התקדמות המחקר של Klotho במחלת כליות כרונית

תקציר: Klotho הוא גן "אנטי אייג'ינג", המקודד לחלבון Klotho ומתבטא בעיקר בכליות, ברקמת המוח ובבלוטת הפרתירואיד. מחקרים שנעשו בשנים האחרונות מצאו כי בנוסף להשפעה האנטי-אייג'ינג שלו, לקלוטו יש גם מנגנונים שונים הקשורים קשר הדוקנזק לכליותכמו ויסות חילוף החומרים של סידן וזרחן,עיכוב הסתיידות כלי דם, אנטי דלקת, אנטי חמצון, ועיכוב פיברוזיס בכליות. לשחק תפקיד חשוב בהתפתחות הסיבוכים שלה.

Klothoהואגן הקשור להזדקנותהתגלה על ידי הצוות של החוקר היפני Kuro-o במודל עכבר בשנת 1997. לעכברים חסרי Klotho יש אי תפקוד איברים מרובים ותוחלת חיים מקוצרת, מראים תסמינים דומים להזדקנות האדם, כוללטרשת עורקים, אוסטאופורוזיס, היפרפוספטמיה, שֶׁל כְּלֵי הַדָםוהסתיידות של רקמות רכותוכו' [1]. לאחר מכן, מדענים זיהו שני פרלוגים נוספים, -Klotho ו-Klotho, ולאחר מכן כינו את Klotho בשם -Klotho.

מחלת כליות כרונית(CKD) מתייחס לנזק ופגיעה בלתי הפיך לטווח ארוך שלמבנה ותפקוד הכליותנגרם מסיבות שונות. בתור ההמחלה מתקדמת, זה יכולמערבים איברים חוץ-כליים ומפעילים השפעות מערכתיות שליליות מרובות, המוביל למחלות לב וכלי דם ואחרות, ובכך להגביר את הסיכון למוות. הסיכון ל-CKD עולה עם הגיל ונחשב למצב של הזדקנות [2].

לחץ כאן כדי לקבל פרטים נוספים על

איך cistanche עושה הגנה עצבית לאנטי אייג'ינג

בקש פרטים נוספים:

wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950

בעשרים השנים האחרונות, יותר ויותר עדויות ממחקרים קליניים ובסיסיים מראות כי Klotho, אשר נקרא "נוגד הזדקנות"גן, בעל רמת הביטוי הגבוהה ביותר ברקמת כליה[1]. בCKDחולים ומודלים של בעלי חיים, רמת Klotho ירדה ומלווה בכליותאִי סְפִיקָה, לעכברים חסרי Klotho ולמטופלי CKD היו תסמינים דומים, מה שמצביע על כך שקלוטו קשור קשר הדוק למנגנון הפתוגני של CKD [3]. בנוסף, מחקרים נוספים הראו כי Klotho הוא לא רק שלב מוקדם של CKD הוא גם יעד טיפולי פוטנציאלי ל CKD [4].

לכן, מאמר זה מתמקד במנגנון של Klotho בCKDואת הסיבוכים החוץ-כליים שלו, וחוקר את המנגנון הביולוגי המולקולרי שלו במחלת כליות כרונית. 1. המבנה, התפקוד והביטוי של Klotho בכליה Klotho ממוקם על כרומוזום אנושי 13 (13q12), כולל 5 אקסונים ו-4 אינטרונים, באורך כולל של 50kb, והחלבון -Klotho המקודד על ידי Klotho, הוא סוג I גליקופרוטאין טרנסממברני חד ערוצי עם משקל מולקולרי של 130 kDa [1]. לחלבון Klotho יש שתי צורות: סוג ממברנה וסוג מופרש, ותכולת הסוג המופרש גבוהה מזו של סוג הממברנה.

Klotho יכול לבוא לידי ביטוי ברקמות שונות כגוןכִּליָה, מוח ובלוטת התריס, וריכוז הביטוי בכליה הוא הגבוה ביותר בהשוואה לאיברים אחרים; רמת Klotho בסרום בחולדות עם כריתת כליה דו-צדדית מופחתת משמעותית, מה שמוכיח שהכליה היא איבר המקור העיקרי של Klotho, ו- Klotho מתבטא בעיקר בתאי אפיתל צינוריים פרוקסימליים ומרוחקים [5]. נוק-אאוט של Klotho בתאי אפיתל צינורי כליה של עכברים יכול לא רק להוביל לירידה משמעותית ברמת הביטוי של Klotho, אלא גם הביטויים הקליניים דומים לאלו של עכברים עם נוק-אאוט שיטתי של Klotho. בתנאים פיזיולוגיים נורמליים, הכליה היא לא רק הרגולטור העיקרי לשמירה על רמת Klotho. איברים, ויכולים לנקות אותו מהדם לתוך השתן[6-7], משתתפים בפירוק ובחילוף החומרים של Klotho, ושומרים על האיזון הדינמי של Klotho.

המנגנון והמשמעות של Klotho ב-CKD

הגדלת Klotho או מתן חלבון Klotho אקסוגני יכולים לשפר את תפקוד הכליות ולהפחית את מידת הנזק הכלייתי. בהשוואה לעכברים מסוג פרא, לעכברים חסרי Klotho יש נזק לכליות חמור יותר, התקדמות מהירה יותר של CKD ופיברוזיס גבוה יותר [8]. מחקרים אלו אישרו שלקלוטו יש הגנה כלייתית. בנוסף לאפקט ה"אנטי אייג'ינג" הקלאסי, Klotho מסוג ממברנה פועל בעיקר כגורם גדילה פיברובלסט 23 (FGF23)

הקולטנים המשותפים של Klotho משתתפים בוויסות חילוף החומרים של סידן וזרחן ושומרים על הומאוסטזיס מינרלים[9]; בנוסף לוויסות חילוף החומרים של סידן וזרחן, לקלוטו המופרש גם תפקידים של עיכוב הסתיידות כלי דם, עיכוב פיברוזיס, סטרס נוגד חמצון, אנטי דלקתיות, עיכוב אפופטוזיס של תאים ופונקציות אחרות של הגנה על תאים.

1. Klotho משתתף במטבוליזם של מינרלים ומעכב הסתיידות כלי דם

CKD גורם לעתים קרובות להפרעות בחילוף החומרים המינרלים, מה שמוביל להפרעות במינרלים ובעצם של CKD (CKD-MBD) ולהסתיידות כלי דם. CKD-MBD גורם לירידה של Klotho בשלב מוקדם, ואף ממריץ את הטרנספורמציה של אוסטאובלסטים של כלי הדם, מגדיל את תאי העצם להפרשת חלבונים, ובכך גורם להסתיידות כלי דם. הסתיידות [10].

לכן, תיקון של Klotho ושמירה על הומאוסטזיס מינרלים לא רק מועילים למטבוליזם העצמות והמינרלים, אלא גם מקלים על מחלות לב וכלי דם ומשפרים את איכות החיים בחולים עם CKD ומחלת כליות סופנית(ESRD). מחסור בקלוטו יכול להשפיע על חילוף החומרים במינרלים בדרכים הבאות.

(1) היפרפוספטמיה: היפרפוספטמיה קיימת באופן נרחב בחולים עם ESRD, והיא הגורם הפתוגני העיקרי של CKD-MBD, וגם הסיבה העיקרית להתקדמות הסתיידות כלי הדם. לעכברים חסרי Klotho יש היפר-פוספטמיה חמורה, בעוד שלעכברים המבטאים יתר על המידה Klotho יש ירידה ברמת הפוספט בסרום [1]. ביטוי חלבון ו-mRNA של Klotho בכליות של עכברים רגילים שניזונו בתזונה עתירת זרחן הופחת משמעותית, בעוד אלו שניזונו בדיאטה דלת זרחן

עכברים תזונתיים תת-סוג Klotho יכולים לשחזר חלקית את ביטוי Klotho [11]. המחקרים לעיל מראים שלקלוטו יש תפקיד רגולטורי בהומאוסטזיס של פוספט, וחסר קלותו עשוי להיות מעורב בהתפתחות היפרפוספטמיה. יחד עם זאת, מחסור בקלוטו יפחית את הפרשת הפוספט מהשתן, ובכך יאיץ את הצטברות הזרחן בדם ב-CKD. ככל שרמת הזרחן בסרום גבוהה יותר, מידת ההסתיידות של הרקמות הרכות גבוהה יותר.

(2) הגדל את רמת FGF23: Klotho ו-FGF23 הם גורמים מתפתחים ב-CKD-MBD. FGF23 הוא חלבון מזרחן השומר על האיזון המטבולי של פוספט על ידי אינטראקציה עם Klotho, הורמון פארתירואיד (PTH) ו-1,25-(OH)2-VitD3[12]. לעכברים חסרי Klotho יש רמות FGF23 בסרום גבוהות מאוד, ו- Klotho עשוי להיות מווסת שלילי של FGF23.

ניסויים הוכיחו גם שתפקוד FGF23 נחלש באופן משמעותי כאשר Klotho היה חסר [13]. נתונים עדכניים מראים שהקשר בין FGF23 לשיפוץ לב תלוי ב- Klotho, והקשר של FGF23 עם היפרטרופיה לבבית ופיברוזיס ניכר רק בהיעדר Klotho [7]. כקולטן משותף משופר, Klotho מסוג ממברנה מקדם את השילוב של FGF23 ו-FGFR האנדוקרינית באמצעות היווצרות של קומפלקס של קולטן Klotho/FGF (FGFR)/FGF23, ולאחר מכן מפעיל את מסלול העברת האות FGF באיברי המטרה שלו[12,14 ]. ב-CKD, רמת FGF23 בסרום עולה מוקדם יותר מאשר פוספט, ומחקרים מצאו שזה קשור קשר הדוק לקרדיומיופתיה אורמית[15]. משערים כי FGF23 יכול לשמש לא רק כסמן ביולוגי לאבחון מוקדם של CKD, אלא גם כסמן למחלות לב וכלי דם בחולים עם CKD ו-ESRD. ומנבאים תמותה.

(3) מחסור בוויטמין D: נמוך 1,25-(OH)2-VitD3 הוא

זהו אחד הגורמים העיקריים להפרעה בחילוף החומרים המינרלים ולעתים קרובות מיוחס למחלת עצם והיפרפאראתירואידיזם משני הנגרמת על ידי CKD. עם זאת, בעכברי נוקאאוט של Klotho, ביטול של ציר FGF23-Klotho מוביל לביטוי מוגבר של 1 -הידרוקסילאז, מה שמוביל לרמות גבוהות של ויטמין D פעיל בסרום, מה שמצביע על כך שמחסור בקלוטו משבש את 1 -הידרוקסילאז ויסות משוב שלילי בין ויטמין D פעיל לוויטמין D פעיל, ולאחר מכן

ויטמין D פעיל גבוה מדי הוא הגורם העיקרי לזרחן בדם לא תקין ולהסתיידות של רקמות רכות בעכברים חסרי Klotho[16-17].

(4) היפרפאראתירואידיזם משני: היפרפאראתירואידיזם משני הוא סיבוך שכיח של CKD ו-ESRD. בתנאים פיזיולוגיים, FGF23 פועל על FGFR ו-co-receptor Klotho בבלוטת התריס, מעכב את הפרשת הורמון הפרתירואיד ושומר על הומאוסטזיס של סידן וזרחן[18].

המחקר מצא שרמת ה-FGF23 בסרום בחולים עם היפרפאראתירואידיזם שניוני הייתה גבוהה משמעותית מזו שבאנשים בריאים, בעוד שרמת Klotho הייתה נמוכה משמעותית. לאחר כריתת בלוטת התריס החלו לרדת רמות FGF23, PTH, סידן וזרחן, ורמת Klotho ירדה גם ביום הראשון לאחר הניתוח, אך לאחר מכן הראתה עלייה במשוב שלילי[19]. Klotho יכול לעכב במישרין או בעקיפין את הסינתזה וההפרשה של PTH, ולהשתתף בהתרחשות ובפיתוח של hyperparathyroidism.

2. Klotho מעכב פיברוזיס בכליות

פיברוזיס בכליות הוא ביטוי פתולוגי שכיח של CKD. מחקרים הראו כי במודל החיות של פיברוזיס אינטרסטיציאלי בכליות (RIF), Klotho RIF הנגרמת על ידי חסימה חד-צדדית של השופכה (UUO) יכולה להחמיר על ידי הפגם של הגעה לשופכן, בעוד שמידת ה-RIF בבעלי חיים מהונדסים של Klotho מופחתת באופן משמעותי[ 20-21]; מתן חלבון Klotho אקסוגני יכול גם להפחית RIF בבעלי חיים UUO[22]. ניסויים במבחנה הראו גם שקלוטו יכול לעכב את הייצור של גורמים פיברוגניים בתאי אפיתל צינורי כליה, תאי אנדותל ופיברובלסטים אינטרסטיציאליים, ולהפחית את הסינתזה וההפרשה של מטריצה ​​חוץ-תאית [23]. Klotho עשוי לעכב מגוון של העברת אותות

מסלול להגנת רינו מפני פיברוזיס.

(1) שינוי מסלול איתות של גורם גדילה 1 (TGF- 1): Klotho מעכב את הביטוי של TGF- 1 בעכברים עם פיברוזיס כלייתי המושרה על ידי UUO, ו-TGF- 1 גם מפחית את הביטוי של Klotho בתאי אפיתל כליות. מחקרים מצאו כי Klotho המופרש יכול להיקשר ישירות לקולטן מסוג II של TGF- 1, ובכך לעכב פיברוזיס בכליות על ידי עיכוב הפעילות של TGF- 1[24].

(2) מסלול איתות Wnt/-catenin: מחקרים מצאו שהפחתת Klotho יכולה להפעיל את מסלול הפיברוזיס המתווך על ידי Wnt/-catenin, ו-Klotho יכול לשלב עם מרכיבים שונים של Wnts, כגון Wnt1, Wnt4 ו-Wnt7a, ולפעול כמסלול Wnt. אנטגוניסטים תחרותיים המעכבים

הפעלת Wnt והעברה גרעינית -קטנין, ובכך מעכבת את הכליות

תפקיד הפיברוזיס [21].

(3) אנגיוטנסין II (Ang II): Ang II מווסת פיברוזיס בכליות על ידי ויסות על הביטוי של גורמים אחרים, כגון TGF-, גורם גדילה של רקמת חיבור, מעכב מפעיל פלסמינוגן 1, גורם נמק של גידול וגורם גרעיני κB (NF) -κB)[25]. מחקרים הראו כי פגיעה כלייתית הנגרמת על ידי Ang II מעכבת את הביטוי של Klotho, בעוד שהביטוי של Klotho יכול להקל על פגיעה כלייתית הנגרמת על ידי Ang II.

(4) מסלול איתות חוץ-תאי (ERK) 1/2-p38: מחקרים עדכניים הראו כי Klotho אקסוגני מפחית פיברונקטין גבוה המושרה על ידי גלוקוז והיפרטרופיה של תאים באמצעות איתות ERK1/2-p38 קינאז מסלול, ובכך גורם לפגיעה בנפרופתיה סוכרתית במבחנה[23], מתן חלבון Klotho יכול לשלוט בגורם הגדילה הבסיסי של פיברובלסט 2-מושרה פיברוזיס כליות[26]

3. Klotho מווסת לחץ חמצוני ברקמת הכליה

מיני החמצן התגובתי המיוצרים על ידי חילוף החומרים בגוף עלולים לגרום לנזק לתאים, שהוא אחד הפתוגנזה החשובה של מחלת כליות. בחולים עם CKD, בעוד Klotho מופחת, יש גם תגובה חזקה של מתח חמצוני. Klotho יכול להקל על הזדקנות תאים ואפופטוזיס הנגרמת על ידי מתח חמצוני בתאי אנדותל. מחקר קליני על 282 חולים עם נפרופתיה סוכרתית מצא כי רמת Klotho בסרום בחולים עם נפרופתיה סוכרתית הייתה נמוכה מזו בקבוצת הביקורת, בעוד שהפרוסטגלנדין האיזומרי ליפידי פרוקסיד 8- היה גבוה יותר באופן משמעותי, והשניים היו שליליים. מתאם[27]; מחקר חתך של 78 חולי דיאליזה פריטונאלית הראה גם כי רמות Klotho בסרום נמצאו בקורלציה שלילית עם עקה חמצונית [28]. ניסויים בבעלי חיים הראו שחמצון יכול לווסת את הביטוי של Klotho ולגרום נזק לתאים; ביטוי יתר של Klotho מתחמצן

תגובת הלחץ פחתה באופן משמעותי, מלווה בעלייה בביטוי של מנגן-סופרוקסיד דיסמוטאז (Mn-SOD) וירידה בביטוי של סמן נזק חמצוני של DNA 8-hydroxydeoxyguanosine[20], מה שמעיד על אובדן של ביטוי Klotho מקדם את ההפעלה של מיני חמצן תגובתיים. ייצור חומרים ותגובת לחץ חמצוני. בנוסף למסלול גדילה 1 דמוי אינסולין/אינסולין, מנגנון הפעולה נוגדת החמצון של Klotho עשוי להיות קשור גם למסלולי איתות כגון קולטני אריתרופויאטין [29]. מחקר אחר הראה כי ניתן לתווך את ההשפעות האנטי-אפופטוטיות והאנטי-אייג'ינג של Klotho בתאי אנדותל כלי דם בווריד הטבור (HUVEC) באמצעות מסלול קינאז חלבון מופעל על ידי מיטוגן/מסלול מווסת אות חוץ-תאי, וקלוטו מפעיל אדנופוספט מחזורי. של Mn-SOD מושרה על ידי מסלול הגליקוזיד (cAMP)/חלבון קינאז A (PKA), ובכך מפעיל את ההשפעה נוגדת החמצון ב-HUVEC[30]. בנוסף, Klotho יכול גם להחליש נזק חמצוני המושרה על ידי Ang II ואפופטוזיס בתאי שריר חלק וסקולריים על ידי גירוי עיכוב מתווך cAMP/PKA של ביטוי חלבון ניקוטינמיד אדנין דינוקלאוטיד פוספט אוקסידאז 2 [31].

4. Klotho מעכב תגובה דלקתית כלייתית

עם אי ספיקת כליות, גורמים פרו-דלקתיים ב-CKD עולים בהדרגה, כולל IL-6, גורם נמק של גידול וכו', והפחתת Klotho קשורה קשר הדוק לתגובה הדלקתית. במודלים של בעלי חיים של נפרופתיה סוכרתית, מחיקת Klotho יכולה לקדם את הייצור של מתווכים דלקתיים ברקמת הכליה כגון IL-6, IL-8 ו-tumor necrosis factor, ולהחמיר את התגובה הדלקתית הכלייתית; תגובה דלקתית ודלקת של רקמת הכליה הטרנסגנית של בעלי חיים המדיום מופחת באופן משמעותי [29]. מחקרים קליניים מצאו גם שרמות Klotho בסרום בחולי CKD ירדו, מלווה בביטוי מוגבר של סמנים דלקתיים כגון IL-6, IL-18, גורם נמק גידול וכו', והיה מתאם שלילי בין Klotho וסמנים דלקתיים[32].

המנגנון האנטי דלקתי של Klotho עשוי להיות קשור לעיכוב של תגובה דלקתית המתווכת על ידי NF-KB, ו-NF-KB הוא גורם שעתוק חשוב בתגובה דלקתית. מחקר הראה שיש קשר דו-כיווני בין Klotho ל-NF-κB[33], כלומר, Klotho יכול לעכב תגובות דלקתיות, ומתווכים דלקתיים יכולים גם לווסת את הביטוי של Klotho. Klotho יכול לעכב עוד יותר את ההפעלה של NF-κB על ידי עיכוב זרחון p65, ובכך לעכב את השעתוק של מתווכים דלקתיים [13]. Klotho יכול גם לעכב את התגובה הדלקתית המתווכת על ידי גן I [34] המושרה על ידי חומצה רטינואית. לכן, Klotho עשוי לפעול כמאפנן אנטי דלקתי בכליה.

5. Klotho מעכב אפופטוזיס של תאי כליה. ביטוי מוגבר של Klotho יכול לעכב אפופטוזיס של תאים.

לעומת זאת, מחיקת Klotho יכולה לקדם אפופטוזיס של תאי אפיתל צינורי כליה. במודל העכבר של פגיעה כלייתית חריפה נפרוטוקסית, הביטוי של Klotho הצטמצם והגורם החלש של אפופטוזיס הקשור לגורם נמק הגידול נחסם [35], וההשלמה של חלבון Klotho אקסוגני יכול לעכב את האפופטוזיס של תאי אפיתל צינורי כליה. מאת UUO[ 22]. Klotho יכול לעכב את האפופטוזיס של תאי הלבלב, ויש לו השפעה על גלוקוז גבוה וגורמים אחרים.

זה יכול לעכב את האפופטוזיס של תאי אפיתל צינורי כליה [36]. Klotho יכול גם להפחית את הזדקנות התא ואפופטוזיס הנגרמת על ידי מתח חמצוני בתאי האנדותל. Banerjee et al. [37] הראה כי ניתן להשיג את המנגנון של עיכוב האפופטוזיס של Klotho על ידי ויסות מתח הרשתית האנדופלזמית. האם Klotho יכול לעכב אפופטוזיס דרך מסלולים אחרים נותר לחקור עוד.

סיכום ואאוטלוק

עם העמקת המחקר, התגלו ללא הרף התפקודים הפיזיולוגיים המעורבים בקלוטו, ומשערים שהוא יכול לשמש לא רק כסמן ביולוגי רגיש לאבחון מוקדם והערכת פרוגנוזה בתחום מחלות כליות ומחלות נלוות, אלא גם כשיטת טיפול חדשה. בתיאוריה, השלמת חלבון Klotho אקסוגני או ויסות הביטוי של Klotho in vivo יכולים להגן על תפקוד הכליות, לעכב את התקדמות CKD ולשפר סיבוכים. למרות שחלק מהפונקציות הובהרו, התפקידים הפיזיולוגיים המדויקים והתפקודים המולקולריים של Klotho לא פוענחו במלואם. רוב המחקר הנוכחי מוגבל לניסויים בבעלי חיים. היעילות והבטיחות של Klotho בטיפול ב-CKD אנושי צריכות לעבור אימות נוסף על ידי מחקר קליני קפדני. בעתיד, הבנה טובה יותר של המנגנונים המולקולריים שבאמצעותם Klotho מטפל במחלת כליות ומונע מחלות לב וכלי דם תסייע בפיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות.