahan perencat SGLT2, empagliflozin (10 mg/kg, selama 14 hari), tidak digunakan pada tikus dengan nephrocalcinosis berkaitan oksalat bukan diabetes. Tambahan pula, Zhang et al.50 menilai kesan dapagliflozin (0.5 mg/kg, dua kali/hari, 12 minggu) dalam 5/6 tikus nefrektomi, di mana perkembangan penyakit tidak terjejas oleh perencatan SGLT2. Percanggahan dalam kajian pencegahan sedemikian memberi inspirasi kepada kami untuk membandingkan keberkesanan terapeutik metformin dengan canagliflozin dalam konteks bukan diabetes CKD yang telah ditetapkan. Rawatan Canagliflozin ternyata tidak dapat menghentikan kehilangan progresif fungsi buah pinggang. Tambahan pula, secara histologi, tiada haiwan yang dirawat dengan canagliflozin, berbanding dengan haiwan CKD yang dirawat kenderaan, menunjukkan peratusan kawasan interstisial yang menurun, atau

Rajah 12|Kesan canagliflozin pada fungsi buah pinggang, histopatologi, dan ekspresi gen. Kreatinin serum (a), pelepasan kreatinin (b), peratusan kawasan celahan (c), asid berkala-bahagian buah pinggang bernoda Schiff (d), ungkapan Col1a1 (e), ungkapan Tnfa (f), ungkapan Tgfb (g), Yap1 ungkapan (h), ekspresi faktor pertumbuhan tisu penghubung (Ctgf) (i), induser angiogenik yang kaya dengan sistein 61 (Cyr61) ungkapan (j) tikus penyakit buah pinggang kronik yang dirawat dengan canagliflozin atau kenderaan bermula 4 minggu selepas induksi penyakit buah pinggang kronik . Data dibentangkan sebagai min SEM. Bar ¼ 100 mm. *P <0.05 berbanding kenderaan; #P <0.05 berbanding haiwan kawalan dengan fungsi buah pinggang yang normal. Untuk mengoptimumkan paparan imej ini, sila lihat versi dalam talian artikel ini di www.kidney-international.org.

Kerja semasa juga mempunyai beberapa batasan. Penggunaan model CKD yang disebabkan oleh adenine mungkin dipersoalkan untuk kaitannya kerana ia adalah nefropati kristal dengan sebatian keradangan yang jelas dan kadar perkembangan yang teruk. Namun, perlu diperhatikan bahawa spektrum penuh ciri fungsi dan histopatologi CKD secara konsisten hadir dalam model ini dan juga mengakibatkan komorbiditi yang berkaitan dengan gangguan CKD-mineral dan tulang manusia.14,51 Selain itu, fakta bahawa metformin boleh melemahkan CKD perkembangan dalam model teruk ini menyokong potensinya sebagai renoprotector terapeutik. Satu lagi had kajian ini ialah kematian dalam kumpulan kami yang dirawat dengan metformin. Tidak mungkin kematian ini disebabkan oleh kejadian kardiovaskular kerana sebelum ini kami telah menunjukkan bahawa metformin menghalang permulaan dan perkembangan kalsifikasi vaskular dalam 0 yang teruk.25% model CKD–mineral dan gangguan tulang akibat adenine melalui tindakan renoprotektifnya. .14 ​​Selain itu, penggunaan metformin pada pesakit dengan penyakit jantung dikaitkan dengan hasil yang lebih baik dan bukannya peningkatan risiko.10,52,53 Sebagai alternatif, kita tidak dapat secara konklusif mengaitkan kematian dengan peningkatan paras laktat kerana haiwan yang mati tidak menunjukkan serum tertinggi secara konsisten. kepekatan laktat. Walau bagaimanapun, asidosis laktik sebagai kemungkinan penyebab kematian tidak dapat dikecualikan sepenuhnya kerana pensampelan darah tidak berlaku pada hari kematian. Tidak dinafikan bahawa ketakutan terhadap asidosis laktik sebagai komplikasi metformin pada pesakit CKD telah menjejaskan penggunaannya secara negatif dalam populasi ini. Walaupun, secara retrospeksi, kawalan dos dalam kajian kami mungkin lebih ketat, adalah jelas bahawa bahaya asidosis laktik boleh diurus dan dielakkan dengan sempurna, sambil mengekalkan faedah terapeutik. Pandangan ini turut disokong oleh data manusia.23,54

dalam rangkaian kompleks laluan isyarat molekul yang mendasari kesan renoprotektif metformin adalah mencabar, ia membolehkan pengenalpastian sasaran terapeutik yang berpotensi baharu. Penglibatan laluan Hippo yang dicadangkan di sini mungkin merupakan langkah pertama ke sini.

PENDEDAHAN

Semua pengarang mengisytiharkan tiada kepentingan bersaing. PERNYATAAN DATA Data proteomik spektrometri jisim telah didepositkan ke Konsortium ProteomeXchange melalui repositori rakan kongsi PROteomics IDntification Database (PRIDE) dengan pengecam set data PXD022687 dan 10.6019/PXD022687. PENGHARGAAN Metformin telah disediakan oleh Merck KGaA. Kami mengucapkan terima kasih kepada Geert Dams, Hilde Geryl, Ludwig Lamberts, Rita Marynissen, dan Simonne Dauwe atas bantuan teknikal mereka yang sangat baik. Kami juga ingin mengucapkan terima kasih kepada Dr. Youssef Bennis (Centre Hospitalier Universitaire Amiens Picardie) kerana menentukan kepekatan serum metformin. RC dibiayai oleh Universiti Antwerp: PhD fellowship (DocPro). RC dibiayai oleh BOF-DOCPRO-34737.

RUJUKAN

1. Jha V, Garcia-Garcia G, Iseki K, et al. Penyakit buah pinggang kronik: dimensi dan perspektif global. Lancet. 2013;382:260–272

2. Benghanem Gharbi M, Elseviers M, Zamd M, et al. Penyakit buah pinggang kronik, hipertensi, diabetes, dan obesiti dalam populasi dewasa Maghribi: bagaimana untuk mengelakkan diagnosis "over"- dan "under" CKD. Buah Pinggang Int. 2016;89:1363–1371.

3. Yayasan Buah Pinggang Kebangsaan. Garis panduan amalan klinikal K/DOQI untuk penyakit buah pinggang kronik: penilaian, klasifikasi dan stratifikasi. Am J Ginjal Dis. 2002;39(2 bekalan 1): S1–S266.

4. Luyckx VA, Tonelli M, Stanifer JW. Beban global penyakit buah pinggang dan matlamat pembangunan mampan. Organ Kesihatan Dunia Bull. 2018;96:414–422D.

5. Zoccali C, Kramer A, Jager KJ. Penyakit buah pinggang kronik dan penyakit buah pinggang peringkat akhir-semakan yang dihasilkan untuk menyumbang kepada laporan "Status Kesihatan di Kesatuan Eropah: Ke Arah Eropah yang Lebih Sihat.". NDT Plus. 2010;3:213–224.

6. Schernthaner G, Schernthaner GH. Tempat yang sesuai untuk metformin hari ini. Amalan Diabetes Res Clin. 2019;159:107946.

7. Bailey CJ. Metformin: gambaran keseluruhan sejarah. Diabetologia. 2017;60:1566– 1576. 8. Rena G, Pearson ER, Sakamoto K. Mekanisme molekul tindakan metformin: pandangan lama atau baharu? Diabetologia. 2013;56:1898–1906.

9. Marshall SM. 60 tahun penggunaan metformin: pandangan pada masa lalu dan pandangan ke masa depan. Diabetologia. 2017;60:1561–1565.

10. Rena G, Lang CC. Mengguna semula metformin untuk penyakit kardiovaskular. Peredaran. 2018;137:422–424. 11. Lord JM, Flight IHK, Norman RJ. Metformin dalam sindrom ovari polikistik: kajian sistematik dan meta-analisis. BMJ. 2003;327:951–953.

12. Zaidi S, Gandhi J, Joshi G, et al. Potensi antikanser metformin pada kanser prostat. Kanser Prostat Dis. 2019;22: 351–361.

13. Dowling RJO, Zakikhani M, Fantus IG, et al. Metformin menghalang sasaran mamalia untuk permulaan terjemahan yang bergantung kepada rapamycin dalam sel-sel kanser payudara. Kanser Re. 2007;67:10804–10812.