Cistanche'i uuringud: leeliselise fosfataasi farmakoloogilised epigeneetilised modulaatorid kroonilise neeruhaiguse korral, 2. osa

KlõpsakeSiin1. osa jaoks

EPIGENEETILINE REGULEERIMINEALULINE FOSFATAAS

Termini epigenotüüp võttis 1942. aastal kasutusele Waddington, kes jõudis järeldusele, et genotüübi ja fenotüübi vahel on terve arenguprotsesside kompleks”[84]. Kaasaegne määratlusepigeneetikahõlmab DNA ja sellega seotud valkude modifikatsioone, mis ei hõlma muutusi aluseks olevas DNA järjestuses, mida mõjutab keskkond ja mida säilitatakse raku jagunemise ajal, mis põhjustavad stabiilseid muutusi geeniekspressioonis [85&]. Peamineepigeneetilinetegurid on DNA metüülimine, histoonide translatsioonijärgsed muutused ja kõrgemat järku kromatiini struktuur. Histoonide translatsioonijärgsed modifikatsioonid mõjutavad kromatiini struktuuri, ligipääsetavust ja transkriptsioonimasinate värbamist, et määrata, kas geenid on sisse või välja lülitatud. Need dünaamilised modifikatsioonid korraldavad transkriptoomi muutmise kaudu raku vastuseid keskkonna-, arengu- või metaboolsetele stiimulitele. Kuid,epigeneetikavõib põhjustada düsreguleeritud geeniekspressiooni haigusseisundite, sealhulgas vähi [86] ja patoloogiliste põletikuliste protsesside korral [87]. Ensüümid või valgud, mis genereerivad või nendega interakteeruvadepigeneetilinemuudatusi võib liigitada kirjutajateks, kustutuskummiteks või lugejateks, olenevalt sellest, kas nad lisavad, eemaldavad või tunnevad ära translatsioonijärgse modifikatsiooni (joonis 3).

JOONIS 3. Kromatiin koosneb DNA-st ja valkudest, mis loovad kompaktse struktuuri, mis on kriitilise tähtsusega eukarüootsete kromosoomide pakkimiseks ja stabiilsuseks. Peamised valgukomponendid on histoonid, mille ümber keritakse DNA, moodustades nukleosoomi.Epigeneetikahõlmab kromatiini kovalentseid modifikatsioone, mis ei mõjuta selle aluseks olevat DNA järjestust. Kromatiini kovalentsed modifikatsioonid mõjutavad nii kromatiini struktuuri kui ka transkriptsioonikomplekside värbamist, mis tegelikult lülitavad geenid sisse või välja. Need dünaamilisedepigeneetilinemodifikatsioonid viiakse läbi translatsioonijärgsete modifikatsioonide lisamise (kirjutamise) ja eemaldamise (kustutamise) teel, millele järgneb "lugemine", mis määrab geeniekspressiooni ja võimaliku fenotüübilise vastuse.

Histooni atsetüülimine

Histooni atsetüülimist seostatakse avatud kromatiini struktuuri, transkriptsioonifaktori sidumise ligipääsetavuse ja aktiivse transkriptsiooniga [88& ]. Atsetüülimise mõjude histoonaluselinefosfataasi ekspressioon. Histooni deatsetülaasi inhibiitorid (HDACi) suurendavad kromatiini atsetüülimist. In vitro HDACi-indutseeritud ekspressioonaluselinefosfataas-L soodustas inimese mesenhümaalsete tüvirakkude osteogeenset diferentseerumist [89]. Mehaaniliselt on histooni atsetüülimist seostatud luu morfogeneetiliste valkude reguleerimise, WNT signaaliülekande ja RUNX2 induktsiooniga [90]. Kas atsetüülimine mõjutab otseselt promootoreidaluselinefosfataas-L väljend on käimasoleva uurimistöö valdkond.

DNA metüülimise uuringud on näidanud, etaluselinefosfataas-L promootor A1E on tugevalt metüülitud [91]. Delgado-Calle et al. [92], näitasid, et DNA metüülimisel on oluline roll moduleerimiselaluselinefosfataasekspressioon inimese osteoblastilaadsetes rakkudes. Need näitasid pöördvõrdelist seost CpG saare metüülimise oleku vahel vahemikus -579 kuni þ 836 aluspaarini.aluselinefosfataasgeen, sealhulgas promootorpiirkond, mis viitab selleleepigeneetilineregulatsioon DNA demetüleerimisega tugevneb oluliseltaluselinefosfataasväljendus ja aktiivsus [92]. VSMC-s moduleerivad nii fosfaat kui ka hüdroksüapatiidi nanokristallid DNA metüülimist, mille tulemuseks on leeliselise fosfataasi aktiivsuse suurenemine ja osteoblastilaadse fenotüübi esilekutsumine [93, 94]

Cistanche võib vältida kroonilist neeruhaigust.

MikroRNA-d

Pikad mittekodeerivad RNA-d jamikroRNA-don samuti võtmetähtsusegaepigeneetilinetegurid, mis on seotud transkriptsioonijärgse geeniregulatsiooniga [77,95& ]. ThemikroRNA-don väikesed mittekodeerivad üheahelalised RNA molekulid, umbes 18–25 nukleotiidi, mis inhibeerivad valgusünteesi, seondudes mRNA 30- transleerimata piirkonnaga, et blokeerida valgu translatsiooni ja/või moduleerida mRNA stabiilsust. Arvutuslike prognooside põhjal on hinnatud, et enam kui 50 protsenti kõigist inimese valke kodeerivatest geenidest on potentsiaalselt reguleeritudmikroRNA-d[96]. Luu reguleerivmikroRNA-dmängivad võtmerolli osteogeneesiga seotud osteogeenses diferentseerumises ja signaaliradades [77, 95 ja 97, 98]. Peamised transkriptsioonifaktorid Runx2 ja Osx on paljude poolt reguleeritudmikroRNA-dpluripotentsetes mesenhümaalsetes rakkudes, et pärssida luu fenotüüpi mittenoossetes rakkudes ja kudedes [77, 99].

MõnedmikroRNA-don leitud, et need pärsivad ja soodustavad osteogeense diferentseerumisega seotud erinevaid signalisatsiooniteid [95&,100&]. Kollageeni I vähenenud mRNA ekspressioon,aluselinefosfataas, ja osteokaltsiini on leitud miR- 375 üleekspresseerimisel, mis viitab sellele, et miR-375 võib Runx2 sihtimisega pärssida osteogeenset diferentseerumist [101]. Samuti on teatatud, et miR-133a-5p üleekspressioon pärsibaluselinefosfataasekspressioon ja mineraliseerumine Runx2 sihtimise kaudu [102]. Li et al. [103], näitasid, et miR-216 soodustas osteoblastide diferentseerumist ja luude moodustumist.

FARMAKOLOOGILISTE EPIGENEETILISTE SEKKUMISE SIHTALULINE FOSFATAAS

MikroRNA-d

Arvestades leeliselise fosfataasi üldlevinud ekspressiooni, selle keskset rolli biomineralisatsioonis ja kõrget esinemissagedustveresoonte lupjuminepatsientidel, kellel onkroonilineneerudhaigus, on mõistlik uurida farmakoloogilisiepigeneetilinealuselise fosfataasi moduleerimine potentsiaalse terapeutilise meetmena, mille eesmärk on ennetada südame-veresoonkonna tüsistusikroonilineneerudhaigus[9& ]. Värsked tõendid näitavad sedamikroRNA-don dereguleeritudkroonilineneerudhaigus– mineraalide ja luude häired [104]. Eksperimentaalsed uuringud toetavad kontseptsiooni, etmikroRNA-don potentsiaalsed eesmärgid, mida parandadaveresoonte lupjumine[100& ]. Vastavalt miRBase versioonile 22 on 2656 küpse inimese järjestusedmikroRNA-don seni kataloogitud [105]. Seetõttu on enamiku kaasamine keeruline ülesannemikroRNA-dmida on käesolevas ülevaates aastate jooksul uuritud. Hiljutised andmed näitavad aga, et fosfaatidest põhjustatud aordi lupjumine käivitab miRNA modulatsiooni, reguleerides miR-200c, miR-155 ja miR-322 üles, samas kui miR-708 ja miR{{ 5}} olid allareguleeritud [106& ]. muudmikroRNA-dmis on seotudveresoonte lupjumine, seega on võimalikud ravi sihtmärgid miR-29a/b, miR-30d/e, miR-125b, miR-135a, miR-143, miR-145, miR-204, miR223 ja miR-762 [107]. Enamik neist mikroRNA-dest on suunatud kahele peamisele transkriptsioonifaktorile Runx2 ja Osx, mis mõjutavad TNalkaline fosfataasi aktiivsust ja biomineralisatsiooni. Kahtlemata,mikroRNA-domavad võtmerolli progresseerumise reguleerimiselveresoonte lupjumine; aga suur arvukusmikroRNA-dpotentsiaali täielikuks ärakasutamiseks on vaja ulatuslikke ulatuslikke epigenoomi hõlmavaid uuringuidepigeneetilinemääruse pooltmikroRNA-duudsete ravimeetodite jaoks, et leevendadaveresoonte lupjumine.

Bromodomeen ja ekstraterminaalne inhibeerimine Bromodomeen ja ekstraterminaalne (BET) valgud BRD2, BRD3, BRD4 ja BRDT on kromatiinilugejad, mis mitte ainult ei seo atsetüülitud lüsiini histooni sabadel ja transkriptsioonifaktoreid bromodomeenide 1 ja 2 kaudu, vaid värbavad ka transkriptsioonimehhanisme, et reguleerida geeniekspressiooni. [108]. BET-inhibiitorid (BETi) blokeerivad BET-valkude interaktsiooni atsetüülitud histoonide või transkriptsioonifaktoritega, et mõjutada sihtgeenide ekspressiooni [88&].Apabetaloonon suukaudselt saadaval olev BETi kliinilises arenduses, mille ravikssüdame-veresoonkonna haigus. Eelistatult seob see BET-valkudes bromodomeeni 2 (joonis 4), mis eristab seda pan-BETi-st, mis sihib võrdse afiinsusega bromodomeene 1 ja 2 [109]. Kliinilistes uuringutes,apabetaloonravi vähendas peamisi südamega seotud kõrvaltoimeid (MACE) patsientidelsüdame-veresoonkonnahaigusja see oli seotud 44-protsendilise suhtelise riski vähenemisega lisaks tavapärasele ravile [110& ]. MACE vähenemist ainult tähestiku järgi seostati seerumi aluselise fosfataasi vähenemisega, sõltumata traditsioonilistest kardiovaskulaarsetest riskifaktoritest ja põletikust [111&]. Uuringud näitasid, et see ravim moduleerib samaaegselt tegureid, mis soodustavad aterosklerootilise naastu stabiliseerumist ja MACE vähenemist. HDL-kolesterool tõusis [110&, 112], samas kui komplemendi kaskaad, ägeda faasi reaktsioon ja vaskulaarse põletiku vahendajad olid alla surutud [113, 114].

JOONIS 4. Kromatiini atsetüülimine on epigeneetiline modifikatsioon, mis on seotud kromatiini avatud struktuuri ja aktiivse transkriptsiooniga. Bromodomeen ja ekstraterminaalsed valgud on "kromatiinilugejad", mis seovad atsetüülitud lüsiini histoonidel või transkriptsioonifaktoritel kahe tandembromodomeeni 1 ja 2 kaudu ning värbavad transkriptsioonimehhanisme (nt positiivne transkriptsiooni elongatsioonifaktor ja RNA polümeraas II), et juhtida bromodomeeni ekspressiooni ja eriti terminaalset tundlikkust. geenid.Apabetaloonon suukaudselt saadaval olev bromodomeeni ja ekstraterminaalsete bromodomeenide väikesemolekuliline inhibiitor, mis põhjustab bromodomeeni ja ekstraterminaalse valgu vabanemist kromatiinist ning selle tulemusena bromodomeeni ja ekstraterminaalse tundliku geeni transkriptsiooni allareguleerimist.Apabetaloonsihib eelistatult bromodomeeni 2 (esindatud kollase haloga), mis eristab seda pan-bromodomeenist ja täiendavatest terminaalsetest inhibiitoritest, mis seovad bromodomeene 1 ja 2 võrdse afiinsusega.

sissekroonilineneerudhaiguspatsiendid, kellel on anamneesissüdame-veresoonkonnahaigus, ainult tähestikuga ravi paranesneerufunktsioonja leeliselise fosfataasi vähenenud tase vereringes [115]. Mehaaniliselt,apabetaloonalla reguleeritudaluselinefosfataasekspressioon inimese primaarsetes hepatotsüütides ja VSMC-s [116& ] ning selle tulemusena vähenes TNalkalise fosfataasi valgu tase ja ensümaatiline aktiivsus. Väikese molekuliga inhibiitoridaluselinefosfataason hinnatud terapeutiliseks vahendiksveresoonte lupjumine[14] agaapabetaloonvõib olla esimene kliinilises staadiumis modifitseeritud molekulaluselinefosfataastootmine. In vitro,apabetaloonoli vastu osteogeensetes tingimustes kultiveeritud VSMC-de lupjumisele anepigeneetilinemehhanism, mis hõlmab BRD4-d, mis pärssis prokaltsiaalsete geenide, sealhulgas RUNX2 ja leeliseliste geenide indutseerimistfosfataas[116& ].

Ühekordne annusapabetaloonsissekrooniline neerudhaigusstaadiumi 4–5 patsientidel vähenes kiiresti paljude põletikuliste tsütokiinide, sealhulgas IL-6 [2]. Samas uuringus ennustati enam kui 1300 plasmavalgu proteoomilise profiili koostamist, et kahjustusega patsientidel aktiveerusid mitmed immuun- ja põletikulised rajad.neerudfunktsiooni, sealhulgas tuumafaktor-kB (NF-kB), IL-6 või luu morfogeneetilise valgu signaaliülekanne. Neid kanoonilisi radu reguleeriti alla ühe apabetalooni annusega, mis mõjutaks soodsalt neerukahjustuse ja sellega kaasnevate häirete progresseerumist.veresoonte lupjumine.

Cistanche võib paranedaneerufunktsioonid.

Bromodomeen ja ekstraterminaalne pärssimine metaboolsete luuhäirete korral: mõju neerude osteodüstroofiale

Erinevad metaboolsete luuhaiguste prekliinilised mudelid on näidanud, et BETi ei vähenda luu struktuuri ega mehaanilisi omadusi ning võib selle asemel suurendada luu mahtu ja taastada mehaanilist tugevust [117–120]. Need uuringud näitavad, et BETi kasulik mõju luuhaigustele tuleneb põletikuvastasest toimest, samutiepigeneetilineluu remodelleerumise võtmetegurite moduleerimine, sealhulgas TN-aluselinefosfataas. N-metüülpürrolidoon (NMP) on USA Toidu- ja Ravimiameti poolt heaks kiidetud ravimi abiaine, mis on identifitseeritud kui bioaktiivne BETi [121]. Uuringud NMP-ga luu degeneratsiooni prekliinilistes mudelites on asetanud BETi farmakoloogiliseks strateegiaks luuhaiguste ennetamiseks või raviks, mida iseloomustab liigne luu resorptsioon. Paljud uuringud on näidanud, et BETi pärsib TNFa ja NF-kB vahendatud põletikulisi reaktsioone [3122–124]. NMP soodustas TNFa poolt blokeeritud mineraliseerunud luu kasvu ja taastas oluliste osteoblastiliste geenide TNFa inhibeeritud ekspressiooni, sealhulgasaluselinefosfataas, RUNX2 ja SP7/Osterix [125]. Lisaks soodustas NMP luu regeneratsiooni, suurendades BMP2 signaaliülekannet osteoblastides [126] ja inhibeeris osteoklastide diferentseerumist, et nõrgendada NF-kB ligandi retseptori aktivaatori poolt indutseeritud luu resorptsiooni [127]. Näidati, et NMP suurendab hüpoksia ajal osteoblastide elujõulisust ja takistas mineralisatsioonis osalevate võtmegeenide hüpoksiast tingitud alareguleerimist, sealhulgasaluselinefosfataas[128]. Mehaaniliselt oli NMP-ravi kaitsev osteoblastide diferentseerumise säilitamisel hüpoksia ajal, osaliselt inhibeerides NF-KB signaaliülekannet. NMP säilitas luu mineraalse tiheduse ja luude kvaliteedi ovariektoomiaga rottidel [121], parandades oluliselt östrogeeni ammendumisest põhjustatud osteoporoosi. Tulemusi kontrolliti sarnastes uuringutes, kasutades N,N-dimetüülatsetamiidi [127] või tugevamat BETi JQ1, kus ravi muutis östrogeenipuudusest põhjustatud luukadu [117]. Need andmed viitavad sellele, et BETi-ravi võib suurendada luumassi ja parandada luuvahetust põletikuliste luuhaiguste ja potentsiaalseltkroonilineneerudhaigus.

KOKKUVÕTE

Tsirkuleeriv aluseline fosfataas on tugev ja sõltumatu riskimarkersüdame-veresoonkonnahaigusja suremus elanikkonnas jakroonilineneerudhaigus. Aluselise fosfataasi üldlevinud ekspressioon ja selle osalemine mitmetes patofüsioloogilistes protsessides, mis on seotudsüdame-veresoonkonnahaigus, luuhaigus,kroonilineneerudhaigusprogresseerumise ja kognitiivse düsfunktsiooni tõttu sobib see multifaktoriaalseksepigeneetilinesekkumised. Uue BETi kliiniliste uuringute positiivsed tulemusedapabetaloonseostada aluselise fosfataasi kui võimaliku uudse kardiovaskulaarse ravi sihtmärgi rolli. Eksperimentaalsed uuringud täiendava BET-iga on jamikroRNA-dviitavad laiemale terapeutilisele potentsiaalileepigeneetilineleeliselise fosfataasi moduleerimine. Täiendavaid uuringuid on vaja, et määrata lõplikult kindlaks aluseline fosfataasi kui kliinilise ravi sihttase ja selgitada välja seerumi leeliselise fosfataasi taseme langetamise mõju kliinilistele tulemustele.

Tänuavaldused

PM toetab ALF toetust Region O¨stergo¨tland, Rootsi. KK-Z. toetavad NIDDK stipendiumid R01- DK095668 ja K24-DK091419, samuti hr Harold Simmonsi, hr Louis Changi, dr Joseph Lee ja AVEO filantroopilised toetused.

Rahaline toetus ja sponsorlus

Mitte ühtegi.

Huvide konfliktid

MH on Resverlogix Inc. neerukliinilise nõuandekogu liige ja Diaverum Sweden, AB töötaja. Ta on saanud Resverlogixilt ja Amgenilt nõustamis- ja kõneleja honorari. DG ja EK on Resverlogixi töötajad. KK-Z. on Resverlogixi neerukliiniku nõuandekogu liige. PM-il ei ole selle artikliga seotud huvide konflikti.

VIITED JA SOOVITUSLIK LUGEMINE

1. Stenvinkel P, Larsson TE.Krooniline neeruhaigus: enneaegse vananemise kliiniline mudel. Am J Kidney Dis 2013; 62:339–351.

2. Kooman JP, Kotanko P, Schols AM jt.Krooniline neeruhaigusja enneaegne vananemine. Nat Rev Nephrol 2014; 10:732–742.

3. Wasiak S, Tsujikawa LM, Halliday C jt. Kasuapabetaloonplasmavalkude kohta neeruhaiguse korral. Kidney Int Rep 2018; 3:711–721.

4. Millan J. Mammalianaluseline fosfataas: bioloogiast rakendusteni meditsiinis ja biotehnoloogias. Weinheim: Wiley; 2006.

5. Buchet R, Millan JL, Magne D. Multisüsteemsed funktsioonidaluselised fosfataasid. Meetodid Mol Biol 2013; 1053:27–51.

6. Anh DJ, Eden A, Farley JR. Lahustuva ja skeleti kvantifitseeriminealuseline fosfataas, ja lahustumatualuseline fosfataasankur-hüdrolaasi aktiivsus inimese seerumis. Clin Chim Acta 2001; 311:137–148.

7. Anh DJ, Dimai HP, Hall SL, Farley JR. Skeletialuseline fosfataasaktiivsus vabaneb peamiselt inimese osteoblastidest lahustumatul kujul ning netovabanemist pärsivad kaltsium ja skeleti kasvufaktorid. Calcif Tissue Int 1998; 62:332–340.

8. Magnusson P, Sharp CA, Farley JR. Inimese luude erinevad jaotusedaluseline fosfataasisovormid seerumis ja luukoe ekstraktides. Clin Chim Acta 2002; 325:59–70.