טיפול יעיל בפיברוזיס כלייתי: תחום תיאורדוקסין המכיל 5 (TXNDC5)

לעוד information:ali.ma@wecistanche.com

חלק ב':חלבון הרשתית האנדופלסמית TXNDC5 מקדם פיברוזיס כלייתי על ידי אכיפת איתות TGF-β בפיברובלסטים של הכליות

ין-טינג צ'ן, פיי-יו ג'או ואחרים.

לחץ כאן לחלק א'.

פיברוזיס כלייתיביטוי פתולוגי נפוץ של כמעט כל סוגי,מחלת כליות כרונית(CKD), לעיתים קרובות גורם להצטלקות כליות מפוזרת ולנטייה למחלת כליות סופנית. נכון לעכשיו, אין טיפול יעיל נגדפיברוזיס כלייתי. לאחרונה, המעבדה שלנו זיהתה חלבון תושב ER,תחום תיאורדוקסין המכיל 5(TXNDC5), כמתווך ביקורתי של הלבפיברוזיס. ניתוחי תמלול של דגימות ביופסיה כלייתית מחולים עם CKD חשפו TXNDC5 מסומן(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)ויסות בכליות פיברוטיות, מה שמרמז על תפקיד פוטנציאלי של TXNDC5 (תחום תיאורדוקסין המכיל 5) בכליותפיברוזיס. תוך שימוש במספר קווי עכברים של כתב פלואורסצנציה, הראינו כי TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)הופעל במיוחד בפיברובלסטים מפרישי קולגן בכליות עכבר פיברוטיות. בנוסף, הראינו כי TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)נדרש לתגובות פיברוגניות המושרות TGF-β1 בפיברובלסטים של הכליות האנושיות (HKFs), ואילו TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)ביטוי יתר הספיק כדי לקדם הפעלת HKF, התפשטות וייצור קולגן. באופן מכניסטי, הראינו כי TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)נשלט על ידי מסלול הלחץ של ER התלוי ב- ATF6, תיווך את ההשפעות הפרופיברוגניות שלו על ידי אכיפת פעילות איתות TGF-β באמצעות ייצוב פוסט-טרנסלציוני ורגולציה של קולטן TGF-β מסוג I בפיברובלסטים של הכליות., באמצעות קו עכבר נוקאאוט Txndc5 בעל יכולת אינדוקסיפין, ספציפי לפיברובלסטים, הדגמנו שמחיקה של Txndc5 בפיברובלסטים בכליות מיתנה את ההתקדמות של פיברובלסטים מבוססיםכליהפיברוזיסמציע את הפוטנציאל הטיפולי של TXNDC5,(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)מיקוד עבורכליותפיברוזיסו-CKD.

לחץ אל Cistanche herba למחלת כליות

במחקר זה אנו מדגימים כי TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)חלבון דיסולפיד איזומראז תושב ER המועשר בפיברובלסטים כלייתיים, תורם באופן קריטי לפתוגנזה של,פיברוזיס כלייתי. TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)היה מווסת הן בכליות מחולים עם CKD והן ממודלים של עכברים שלפיברוזיס כלייתיהמושרה על ידי טיפול ב- UUO, uIRI או FA. חקירות מכניסטיות הראו כי TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)מקדם פיברוגנזה כלייתית על ידי שיפור איתות TGF-β פרופיברוטי באמצעות הגדלת קיפול החלבון ויציבותו של TGFBR1, מה שמוביל להפעלה והתפשטות של פיברובלסטים כלייתיים המייצרים חלבוני ECM מוגזמים. בנוסף, TGF-β1 משרה TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)ביטוי באמצעות רמת מתח מוגברת במיון ובקרת שעתוק תלוית ATF6 בפיברובלסטים כלייתיים. עולה בקנה אחד עם ההשפעות הפרופיברוגניות של TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)שנצפה בפיברובלסטים של כליות, מחיקה גלובלית של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)מגן מפניכליותפיברוזיסהמושרה על ידי UUO, uIRI או FA. מחיקה ממוקדת של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)בפיברובלסטים כלייתיים המפרישים קולגן, אך לא ב- TECs, תאי אנדותל ופודוציטים, יכולים למתן את ההתבססות ולהפחית את התקדמותכליותפיברוזיסבתגובה לפציעה. יחד, תוצאות אלה חושפות תפקיד סיבתי חדש של TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)בהתפתחות שלכליותפיברוזיסבאמצעות הרגולציה של איתות TGFBR1 ו- TGF-β1. נתונים אלה מצביעים גם על כך שהתמקדות ב- TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)היא גישה טיפולית בעלת עוצמה פוטנציאלית לטיפול או למניעהכליותפיברוזיסו-CKD. סכמטי באיור 11D ממחיש את הוויסות והתפקוד הפיברוגני של TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)בפיברובלסטים בכליות.

איתות TGF-β1 ממלא תפקיד חיוני בהתפתחות שלכליותפיברוזיס(32-34). בעקבות עלבונות בכליות, TGF-β1 משתחרר מ-TECs פצועים ומפעיל את הפעלת איתות TGF-β1 בפיברובלסטים של הכליות הסובבות אותו(4). TGF-β1 נקשר ל-TGFBR2, המגייסת, זרחנית ומפעילה את TGF-BR1. לאחר מכן, TGFBR1 זרחני מפעיל איתות TGF-β1 קנוני תלוי SMAD3, כמו גם את Ras ו-TAK1, מרכיבים של איתות TGF-β1 שאינו תלוי ב-SMAD ולא קנוני (35). עיכוב פרמקולוגי של איתות TGF-β באמצעות נוגדנים מנטרלים (36-38)או מעכבים (39,40) הראה השפעות מגן מפניכליותפיברוזיסבמודלים פרה-קליניים. בפרט, pentoxifylline, מעכב פוספודיאסטראז לא ספציפי שהוכח קלינית כמאט את הירידה בקצב הסינון הגלומרולרי ומשפר את הפרוטאינוריה (16,41), נמצא כי הוא נחלשכליותפיברוזיסעל ידי חסימת ההשפעות הפיברוגניות בתיווך Smad3/4(14). למרות שעיכוב מסלול TGF-β1 נראה כאסטרטגיה אטרקטיבית לטיפולכליותפיברוזיסרוב, אם לא כל, החומרים הפרמקולוגיים המכוונים נגד קולטני TGF-β1 או TGF-β נכשלו ישירות בניסויים קליניים(42)., מאחר שאיתות TGF-β ממלא תפקידים פיזיולוגיים חיוניים בהתפתחות, התמיינות תאים, הומאוסטזיס של רקמות ותגובה חיסונית(43), עיכוב ישיר של איתות β TGF עלול להוביל לתפקודים פיזיולוגיים לקויים ולתגובות שליליות, כולל כבד (44) ורעילות לב (45, 46). התוצאות המוצגות כאן חושפות לולאת משוב חיובית חדשה של ציר האיתות TGF-β1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1 בפיברובלסטים של הכליות, כאשר TGF-β1 משרה את הוויסות של TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)באמצעות מתח ER ובקרת שעתוק בתיווך ATF6. TXNDC5 מוגבר(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)הרמה משפרת עוד יותר את הקיפול והיציבות של TGFBR1, מה שמוביל לאיתות TGF-β1 מוגבר ולתגובה פיברוגנית לאחר מכן. מיקוד TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)לכן, יכול להדחיק איתות TGF-β1 פיברוגני על ידי שבירת לולאת משוב חיובית זו ומכאן החלשת פיברוגנזה כלייתית., האופי המוגבל על-ידי פיברובלסטים של TXNDC5 גם הופך אותו למטרה מועדפת של תרופה כדי למנוע את הסיכון של הפרעה לתפקודים פיזיולוגיים תלויי TGF-β בתאים שאינם פיברובלסטים.

ניצול Txndc5 גלובלי(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)קו עכבר מחיקה, הדגמנו כי אובדן של TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)יכול למנוע פיברוגנזה כלייתית בתגובה לפגיעות בכליות. עם זאת, זה רלוונטי יותר מבחינה קלינית כדי לקבוע אם מיקוד TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)יכול להרתיע או אפילו לפתור את הקייםכליהפיברוזיס. כדי לענות על שאלה זו, Txndc5 ספציפי לטמוקסיפן, ספציפי לפיברובלסטים(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)נעשה שימוש בקו עכבר נוקאאוט מותנה (Txnd5ko), והוא הראה כי האינדוקציה של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)מחיקה בפיברובלסטים של הכליות 10 ימים לאחר UUO, נקודת זמן כאשרכליותפיברוזיסהוקמה (איור 11B), הקלה משמעותית על ההתקדמות וההתרחבות שלכליותפיברוזיסמאשר בעכברי בקרה. נתונים אלה מצביעים על הפוטנציאל של מיקוד TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)כגישה טיפולית חדשנית לעצירת ההתקדמות שלכליותפיברוזיסבחולים עם CKD. יש לציין כי רמות החנקן(BUN) והקריאטינין של אוריאה בדם לא נמדדו במודלים של עכברים ששימשו במחקר הנוכחי בשל העובדה שרמות ה-BUN/קריאטינין אינן מושפעות במודלים של UUO ו-ulRI והן משתנות במידה מסוימת במודל הנפרופתיה של חומצה פולית(47-49). נדרשים מחקרים נוספים כדי לקבוע את ההשפעה של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)מחיקה על תפקוד כלייתי באמצעות מודלים של עכברי CKD המושרים על ידי הגישה לטיפול או מניעהכליותפיברוזיסו-CKD. סכמטי באיור 11D ממחיש את הוויסות והתפקוד הפיברוגני של TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)בפיברובלסטים בכליות.

איתות TGF-β1 ממלא תפקיד חיוני בהתפתחות שלכליות פיברוזיס(32-34). בעקבות עלבונות בכליות, TGF-β1 משתחרר מ-TECs פצועים ומפעיל את הפעלת איתות TGF-β1 בפיברובלסטים של הכליות הסובבות אותו(4). TGF-β1 נקשר ל-TGFBR2, המגייסת, זרחנית ומפעילה את TGF-BR1. לאחר מכן, TGFBR1 זרחני מפעיל איתות TGF-β1 קנוני תלוי SMAD3, כמו גם את Ras ו-TAK1, מרכיבים של איתות TGF-β1 שאינו תלוי ב-SMAD ולא קנוני (35). עיכוב פרמקולוגי של איתות TGF-β באמצעות נוגדנים מנטרלים (36-38)או מעכבים (39,40) הראה השפעות מגן מפניכליותפיברוזיסבמודלים פרה-קליניים. בפרט, pentoxifylline, מעכב פוספודיאסטראז לא ספציפי שהוכח קלינית כמאט את הירידה בקצב הסינון הגלומרולרי ומשפר את הפרוטאינוריה (16,41), נמצא כי הוא נחלשכליותפיברוזיסעל ידי חסימת ההשפעות הפיברוגניות בתיווך Smad3/4(14). למרות שעיכוב מסלול TGF-β1 נראה כאסטרטגיה אטרקטיבית לטיפולכליותפיברוזיסרוב, אם לא כל, החומרים הפרמקולוגיים המכוונים נגד קולטני TGF-β1 או TGF-β נכשלו ישירות בניסויים קליניים(42)., מאחר שאיתות TGF-β ממלא תפקידים פיזיולוגיים חיוניים בהתפתחות, התמיינות תאים, הומאוסטזיס של רקמות ותגובה חיסונית(43), עיכוב ישיר של איתות β TGF עלול להוביל לתפקודים פיזיולוגיים לקויים ולתגובות שליליות, כולל כבד (44) ורעילות לב (45, 46). התוצאות המוצגות כאן חושפות לולאת משוב חיובית חדשה של ציר האיתות TGF-β1/ATF6/TXNDC5/TGFBR1 בפיברובלסטים של הכליות, כאשר TGF-β1 משרה את הוויסות של TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)באמצעות מתח ER ובקרת שעתוק בתיווך ATF6. TXNDC5 מוגבר(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)הרמה משפרת עוד יותר את הקיפול והיציבות של TGFBR1, מה שמוביל לאיתות TGF-β1 מוגבר ולתגובה פיברוגנית לאחר מכן. מיקוד TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)לכן, יכול להדחיק איתות TGF-β1 פיברוגני על ידי שבירת לולאת משוב חיובית זו ומכאן החלשת פיברוגנזה כלייתית., האופי המוגבל בפיברובלסטים של TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)כמו כן, היא הופכת אותה למטרה נוחה לתרופות כדי למנוע את הסיכון להפרעות בתפקודים פיזיולוגיים תלויי TGF-β בתאים שאינם פיברובלסטים.

ניצול Txndc5 גלובלי(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)קו עכבר מחיקה, הדגמנו כי אובדן של TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)יכול למנוע פיברוגנזה כלייתית בתגובה לפגיעות בכליות. עם זאת, זה רלוונטי יותר מבחינה קלינית כדי לקבוע אם מיקוד TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)יכול להרתיע או אפילו לפתור כליה קיימתפיברוזיס. כדי לענות על שאלה זו, Txndc5 ספציפי לטמוקסיפן, ספציפי לפיברובלסטים(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)נעשה שימוש בקו עכבר נוקאאוט מותנה (Txnd5ko), והוא הראה כי האינדוקציה של מחיקת Txndc5 בפיברובלסטים של הכליות 10 ימים לאחר UUO, נקודת זמן כאשרכליותפיברוזיסהוקמה (איור 11B), הקלה משמעותית על ההתקדמות וההתרחבות שלכליותפיברוזיסמאשר בעכברי בקרה. נתונים אלה מצביעים על הפוטנציאל של מיקוד TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)כגישה טיפולית חדשנית לעצירת ההתקדמות שלכליותפיברוזיסבחולים עם CKD. יש לציין כי רמות החנקן(BUN) והקריאטינין של אוריאה בדם לא נמדדו במודלים של עכברים ששימשו במחקר הנוכחי בשל העובדה שרמות ה-BUN/קריאטינין אינן מושפעות במודלים של UUO ו-ulRI והן משתנות במידה מסוימת במודל הנפרופתיה של חומצה פולית(47-49). נדרשים מחקרים נוספים כדי לקבוע את ההשפעה של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)מחיקה על תפקוד הכליות באמצעות מודלים של עכברי CKD המושרים על ידי כריתת 5/6 כריתת רחם ו/או טיפול בציקלוספורין/ציספלטין, מודלים עם שינויים לכאורה ברמות BUN וקריאטינין(48).

עוצמת הירידה באזור הפיברוטי שנצפתה בעכברי טנדקו הייתה נמוכה יחסית מזו שנצפתה ב-Txndc 57mice. זה יכול להיות בגלל המחיקה הלא שלמה של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)בפיברובלסטים כלייתיים הקשורים ליעילות של רקומבינציה בתיווך Cre. אף על פי שפיברובלסטים ביתיים נחשבים למקור העיקרי של מיופיברובלסטים יוצרי צלקת במחלות כליות פיברוגניות (50), הודגם כי מעבר אפיתל-למזנכימלי (EMT, refs. 51, 52) ומעבר אנדותל-למזנכימלי (EndoMT, ref.53) תורמים להתפתחותכליותפיברוזיס. כי TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)התבטא גם בשבריר של TECs ותאי אנדותל, לא יכולנו לשלול את האפשרות ש- TXNDC5 יכול גם לתרום לפיברוגנזה של הכליה באמצעות קידום EMTor EndoMTin תאים אלה. נדרשים מחקרים נוספים כדי לבחון השערה זו ישירות. עם זאת, קו העכברים המותנה הספציפי לטמוקסיפן, הספציפי לפיברובלסטים, ששימש במחקר הנוכחי, מאפשר מחיקה של מיופיברובלסטים פעילים המייצרים קולגן Txndc5in ללא קשר למקורותיהם (כלומר, מ-TECs או מתאי אנדותל). הרעיון שמחיקה ספציפית לפיברובלסטים של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)הקלה למעשה על הפיתוח וההתקדמות של פוסט-אינג'וריכליותפיברוזיסבעכברים, אם כן, נשאר ללא שינוי אם TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)ממלא כל תפקיד בפיברוגנזה של כליות בתיווך EMT או EndoMT.

למרות שאיתות TGF-β נחשב בדרך כלל למתווך מרכזי שלכליותפיברוזיסאיתות TGF-β כשלעצמו יכול להיות חיוני לשמירה על ההומאוסטזיס והבריאות של רקמת הכליה., מחיקה מותנית של Tbgbr2 בתאים צינוריים כלייתיים, למשל, מובילה לאיתות NF-kB מוגבר ולדלקת כליות (54). מחיקה של Tbgbr2 באיסוף צינורות מחריףכליותפיברוזיסבתגובה ל-UUO, אולי על ידי שיפור האיתות של β TGF-TGF של פרקרין בין אפיתל לתאים אינטרסטיציאליים (55). במחקר של Neelisetty et al, מחיקה סלקטיבית של Tbgbr2 בתאים אינטרסטיציאליים המייצרים מטריצה באמצעות עכברי Colla2-Cre/ERT2*Tgfbr2 ו-Tenascin C-Cre/ERT*Tgfbr2M לא הראתה הגנה מפניכליות פיברוזיסהמושרה על ידי UUO או חומצה אריסטוכית (56), מה שמרמז על כך שביטול איתות TGF-β בפיברובלסטים כלייתיים עשוי שלא להספיק כדי להפחית את הפוסט-אינג'וריכליותפיברוזיס. כאן, הראינו כי Txndc5 ספציפי פיברובלסט(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)מחיקה (באמצעות Colla2-Cre/ERT2*Txndc5)(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)תוצאות ב- TGFBR1 מופחת, TGF-βsignalingactivity ופיברוזיסבכליות. התצפית כי מחיקה של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)אך לא Tgfbr2, בפיברובלסטים כלייתיים/תאים אינטרסטיציאליים מפחיתים,כליותפיברוזיסמציע כי מחיקה של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)עשויות להיות השפעות אנטי-פיברוטיות נוספות שאינן תלויות באיתות TGF-β. ואכן, הראינו בעבר כי בפיברובלסטים לבביים, TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)כ-PDI, מקדם גם פיברוגנזה על ידי הקלה על קיפול וייצור של חלבוני ECM (17)., ייתכן גם כי Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)מחיקה עלולה לגרום לעיכוב נוסף של מסלולי איתות פיברוגניים שאינם תלויים בקולטני TGF-β כגון PDGF, CCN2, קיפוד ואיתות HIF-1α (57), ובכך להגביר את ההשפעות האנטי-פיברוטיות שלו בכליות. יידרשו ניסויים נוספים כדי לבחון את ההשערות הללו ישירות.

לסיכום, המחקר הנוכחי חשף תפקיד חיוני שלא היה מוכר בעבר של חלבון ER מועשר בפיברובלסטים כלייתיים TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)בפתוגנזה שלכליותפיברוזיס. עדויות ניסיוניות מצביעות על כך ש- TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)מקדםכליותפיברוזיסעל ידי הגברת פעילות האיתות של TGF-β על ידי שיפור הקיפול והיציבות של TGFBR1 בפיברובלסטים כלייתיים, מה שמוביל לטרנס-דיפרנציאציה מוגזמת של מיופיברובלסט, התפשטות וייצור ECM. מחיקה ממוקדת של Txndc5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)בפיברובלסטים כלייתיים מגן מפני התפתחות והתקדמות של פוסט-אינג'וריכליותפיברוזיס. תוצאות אלה מצביעות על כך שהתמקדות ב- TXNDC5(תחום תיאורדוקסין המכיל 5)יכולה להיות גישה חדשנית ורבת עוצמה לטיפול או למניעהפיברוזיס כלייתיו-CKD.

הפניה

1. ליו י.כליותפיברוזיסתובנות חדשות על הפתוגנזה והטיפולים.: כליותינט. 2006;69(2):213-217.

2. צ'ו MH.כליותפיברוזיס. קוריאניתJPediatr. 2010;53(7):735-740.

3.מנג XM,et al. TGF-B:the masterregulatorofפיברוזיס. Nat Rev Nephrol.2016;12(6):325-338. 4.ליו לפנה"ס, אטאל. פציעה כלייתית:כוח מניע לכיוון מחלת כליות כרונית. כליה Int 2018;93(3):568-579.

5. מקוני ד' ואח'. מתווכים פיברוגניים מרכזיים: שחקנים ותיקים. מערכת רנין-אנגיוטנסין. כליה Int Suppl (2011).2014;4(1):58-64.

6. יאנג ל', ואח'. מעצר אפיתל-צלציד ב-G2/M מתווךכליהפיברוזיסלאחר פציעה. נטמד. 2010;16(5):535-543.

7. קנדל RT, פגאלי-בוסטוויק CA. פיברובלסטים בפיברוזיסתפקידים חדשים ומתווכים.: פרמקול קדמי.2014;5:123.

8. Strutz F, Zeisben M.Renal fibroblasts ומיופיברובלסטים במחלת כליות כרונית. JAmSoc Nephrol.2006;17(11):2992-2998.

9. תנידקל VJ. הזדקנות, פליאוטרופיה אנטגוניסטית ומחלה פיברוטית. Int JBiochem Cell Bol. 2010;42(9):1398-1400.

10. LeBleu VS, et al. מקורם ותפקודם של מיופיברובלסטים בכליהפיברוזיס. Nat Med. 2013;19(8):1047-1053.