Cistanche-kutatás: Az alkalikus foszfatáz farmakológiai epigenetikai modulátorai krónikus vesebetegségben 2. rész

KattintsonIttaz 1. részhez

EPIGENETIKAI SZABÁLYOZÁSAALKALIKUS FOSZFATÁZ

Az epigenotípus kifejezést 1942-ben Waddington alkotta meg, aki arra a következtetésre jutott, hogy a genotípus és a fenotípus között fejlődési folyamatok egész komplexuma rejlik”[84]. A modern definícióepigenetikamagában foglalja a DNS és a kapcsolódó fehérjék olyan módosításait, amelyek nem járnak a mögöttes DNS-szekvencia változásaival, amelyeket a környezet befolyásol és a sejtosztódás során fenntartanak, és amelyek stabil változásokat okoznak a génexpresszióban [85&]. A főepigenetikusa DNS-metiláció, a hisztonok poszttranszlációs változásai és a magasabb rendű kromatin szerkezete. A hisztonok poszttranszlációs módosításai hatással vannak a kromatin szerkezetére, a hozzáférhetőségre és a transzkripciós gépezet toborzására, hogy megszabják, hogy a gének be vagy ki vannak-e kapcsolva. Ezek a dinamikus módosítások a környezeti, fejlődési vagy metabolikus ingerekre adott sejtválaszokat irányítják a transzkriptom módosítása révén. Azonban,epigenetikahátterében állhat a szabályozatlan génexpresszió olyan betegségekben, mint a rák [86] és a kóros gyulladásos folyamatok [87]. Enzimek vagy fehérjék, amelyek generálnak vagy kölcsönhatásba lépnek velükepigenetikusA módosítások írók, radírok vagy olvasók közé sorolhatók, attól függően, hogy hozzáadnak, eltávolítanak vagy felismernek egy poszttranszlációs módosítást (3. ábra).

3. ÁBRA A kromatin DNS-ből és fehérjékből áll, amelyek kompakt szerkezetet hoznak létre, amely kritikus az eukarióta kromoszómák csomagolásához és stabilitásához. Az elsődleges fehérjekomponensek a hisztonok, amelyek köré a DNS feltekerve nukleoszómát képez.Epigenetikamagában foglalja a kromatin kovalens módosításait, amelyek nem befolyásolják a mögöttes DNS-szekvenciát. A kromatin kovalens módosításai hatással vannak a kromatin szerkezetére és a transzkripciós komplexek toborzására, amelyek valójában be- vagy kikapcsolják a géneket. Ezek a dinamikusakepigenetikusA módosításokat a poszttranszlációs módosítások hozzáadásával (írásával) és eltávolításával (törlésével) hajtják végre, ezt követi az „olvasás”, amely meghatározza a génexpressziót és az esetleges fenotípusos választ.

Hiszton acetilezés

A hiszton acetiláció a nyitott kromatin szerkezettel, a transzkripciós faktorok megkötésének hozzáférhetőségével és az aktív transzkripcióval jár [88& ]. Az acetilezési hatások hisztonjalúgosfoszfatáz expresszió. A hiszton-deacetiláz inhibitorok (HDACi) fokozzák a kromatin acetilációját. In vitro, HDACi-indukált expressziójalúgosfoszfatázAz -L elősegítette a humán mesenchymális őssejtek oszteogén differenciálódását [89]. Mechanikailag a hiszton acetilációt összefüggésbe hozták a csont morfogenetikus fehérjék szabályozásával, a WNT jelátvitellel és a RUNX2 indukcióval [90]. Az acetilezés közvetlenül befolyásolja-e a promótereketlúgosfoszfatáz-L kifejezés a folyamatban lévő kutatások területe.

DNS-metilációs vizsgálatok kimutatták, hogy alúgosfoszfatázAz -L A1E promoter erősen metilált [91]. Delgado-Calle et al. [92] kimutatta, hogy a DNS-metilációnak fontos szerepe van a DNS modulációjábanlúgosfoszfatázexpressziója humán osteoblast-szerű sejtekben. Fordított összefüggést mutattak ki egy CpG-sziget metilációs állapota között, amely a -579-tól þ836 bp-ig terjed.lúgosfoszfatázgén, beleértve a promóter régiót, ami arra utalepigenetikusA DNS-demetiláció általi szabályozás erősen fokozódiklúgosfoszfatázkifejezés és aktivitás [92]. A VSMC-ben mind a foszfát, mind a hidroxiapatit nanokristályok modulálják a DNS-metilációt, ami fokozott alkalikus foszfatáz aktivitást és oszteoblaszt-szerű fenotípus indukálását eredményezi [93,94]

A Cistanche elkerülheti a krónikus vesebetegséget.

MikroRNS-ek

Hosszú nem kódoló RNS-ek ésmikroRNS-ekszintén kulcsfontosságúakepigenetikusa poszttranszkripciós génszabályozásban szerepet játszó tényezők [77,95& ]. AzmikroRNS-ekkisméretű, nem kódoló egyszálú RNS-molekulák, körülbelül 18-25 nukleotidból, amelyek gátolják a fehérjeszintézist azáltal, hogy az mRNS 30- nem transzlálódó régiójához kötődnek, hogy blokkolják a fehérje transzlációt és/vagy módosítsák az mRNS stabilitását. Számítási előrejelzések alapján a becslések szerint az összes emberi fehérjét kódoló gén több mint 50 százaléka potenciálisan szabályozottmikroRNS-ek[96]. CsontszabályozásmikroRNS-ekkulcsszerepet játszanak az oszteogenezisben szerepet játszó oszteogén differenciálódásban és jelátviteli útvonalakban [77,95&,97,98]. A Runx2 és az Osx kulcsfontosságú transzkripciós faktorait számos tényező csökkentimikroRNS-ekpluripotens mezenchimális sejtekben, hogy elnyomja a csont fenotípusát a nem csontos sejtekben és szövetekben [77,99].

NéhánymikroRNS-ekkimutatták, hogy elnyomják és elősegítik az oszteogén differenciálódáshoz kapcsolódó különböző jelátviteli útvonalakat [95&,100& ]. Csökkentett mRNS expresszió a kollagén I esetében,lúgosfoszfatázés oszteokalcint találtak, miközben túlzottan expresszálta a miR{0}}-t, ami arra utal, hogy a miR-375 a Runx2 célba vételével elnyomhatja az oszteogén differenciálódást [101]. A miR-133a-5p túlzott expressziója szintén gátoljalúgosfoszfatázexpresszió és mineralizáció a Runx2 célzásával [102]. Li és mtsai. [103] kimutatta, hogy a miR-216a elősegítette az oszteoblasztok differenciálódását és fokozta a csontképződést.

FARMAKOLÓGIAI EPIGENETIKAI BEAVATKOZÁSOK CÉLZÁSAALKALIKUS FOSZFATÁZ

MikroRNS-ek

Tekintettel az alkalikus foszfatáz mindenütt jelen lévő expressziójára, a biomineralizációban betöltött központi szerepére és avaszkuláris meszesedésszenvedő betegeknélkrónikusvesebetegség, indokolt feltárni a farmakológiaiepigenetikusaz alkalikus foszfatáz modulációja, mint potenciális terápiás intézkedés a szív- és érrendszeri szövődmények megelőzésérekrónikusvesebetegség[9& ]. A legújabb bizonyítékok azt mutatjákmikroRNS-ekderegulálva vannakkrónikusvesebetegség– ásványi anyagok és csontok rendellenességei [104]. A kísérleti tanulmányok alátámasztják azt az elképzelést, hogymikroRNS-ekpotenciális célpontok a javításravaszkuláris meszesedés[100& ]. A miRBase 22-es verziója szerint 2656 ember szekvenciája érettmikroRNS-ekeddig katalogizáltak [105]. Ezért nehéz feladat a legtöbbet bevonnimikroRNS-ekamelyeket ebben az áttekintésben az évek során vizsgáltak. A legújabb adatok azonban azt mutatják, hogy a foszfát által kiváltott aorta meszesedés miRNS-modulációt vált ki a miR-200c, miR-155 és miR-322, míg a miR-708 és miR{{ szabályozásával. 5}} leszabályozták [106& ]. EgyébmikroRNS-ekamelyek részt vesznekvaszkuláris meszesedés, így a lehetséges kezelési célpontok a miR-29a/b, miR-30d/e, miR-125b, miR-135a, miR-143, miR-145, miR-204, miR223 és miR-762 [107]. Ezen mikroRNS-ek többsége a Runx2 és az Osx két fő transzkripciós faktorát célozza meg, amelyek befolyásolják a TNalkáline foszfatáz aktivitását és a biomineralizációt. Kétségtelenül,mikroRNS-ekkulcsszerepe van a progresszió szabályozásábanvaszkuláris meszesedés; azonban a nagy bőségmikroRNS-ekkiterjesztett, nagy léptékű, az epigenom egészére kiterjedő vizsgálatokra van szükség ahhoz, hogy teljes mértékben kiaknázhassák a benne rejlő lehetőségeketepigenetikusáltal szabályozottmikroRNS-ekújszerű terápiás megközelítések javításáravaszkuláris meszesedés.

A bromodomén és az extra terminális gátlás A bromodomén és az extra terminális (BET) fehérjék, a BRD2, BRD3, BRD4 és BRDT kromatinleolvasók, amelyek nemcsak az acetilált lizint kötik meg a hiszton farkain és a transzkripciós faktorokat az 1-es és 2-es bromodoménen keresztül, hanem transzkripciós mechanizmusokat is toboroznak a génexpresszió szabályozására. [108]. A BET-inhibitorok (BETi) blokkolják a BET-fehérjék interakcióját acetilezett hisztonokkal vagy transzkripciós faktorokkal, hogy befolyásolják a célgének expresszióját [88& ].Apabetalonekezelésére szájon át beszerezhető BETi klinikai fejlesztés alatt állszív- és érrendszeri betegség. Előnyösen kötődik a BET fehérjék 2-es bromodoménjéhez (4. ábra), ami megkülönbözteti a pan-BETi-től, amely azonos affinitással célozza meg az 1-es és 2-es bromodomént [109]. A klinikai vizsgálatok soránapabetalonekezelés csökkentette a súlyos nemkívánatos kardiális eseményeket (MACE) azoknál a betegeknél, akiknélszív- és érrendszeribetegségés 44 százalékos relatív kockázatcsökkenéssel járt a standard ellátáson felül [110& ]. A MACE ábécével történő csökkentése önmagában a szérum alkalikus foszfatáz szintjének csökkenésével járt, függetlenül a hagyományos kardiovaszkuláris kockázati tényezőktől és a gyulladástól [111& ]. A vizsgálatok kimutatták, hogy ez a gyógyszer egyidejűleg modulálta azokat a tényezőket, amelyek elősegítik az ateroszklerotikus plakk stabilizálását és a MACE csökkentését. A HDL-koleszterin emelkedett [110&,112], míg a komplement kaszkád, az akut fázis reakciója és az érgyulladás mediátorai elnyomták [113,114].

4. ÁBRA A kromatin-acetilezés egy nyitott kromatinszerkezettel és aktív transzkripcióval kapcsolatos epigenetikai módosulás. A bromodomén és az extra-terminális fehérjék „kromatin-leolvasók”, amelyek két tandem 1-es és 2-es bromodoménen keresztül kötik meg az acetilált lizint hisztonokon vagy transzkripciós faktorokon, és transzkripciós mechanizmusokat (pl. pozitív transzkripciós elongációs faktor és RNS-polimeráz II) toboroznak a bromodomén expressziójának és az extra terminális érzékenységnek a elősegítésére. gének.Apabetalonea bromodomén és az extra terminális bromodomének orálisan beszerezhető kismolekulájú inhibitora, amely bromodomén és extra terminális fehérje felszabadulását okozza a kromatinból, és ennek következtében a bromodomén leszabályozását és az extra terminális érzékeny géntranszkripciót.Apabetaloneelsősorban a 2-es brómdomént célozza (amelyet sárga halo képvisel), ez a tulajdonság megkülönbözteti a pán-brómdoméntől és az extra terminális inhibitoroktól, amelyek azonos affinitással kötik az 1-es és 2-es brómdomént.

Ban benkrónikusvesebetegségbetegek, akiknek a kórtörténetében szerepelszív- és érrendszeribetegség, ábécé egyedül kezelés javultveseműködésés a keringő alkalikus foszfatáz szintje csökkent [115]. Mechanikusan,apabetaloneleszabályozottlúgosfoszfatázexpressziója elsődleges humán hepatocitákban és VSMC-ben [116& ], és ennek következtében csökkent a TNalkáli foszfatáz fehérje szintje és az enzimaktivitás. Kis molekulájú inhibitorailúgosfoszfatázterápiásnak értékeltékvaszkuláris meszesedés[14] azonbanapabetalonelehet az első olyan klinikai stádiumú molekula, amely módosullúgosfoszfatázTermelés. In vitro,apabetaloneellenezte az osteogén körülmények között tenyésztett VSMC-k meszesedését egyepigenetikusa BRD4-et magában foglaló mechanizmus, amely elnyomta a procalcific gének indukcióját, beleértve a RUNX2-t és az alkalikus géneketfoszfatáz[116& ].

Egyetlen adagapabetaloneban benkrónikus vesebetegségstádiumú betegek gyorsan számos gyulladásos citokin, köztük az IL-6 [2] csökkenését eredményezték. Ugyanebben a vizsgálatban több mint 1300 plazmafehérje proteomikus profilozása azt jósolta, hogy számos immun- és gyulladásos útvonal aktiválódott károsodott betegekben.vesefunkció, beleértve a nukleáris faktor-kB (NF-kB), IL-6 vagy csontmorfogenetikus fehérje jelátvitelt. Ezeket a kanonikus útvonalakat egy adag apabetalonnal leszabályozták, ami kedvezően befolyásolta a vesekárosodás és a kapcsolódó betegségek progresszióját.vaszkuláris meszesedés.

A Cistanche javíthatvesefunkciók.

Bromodomain és extra terminális gátlás metabolikus csontrendellenességekben: a vese osteodystrophiájának következménye

A metabolikus csontbetegségek preklinikai modelljei kimutatták, hogy a BETi nem csökkenti a csontszerkezetet vagy a mechanikai tulajdonságokat, hanem növelheti a csonttérfogatot és helyreállíthatja a mechanikai szilárdságot [117–120]. Ezek a vizsgálatok azt mutatják, hogy a BETi csontrendellenességekre gyakorolt ​​jótékony hatásai a gyulladáscsökkentő hatásokból, valamint aepigenetikusa csontremodelling kulcsfontosságú tényezőinek modulálása, beleértve a TN-tlúgosfoszfatáz. Az N-metil-pirrolidon (NMP) az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala által jóváhagyott gyógyszer-segédanyag, amelyet bioaktív BETi-ként azonosítottak [121]. Az NMP-vel a csontdegeneráció preklinikai modelljeiben végzett vizsgálatok a BETi-t a túlzott csontreszorpcióval jellemezhető csontbetegségek megelőzésére vagy kezelésére szolgáló farmakológiai stratégiaként pozícionálták. Számos tanulmány kimutatta, hogy a BETi elnyomja a TNFa és NF-kB által közvetített gyulladásos válaszokat [3,122–124]. Az NMP elősegítette a TNFa által blokkolt mineralizált csont növekedését, és helyreállította az esszenciális oszteoblaszt gének TNFa által gátolt expresszióját, beleértvelúgosfoszfatáz, RUNX2 és SP7/Osterix [125]. Ezenkívül az NMP elősegítette a csontregenerációt azáltal, hogy fokozta a BMP2 jelátvitelt az oszteoblasztokban [126], és gátolta az oszteoklasztok differenciálódását, hogy gyengítse az NF-kB ligandum receptor aktivátora által kiváltott csontreszorpciót [127]. Kimutatták, hogy az NMP növeli az oszteoblasztok életképességét hipoxia során, és ellensúlyozza a mineralizációban szerepet játszó kulcsgének hipoxia által közvetített leszabályozását, beleértvelúgosfoszfatáz[128]. Mechanikailag az NMP-kezelés protektív volt az oszteoblasztok differenciálódásának fenntartásában hipoxia alatt, részben az NF-kB jelátvitel gátlásával. Az NMP megőrizte a csontok ásványianyag-sűrűségét és a csontok minőségét petefészek-eltávolított patkányokban [121], lényegében javítva az ösztrogénhiány által kiváltott csontritkulást. Az eredményeket hasonló vizsgálatokban igazolták N,N-dimetil-acetamiddal [127] vagy az erősebb BETi JQ1-gyel, ahol a kezelés megfordította az ösztrogénhiány okozta csontvesztést [117]. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a BETi-terápia növelheti a csonttömeget és javíthatja a csontcserét gyulladásos csontrendellenességek és potenciálisankrónikusvesebetegség.

KÖVETKEZTETÉS

A keringő alkalikus foszfatáz robusztus és független kockázati marker aszív- és érrendszeribetegségés a halálozás az általános népességben éskrónikusvesebetegség. Az alkalikus foszfatáz mindenütt jelen lévő expressziója és részvétele számos patofiziológiai folyamatbanszív- és érrendszeribetegség, csontbetegség,krónikusvesebetegségprogresszió, és a kognitív diszfunkció alkalmassá teszi multifaktoriálisepigenetikusbeavatkozások. Pozitív eredmények az új BETi-vel végzett klinikai vizsgálatokbólapabetaloneszerepet játszik az alkalikus foszfatázban, mint lehetséges új kardiovaszkuláris kezelési célpontban. A további BET-vel végzett kísérleti vizsgálatok az ésmikroRNS-ekszélesebb terápiás potenciálra utalnakepigenetikusaz alkalikus foszfatáz modulációja. További kutatások szükségesek az alkalikus foszfatáz klinikai kezelés célszintjeként való végleges meghatározásához, valamint a szérum alkalikus foszfatáz specifikus célszintek felé történő csökkentésének klinikai kimenetelre gyakorolt ​​hatásának tisztázásához.

Köszönetnyilvánítás

A PM-et az ALF támogatásával támogatja a svédországi O¨stergo¨tland régió. KK-Z. az NIDDK R01- DK095668 és K24-DK091419 támogatása, valamint Mr. Harold Simmons, Mr. Louis Chang, Dr. Joseph Lee és az AVEO jótékonysági ösztöndíjai támogatják.

Pénzügyi támogatás és szponzorálás

Egyik sem.

Összeférhetetlenség

MH a Resverlogix Inc. vese-klinikai tanácsadó testületének tagja és a Diaverum Sweden, AB alkalmazottja. A Resverlogix és az Amgen tanácsadói és előadói tiszteletdíjban részesült. A DG és az EK a Resverlogix alkalmazottai. KK-Z. a Resverlogix vese-klinikai tanácsadó testületének tagja. A PM-nek nincs összeférhetetlensége ezzel a cikkel kapcsolatban.

IRODALOM ÉS AJÁNLOTT IRODALOM

1. Stenvinkel P, Larsson TE.Krónikus vesebetegség: a korai öregedés klinikai modellje. Am J Kidney Dis 2013; 62:339–351.

2. Kooman JP, Kotanko P, Schols AM et al.Krónikus vesebetegségés a korai öregedés. Nat Rev Nephrol 2014; 10:732–742.

3. Wasiak S, Tsujikawa LM, Halliday C és mtsai. Előnyapabetalonea plazmafehérjékre vesebetegségben. Kidney Int Rep 2018; 3:711–721.

4. Millan J. Mammalianalkalikus foszfatáz: a biológiától az orvostudományi és biotechnológiai alkalmazásokig. Weinheim: Wiley; 2006.

5. Buchet R, Millan JL, Magne D. Multisystemic functions ofalkalikus foszfatázok. Módszerek Mol Biol 2013; 1053:27–51.

6. Anh DJ, Eden A, Farley JR. Az oldható és a csontváz mennyiségi meghatározásaalkalikus foszfatáz, és oldhatatlanalkalikus foszfatázhorgony-hidroláz aktivitások a humán szérumban. Clin Chim Acta 2001; 311:137–148.

7. Anh DJ, Dimai HP, Hall SL, Farley JR. Csontvázalkalikus foszfatázaktivitása elsősorban a humán oszteoblasztokból szabadul fel oldhatatlan formában, a nettó felszabadulást pedig gátolják a kalcium és a csontváz növekedési faktorai. Calcif Tissue Int 1998; 62:332–340.

8. Magnusson P, Sharp CA, Farley JR. Az emberi csontok különböző eloszlásaialkalikus foszfatázizoformák szérumban és csontszövet-kivonatokban. Clin Chim Acta 2002; 325:59–70.