Kontakt:jerry.he@wecistanche.com

Hongbing Liu1

Saabunud: 17.11.2019 / Vastu võetud: 10.11.2020 / Avaldatud Internetis: 4.01.2021

©Autor(id) 2020

Cistanche võib parandada neerufunktsiooni

Abstraktne

Histooni deatsetülaasid (HDAC) on olulised epigeneetilised regulaatorid, mis vahendavad nii histooni kui ka mittehistooni valkude deatsetüülimist. HDAC-d, eriti I klassi HDAC-id, on arendamises väga väljendunudneerudja allub arengukontrollile. HDAC-id mängivad olulist rollineerudmoodustamine, eriti nefroni eellasrakkude säilitamine ja diferentseerimine. Mitmed tõendid toetavad HDAC-de kriitilist rolli erinevate väljatöötamisel ja progresseerumiselneerudhaigused. HDAC inhibiitorid (HDACis) on väga tõhusad neeruhaiguste (shneerudvähk). HDAC-de rolli(de) aluseks olevate molekulaarsete mehhanismide parem mõistmine neeruhaiguse patogeneesis ja progresseerumises on tõenäoliselt suureks abiks tõhusamate ja vähem toksiliste selektiivsete HDAC inhibiitorite ja kombinatoorsete ravimite väljatöötamisel.

Märksõnad: Histooni deatsetülaasid · Histooni deatsetülaasi inhibiitorid · Neeruhaigused · Neeruvähk

Sissejuhatus

Epigeneetika viitab DNA järjestusest sõltumatult geeniekspressiooni ja regulatsiooni pärilike muutuste uurimisele. Viimastel aastatel on tõusnud teadlikkus epigeneetiliste mehhanismide kriitilisest rollist tervises ja haigustes [1]. Arengu käigus seatakse kromatiini epigeneetilised modifikatsioonid, nagu DNA metüülimine, histooni atsetüülimine ja histooni metüülimine, et määrata kindlaks genoomi programmeerimine konkreetses rakus, muutes kromatiini struktuuri ja seeläbi DNA juurdepääsu transkriptsioonimasinatele. Nende keskkonnamõjudest (nt toitumine, toksiinid, ravimid, viirusnakkused) põhjustatud epigeneetiliste modifikatsioonide häired võivad põhjustada geenifunktsiooni düsregulatsiooni, muutmata DNA järjestust ennast [1–3]. Kuna epigeneetilised kõrvalekalded sõltuvad geenide ja keskkonna vastastikusest mõjust, on need sageli fenotüüpiliselt varieeruvad, mis sobib hästi kaasasündinud anomaaliate laia fenotüübilise spektriga.neerudja kuseteede (CAKUT) ja teise neeruhaigusega [4–9]. Seetõttu

* Hongbing Liu

hliu8@tulane.edu

Pediaatria osakond ning Tulane'i hüpertensiooni ja neerude tippkeskus, Tulane University School of Medicine, SL-37, 1430 Tulane Avenue, New Orleans,

LA 70112, USA

Neerude arengu epigeneetilise aluse mõistmine võib anda uusi teadmisi neerude patoloogilistest mehhanismidest ja loodetavasti avada uusi võimalusi CAKUT-i raviks või ennetamiseks farmatseutiliste ainete kaudu, mis on suunatud epigeneetilistele modifikaatoritele. Sellised epigeneetilised ravimid on juba kliinilises kasutuses või uurimisel vähi ja muude haiguste raviks [10].

Histooni atsetüülimine toob kaasa atsetüülrühma kovalentse lisamise lüsiinile. Sellise lisamise tulemuseks on lokaalne avatud kromatiin, aktiivse transkriptsiooni märk, neutraliseerides histooni saba positiivse netolaengu ja vähendades selle seondumist negatiivselt laetud DNA-ga. Seevastu deatsetüülitud histoonid interakteeruvad tugevalt DNA-ga ja põhjustavad lokaalset tihedat kromatiini, mis on inaktiivse transkriptsiooni märk. Promootor- ja võimendushistoonide diferentsiaalne atsetüülimine mängib arenguprotsessides, rakkude proliferatsioonis ja diferentseerumises väga olulist reguleerivat rolli. Ebanormaalne atsetüülimine või deatsetüülimine põhjustab mitmesuguseid häireid, nagu leukeemia, epiteelivähid, fragiilne X sündroom ja Rubinstein-Taybi sündroom [11]. Histooni deatsetülaasid (HDAC) on suur evolutsiooniliselt konserveerunud ensüümide perekond, mis katalüüsivad atsetüülrühmade eemaldamist histooni sabadest. HDAC-de toimet neutraliseerivad histooni atsetüültransferaasid (HAT), mis atsetüleerivad histooni sabasid. Praeguseks on tuvastatud 18 imetaja HDAC-d. Fülogeneetilise analüüsi ja nende funktsioonide järgi jagunevad HDAC-d nelja klassi: klass1 (Hdac1-3 ja 8), klass II (Hdac4-7,9–10), klass III (Sir2/). Sirt 1–7), ja IV klass (Hdac11). I, II ja IV klassid vajavad oma katalüüsi aktiivsuseks tsinki, samas kui III klassi liikmed sõltuvad NAD-st. Nende hulgas on I klassi HDAC-sid põhjalikult uuritud ja iseloomustatud. Arvestades, et histooni atsetüülimist seostatakse tavaliselt aktiivse transkriptsiooniga, peeti HDAC-sid algselt üldisteks transkriptsioonilisteks kaasrepressoriteks. Hiljem on aga selgunud, et HDAC-id reguleerivad geeniekspressiooni väga selektiivselt ja avaldavad nii repressiivset kui ka aktiveerivat toimet [12]. Sisemise DNA sidumistegevuse puudumise tõttu ei saa HDAC-d oma funktsioonide jaoks erinevates fundamentaalsetes bioloogilistes protsessides toimida üksi [12].

On saanud selgeks, et HDAC-id võivad lisaks histoonidele toimida ka paljudel substraatidel. Erinevate HDAC-de histooni substraadi spetsiifilisuse määramine on keeruline. Peamine põhjus on see, et paljudel puhastatud HDAC-idel on väga madal deatsetüülimisaktiivsus ja erinevate HDAC-de funktsionaalne redundantsus [13]. HDAC-de ühe liikme kadumisest või katkestamisest ei pruugi piisata üldise histooni atsetüülimise muutmiseks. Lisaks värvatakse HDAC-d sihtgeenidesse transkriptsioonikomplekside (nt Sin3 kompleksi, NuRD kompleksi ja Co-REST kompleksiga) seostamise kaudu [14]. Seega sõltub HDAC-de spetsiifilisus geeniregulatsioonis partnervalkudest, mida nad seostavad erinevates rakutüüpides. Kuigi I klassi HDAC-ide kolmel liikmel (HDAC1, HDAC2 ja HDAC3) on üldiselt sarnased järjestuse omadused, näitasid mõned uuringud, et HDAC3-l (ja võib-olla kõigil I klassi HDAC-idel) on erinev substraadi spetsiifilisus [15, 16]. Tõenäoliselt on igal HDAC-l teatud substraatides oma spetsiifiline sihtprofiil, mis nõuab põhjalikumat uurimist. Nagu peaaegu kõik ensüümid, on HDAC-de tegevus funktsionaalselt reguleeritud. Arvukate erinevatel tasanditel regulatsioonimehhanismide hulgas on kaks hästi korraldatud mehhanismi valgu-valgu interaktsioon ja translatsioonijärgsed modifikatsioonid (PTM). Paljud HDAC-id ei funktsioneeri üksi, vaid toimivad mitme valgu kompleksi komponendina, mis aitab üksikutel HDAC-idel avaldada oma katalüütilist aktiivsust tõhusamalt ja spetsiifilisemalt [17]. HDAC-de toimimine suurte valgukomplekside moodustamise kaudu on väga tavaline. Ulatuslikud biokeemilised analüüsid näitasid, et HDAC1 ja HDAC2 eksisteerivad koos kolmes peamises multiproteiini kaasrepressorkompleksis: Sin3, NuRD (nukleosoomide remodelleerimine ja deatsetüülimine) ja CoREST (element{24}}vaigistava transkriptsioonifaktori kaasrepressor) [14]. ]. HDAC-id ei ole ainult valgu modifikaatorid, vaid neile võivad kehtida ka erinevad PTM-id. Fosforüülimine on kõige ulatuslikumalt uuritud modifikatsioon. HDAC1 saab fosforüülida kaseiinkinaasi (CK2) ja cAMP-sõltuva kinaasi PKA abil [18]. Fosforüülimine nii seriini (S) 421 kui ka S423 juures on HDAC1 ensümaatilise aktiivsuse jaoks hädavajalik ning nende kahe saidi mutatsioonid vähendavad oluliselt selle aktiivsust ja kompleksi moodustumist. CK2 võib samuti fosforüülida HDAC2 saitidel 422 ja 424 (HDAC1 S421 ja S423 homoloogid) ning HDAC2 peamises fosforüülimissaidis S394 [19]. Järjekindlalt leidsime arendustes ka S394 fosforüülitud Hdac2 olemasolu.neerudmassispektromeetria analüüsi kaudu (Liu et al., avaldamata). Lisaks reguleerib HDAC1 ja HDAC2 fosforüülimist pöörduvalt valgufosfataas PP1 [20]. Uuringud näitasid ka, et PP2A reguleerib hüpertroofilist vastust HDAC2 S394 defosforüülimise teel inimese südames [21]. Kokkuvõttes on HDAC-d olulised epigeneetilised modulaatorid ja mängivad rolli paljudes bioloogilistes protsessides. Nende tegevust kontrollivad tihedalt mitmed mehhanismid, nagu valgu-valgu interaktsioon ja PTM-id. Mitme valgu kompleksi moodustumine ei määra mitte ainult HDAC-de aktiivsust, vaid ka nende substraadi spetsiifilisust. HDAC-de molekulaarsed muutused avaldavad tõenäoliselt olulist mõju inimeste tervisele ja haigustele. Selles ülevaates tahaksime kirjeldada HDAC-de rolleneerudareng ja haigus.

HDAC-de roll neerude arengus

I klassi HDAC üldlevinud ekspressioon ja kõrge deatsetülaasi aktiivsus on kooskõlas nende funktsionaalse tähtsusega. Tavalised HDAC1 knock-out hiired on embrüonaalselt surmavad, põhjustades tõsiseid proliferatsioonidefekte ja kasvupeetust [22]. Üllataval kombel talutakse HDAC1 tingimuslikku väljalülitamist mitmes koes hästi ja hiired on elujõulised, suure tõenäosusega HDAC1 ja HDAC2 funktsionaalse koondamise tõttu hilisemas arengus ja sünnijärgses elus [22]. HDAC 1 ja HDAC2 kaasdeletsioon on kõigis uuritud kudedes kahjulik [22]. Veelgi enam, HDAC{11}}null hiired surevad pärast sündi 24 tunni jooksul südame talitlushäirete tõttu [22]. Aastalneerud, HDAC-d on kõikjal ja väga väljendunud. RT-PCR analüüs näitab, et HDAC1, 2, 3, 4, 7, 9 alluvad arengukontrollile ja embrüonaalsest vastsündinud ja täiskasvanueas küpsemise ajal märkimisväärselt vähenevad [23]. Western blot analüüsneerudtuumalüsaadid kinnitavad veelgi, et Hdac1–3 valke on embrüonaalses koguses väga paljuneerudja on postnataalselt alla reguleeritud [23]. Immunovärvimine näitab, et Hdac 1 ja 2 ekspresseeruvad tugevalt vastsündinud (P0) hiirte neerude erinevates arenevate neerude populatsioonides, sealhulgas diferentseerumata metanefrises mesenhüümis, hargnevates kusejuhade pungades ja stroomas (joonis 1). ). Hdac1 ja 2 on kattuvalt ja ainult tuumas, mida ekspresseeritakse arenevates ja P21 neerudes (joonis 1). Arenemisel tuvastati ka Hdac3 kõrge ekspressioonneerud, sealhulgas podotsüüdid. Seevastu Hdac 5, 6 ja 8 on konstitutiivselt väljendatud. Neerude mikrovaskulatuur ekspresseerib Hdac 7, 8 ja 9 [24]. Kollektiivselt reguleeritakse I ja II klassi HDAC geene selle ajal erinevaltneerudarengut. Hiljutine ülevaade [25] dokumenteeris hästi kõigi HDAC-de ekspressiooni neerudes.

Joonis 1 Hdac1 ja Hdac2 kõrge ekspressioon ja tuuma lokalisatsioon vastavalt vastsündinud (P0) (a, b) ja P21 (c, d) hiirte neerudes

Kuid HDAC-de ruumiliselt ja ajaliselt piiratud jaotus ei muuda histoonide H3 ja H4 globaalset atsetüülimise taset, mis viitab HAT ja HDAC funktsioonide tihedale sidumisele normaalse arengu ajal [23].

I klassi HDAC-de hulgas on HDAC1 ja HDAC2 üksteisega evolutsiooniliselt seotud ja mõlemad on paljudes kudedes väga rikkalikult ekspresseeritud. HDAC1 ja HDAC2 võivad moodustada homo- või heterodimeere ning neid leidub koos peaaegu kõigis tuumavalgukompleksides, sealhulgas kolmes hästi iseloomustatud kaasrepressorkompleksis: Sin3, NuRD ja Co-REST [14, 26]. Hdac1 ja Hdac2 tingimusliku deletsiooniga ureteric bud (UB) liinist koos Hoxb{15}}Cre'ga näitasid uuringud, et hiirtel, kellel oli kuni kolm Hdac1 ja Hdac2 deleteeritud alleeli, ei ilmnenud neerude arengus olulisi kõrvalekaldeid [27] . Need hiired võivad täiskasvanueani ellu jääda ilma igasuguste kasvu- või arenguhäireteta. Seevastu kõigi nelja Hdac1 ja Hdac2 alleeli samaaegne kustutamine põhjustab varase postnataalse letaalsuse 2–4 nädala vanuselt [27]. Theneerudknockout hiirte kude P{0}} juures näitas nefrogeense tsooni puudumist, ajukoore-medullaarse mustri puudumist ja mitme epiteeli tsüstide moodustumist, mis viitab Hdac1 ja Hdac2 kriitilisele rollile ja funktsionaalsele liiasuseleneerudteke ja funktsioon [27]. Uuringud näitavad ka, et Hdac1 ja Hdac2 kadumine UB epiteelis põhjustab kasvaja supressorvalgu p53 märkimisväärset hüperatsetüülimist, et suurendada p53 stabiilsust ja transkriptsioonilist aktiivsust [27]. Kuigi p53 on väga oluline kasvaja supressor, kahjustab piiramatu p53 aktiivsus neerude moodustumist, mis on tõenäoliselt tingitud sobimatust rakusurmast või proliferatsioonidefektidest [28].

Theneerudsisaldab mitmeid spetsiifilisi rakutüüpe, millel on piirkondlikud füsioloogilised funktsioonid.Neermoodustumine imetajatel algab kahe koetüübi, kusejuha punga ja metanefrilise mesenhüümi vastastikusest interaktsioonist [5, 29–31]. Six2 plus cap mesenhüüm on multipotentsed iseuuenevad nefroni eellasrakud (NPC-d), mis loovad funktsionaalse nefroni epiteeli [30]. Et saada ülevaade HDAC1 / 2 rollist NPC hooldamisel ja diferentseerimisel, eemaldasime tinglikult Hdac1 ja Hdac2 koos Six2eGFPCre (Six2TGC) hiirtega [30]. NPC-spetsiifilise HDAC1 ja HDAC2 topeltdeletsiooniga hiired (kõik neli alleeli) sündisid normaalsetes Mendeli suhetes, kuid surid varsti pärast sündi [4]. Mutantsed neerud sünnitusjärgsel päeval (P) 0 olid väikesedneerudsuurus, nefrogeense tsooni puudumine, tekkivate nefronite ja glomerulite puudumine ning mitmete tsüstide moodustumine [4]. Sarnaselt Hdac1 ja Hdac2 deletsiooniga UB liinis on nefrogeneesi tagamiseks piisav kas HDAC1 või HDAC2 üks alleel [4]. Meie tulemused näitasid, et histooni deatsetülaasid 1 ja 2 (HDAC1/2) on olulised nefroni eellasrakkude ja neeruvesiikulite transkriptsiooniprogrammide reguleerimiseks [4]. HDAC1/2-l on kaks rolli, et tasakaalustada NPC eneseuuenemist ja diferentseerumist nefrogeneesi ajal (joonis 2): Ühest küljest on HDAC1/2 vajalik kõigi markergeenide (nt Six2, Sall1) ekspressiooniks. ja Osr1) NPC-s ja nende rakkude eneseuuenemine; teisest küljest on need olulised ka kanooniliste Wnt-sihtgeenide ekspressiooni mahasurumiseks ja NPC-de enneaegse diferentseerumise vältimiseks. Meie biokeemilised ja ChIP analüüsid näitasid ka, et HDAC1 ja HDAC2 interakteeruvad Six2, Osr1 ja Sall1-ga, transkriptsiooniregulaatorite võrgustikuga, mis säilitavad NPC proliferatsiooni ja diferentseerumise tasakaalu [4]. Six2 on areneva neeru peamine transkriptsioonifaktor ja mängib keskset rolli funktsionaalse iseuuendamise kogumi säilitamisel, pärssides kahekordselt NPC-de diferentseerumist ja soodustades eneseuuendust. Six2 ja HDAC1/2 ekspresseeritakse koos diferentseerumata NPC-des ja kõik on vajalikud nefroni eellasrakkude säilitamiseks ja enneaegse diferentseerumise vältimiseks [4]. Arvame, et HDAC1/2 on vajalik Six2 kahefunktsiooni jaoks, et täpselt juhtida NPC-de eneseuuendust ja diferentseerumist. HDAC-d võivad deatsetüülida mitte ainult histooni valke, vaid ka mittehistooni valke [12]. In silico ennustus atsetüülimiskomplekti rikastamisel põhineva (ASEB) arvutiprogrammiga [32] näitab mitmeid potentsiaalseid saite, mis vastutavad Six2 atsetüülimise eest p300 ja deatsetüülimise eest Hdac1/2 abil (tabel 1). Nende hulgas asuvad lüsiin (K) 46, K52 ja K71 Six2 domeenis (1–124) ja K138 asub Six2 homöodomeenis [33]. Uuringud näitasid, et Sixi domeenil on palju tugevam kalduvus tuumaks

akumulatsioon ning kuue domeenist ja homöodomeenist koosnev valk leiti olevat ainult tuumas [33]. Seetõttu oleks nende potentsiaalsete saitide atsetüülimine väga tõenäoliselt seotud Six2 valgu tuuma lokaliseerimisega ja/või transkriptsioonilise aktiivsusega. Hiljuti näitas meie genoomi hõlmav analüüs, et Hdac1 ja Six2 hõivavad NPC uuendamise geenide võimendaja piirkondi ja Hdac1 seondumine näitab avatud kromatiini NPC aktiivselt transkribeeritud geenide promootorpiirkonnas [34]. Kuidas HDAC1/2 reguleerib Six2 funktsioonineerudareng nõuab kindlasti edasist uurimist.

Imetajaneerudareneb metanefrilise mesenhüümi ja kusejuha punga vastastikustest interaktsioonidest. Strooma, kolmas põlvnemine, mis täidab interstitsiaalse ruumi, on tuletatud erinevatest eellasrakkudest, mis ekspresseerivad transkriptsioonifaktorit Foxd1 [35]. Uuringud näitavad, et Foxd1 ekspresseeriv kortikaalne strooma on multipotentne iseuunev eellaspopulatsioon, mis tekitab kortikaalseid ja medullaarseid interstitsiaalseid rakke, mesangiaalrakke ja peritsüüte.neerud[35]. HDAC1 ja HDAC2 ekspresseeruvad ka arenevas stroomas kõrgemaltneerud[4, 23, 27]. Kahe HDAC rolli uurimiseks strooma liinis kasutame hiiremudelit HDAC1 ja HDAC2 tingimuslikuks eemaldamiseks Foxd{5}}Cre [36] abil. Meie

Joonis 2 HDAC1/2 mängib kahte rolli, et tasakaalustada NPC eneseuuenemist ja diferentseerumist nefrogeneesi ajal

Esialgsed tulemused näitasid, et spetsiifiline HDAC1/2 deletsioon strooma eellasrakkudes põhjustab nefroni eellasrakkude ebanormaalset laienemist (joonis 3), mis on sarnane fenotüüp, mida täheldati Foxd1-Cre juhitud Sall1 deletsiooni või neerustrooma ablatsiooni korral [37]. , 38]. Täiendav iseloomustus selle kohta, kuidas stromaalne HDAC1/2, et piirata ja reguleerida liigset nefroni laienemist, aitaks edendada meie arusaamist neerude moodustumise epigeneetilisest regulatsioonist ning strooma ja nefroni vahelisest ristkõnest.

HDAC-d ja neerude interstitsiaalne fibroos

Krooniline neeruhaigus (CKD) on üha enam tunnustatud rahvatervise probleem ja seda iseloomustab neerufunktsiooni järkjärguline ja pöördumatu langus. Neerude interstitsiaalne fbroos on kroonilise neeruhaiguse iseloomulik tunnus. Neerude interstitsiaalset fbroosi iseloomustab neerutuubulite atroofia, ekstratsellulaarse maatriksi (ECM) ebanormaalne ladestumine ja fbroblastide järkjärguline laienemine. Selle aluseks olevad patogeensed mehhanismid on keerulised ja mitmekesised. Kogunev tõendusmaterjal on näidanud, et HDAC-d osalevad neerude interstitsiaalse fbroosi patogeenides ja HDAC-i inhibeerimine avaldab anti-fbrootilist toimet peamiselt järgmiste mehhanismide kaudu: (1) pärsib pro-fbrootilist TGF-i signaaliülekannet, (2) takistab tubulaarset. epiteelirakkude apoptoos ja (3) luu morfogeneesi valgu 7 (BMP7) ekspressiooni suurendamine [39]. Transformeeriv kasvufaktor beeta (TGF-) on transformeeriva kasvufaktori liige, mis on oluline erinevate bioloogiliste protsesside reguleerimisel. Imetajatel on tuvastatud kolm TGF- isovormineerud: TGF- 1, TGF- 2 ja TGF- 3. Nende hulgas avaldab TGF- 1 oma bioloogilist aktiivsust Smad- ja mitte-Smad-radade kaudu ning selle rolli neerufbroosis on kõige paremini iseloomustatud (Yu et al. 2003; Meng jt 2016). TGF- 1 ebanormaalne aktiveerimineneerudpõhjustab interstitsiaalset fbroosi, soodustades fbroblastide proliferatsiooni ja ebanormaalse rakuvälise maatriksi ladestumist [40]. Varasemad uuringud näitasid, et ravi trikostatiin A-ga (TSA), mis on nii I kui ka II klassi HDAC-de pan HDAC inhibiitor (HDACi), nõrgendab neerufbroosi ühepoolse kusejuha obstruktsiooni (UUO) hiiremudelis [41]. TSA-ravi inaktiveeris ka fbroblastid märkimisväärselt. Lisaks blokeeris HDAC1 või HDAC2 vaigistamine neerude fbroblastide vohamist, vähendades STAT3 (signaalimuundur ja transkriptsiooni 3 aktivaator) fosforüülimist, mis on signaalmolekul, mis on seotud neerude fbroblastide proliferatsiooni ja neerufbroosi tekkega [42]. Edasised uuringud näitasid, et TSA-ravi suurendab ka BMP-7 ekspressiooni ja nõrgendab neerukahjustuse patogeneesi [43, 44]. Kuna BMP-7 kutsub esile kaitse TGF- -vahendatud neerufbroosi vastu, on BMP-7 ekspressiooni taastamine veel üks peamine mehhanism, mille abil HDAC inhibeerimine takistab progresseeruvat kroonilist neeruhaigust [44]. Lisaks nõrgendab MS-275 või Fk228 (I klassi HDAC-de selektiivsed inhibiitorid) manustamine märkimisväärselt neerufbroosi progresseerumist, pärssides neerufbroblastide aktivatsiooni ja proliferatsiooni, mis viitab sellele, et I klassi HDAC-d mängivad neerufbroosis domineerivat rolli [45, 46].

Kokkuvõttes mängivad HDAC-d olulist rolli neerude fbroblastide aktivatsioonis ja neerude interstitsiaalses fbroosis ning HDAC-de (eriti I klassi HDAC-de) inhibiitorite kasutamine võib seetõttu pakkuda tõhusat ravi neerufbroosi leevendamiseks ja raviks.

HDAC-d ja diabeetikudneerudhaigus

Diabeet mõjutab maailmas üle 451 miljoni inimese ja diabeetiline nefropaatia (DN,neeruddiabeet) on kroonilise neeruhaiguse kõige levinum põhjus. Lõppstaadiumneerudhaigus (ESKD) on kroonilise neeruhaiguse viimane staadium. See on siis, kui mõlemad neerud ei suuda enam rahuldada keha vajadusi igapäevaseks eluks. Kõige levinumad ESRD põhjused Ameerika Ühendriikides on diabeet ja kõrge vererõhk [47]. DN-i tunnuseks on ECM-i progresseeruv akumuleerumine glomerulaarses mesangiumis ja tubulointerstitiumis. Mitmed prekliinilised uuringud on näidanud HDAC inhibeerimise efektiivsust diabeetilise neeruhaiguse eksperimentaalsetes mudelites [48, 49]. Varased uuringud teatasid HDAC2 aktiivsuse suurenemisest streptozototsiini (STZ) indutseeritud diabeedi korral.neerudja roti neeru proksimaalsed tubulaarsed epiteelirakud (NRK-52E), mis puutusid kokku TGF- 1-ga [50]. HDAC2 siRNA katkestamine vähendas fibronektiini ja -SMA ekspressiooni NRK-52E rakkudes. TSA-ravi vähendas ECM-i komponentide ekspressiooni ja takistas epiteeli-mesenhümaalset üleminekut (EMT). Täheldati, et valproehappel (VPA) (teine ​​HDACI/II inhibiitor) või SK704-l (selektiivne I klassi HDAC inhibiitor) on NRK{11}}E rakkudele sarnane toime, mis toetab I klassi HDAC-de olulist rolli rakkude arengus. diabeetiline neeruhaigus [50].

Reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) põhjustatud endoplasmaatilise retikulumi (ER) stress on seotud DN arenguga [51]. Epidermaalse kasvufaktori retseptor (EGFR) vahendab oksüdatiivset stressi ja EGFR-i aktiveerimine oli seotud diabeetiliste hiirtega. EGFR/AKT/ROS/ER stressisignalisatsioon mängib DN-i progresseerumisel olulist rolli ja EGFR-i pärssimine võib olla DN-i potentsiaalseks terapeutiliseks strateegiaks [51]. Uuringud näitasid, et diabeetiliste rottide ravi vorinostaadiga 4 nädala jooksul vähendas oluliselt EGFR-i taset ja represseeris.neerudkasv ja glomerulaarne hüpertroofia, mis näitab, et HDAC-d võivad EGFR-i aktiveerimise kaudu mängida rolli varases DN-is [48].

Podotsüüdid on lõplikult diferentseerunud epiteelirakud ja moodustavad selle olulise komponendineerudfltratsioonibarjäär [52]. Podotsüüdi kahjustus kiirendab DN progresseerumist neerude fltratsioonibarjääri terviklikkuse kaotuse kaudu, mille tulemuseks on valkude väljumine uriini (proteinuuria) [52]. Andmebaasi analüüsiga tuvastati proteinuuriliste hiirte glomerulite mikrokiibis kõrgem HDAC1 ja HDAC2 aktiivsus (Inoue et al. 2019). Hiljuti tehtud uuringud näitasid podotsüütide HDAC aktiivsuse olulist rolli hiire ja inimese glomerulaarhaiguse reguleerimisel ning viitavad kindlalt sellele, et HDAC1 ja HDAC2 aktiivsuse inhibeerimine võib pärssida inimese proteinuurse neeruhaiguse progresseerumist. VPA (I klassi HDAC inhibiitor, FDA poolt heaks kiidetud ravim) ja suberanilohüdroksaamhappe (SAHA) manustamine leevendas proteinuuriat ja vähendas glomeruloskleroosi arengut paljudes näriliste glomerulaarkahjustuste mudelites. Podocye-spetsiifilised HDAC1 ja HDAC2 ablatsioonihiired olid resistentsed progresseeruva glomeruloskleroosi suhtes. Lisaks näitas veteranide vananemise kohordiuuringus osalenud 120 000 osaleja pikisuunaline analüüs VPA-ravi tugevat kaitsvat mõju hinnangulise glomerulaarde fltratsioonikiiruse langusele [52].

Kokkuvõttes on diabeedist tingitud neeruhaigus endiselt kroonilise neerupuudulikkuse kõige levinum põhjus ja HDACi pakub kliinilist kasu diabeetilise neeruhaiguse raviks.

HDAC-d ja neerukartsinoom

HDAC inhibiitoreid on põhjalikult uuritud erinevate vähitüüpide puhul. Neerurakk-kartsinoom (RCC) on kõige levinumneerudvähk ja moodustab 2–3 protsenti täiskasvanute vähijuhtudest Ameerika Ühendriikides [53]. I klassi HDAC-d, eriti HDAC1, 2 ja 3, ekspresseeruvad RCC-s tugevalt, muutes need teraapia jaoks huvitavateks sihtmärkideks [54]. Hiljutised uuringud näitasid, et HDAC1 ja HDAC2 on vajalikud neerukartsinoomirakkude kasvuks ja ellujäämiseks [55]. HDAC-id põhjustavad E-kadheriini (raku adhesioonimolekuli) ja trombotsüütidest pärineva kasvufaktori retseptori (PDGFR, RCC metastaaside moodustumise peamine tegur) vähenemist [55]. Selgerakuline neerurakk-kartsinoom (ccRCC) on neerurakulise kartsinoomi kõige levinum vorm. ccRCC-d iseloomustab kasvaja supressorgeeni von Hippel Lindau (VHL) inaktiveerimine [56]. Uuringud näitasid, et HDAC1 ja 6 ekspresseeruvad tugevalt ning moduleerivad rakkude invasiooni ja migratsiooni ccRCC-s [56]. Hiljuti tuvastasime ka HDAC1 ja HDAC2 kõrgema aktiivsuse Wilmsi kasvajas, tahke neeruvähkkasvaja puhul, mis tuleneb ebaküpsest lapsest.nsilmarakud (Liu et al., avaldamata). Sihtides nii histooni kui ka mittehistooni valke, mängivad HDAC-d kriitilist rolli tahkete kasvajate kasvus ja progresseerumises [57]. On näidatud, et HDACi indutseerib tõhusalt kasvu peatamist, apoptoosi ja vähirakkude diferentseerumist ning kasvaja angiogeneesi pärssimist [57, 58].

Koguvad tõendid on näidanud, et HDACi pärsib vähirakkude proliferatsiooni ja indutseerib rakutsükli peatamist [57, 58]. RCC rakkude ravi VPA-ga viis p21 ülesreguleerimise tõttu G1 seiskumiseni [59]. Lisaks kutsus LBH589 (panobinostaat; Farydak®, Novartis Pharms Corp.) esile RCC rakkude G2/M seiskumise aurora A ja B kahanemise ning Surviviini [60] allareguleerimisega, mida vahendasid spetsiifiliselt HDAC3 ja 6 [60]. . Aurora A ja B on väga konserveerunud seriini/treoniini kinaasid, mis mängivad olulist rolli mitoosi ja meioosi ajal, eriti G2-M-rakutsükli progresseerumisel. Surviviin on apoptoosi inhibiitorite (IAP) perekonna liige, mis pärsib apoptoosi või programmeeritud rakusurma. G2/M seiskumise on esile kutsunud ka KBH-A145, laktaamipõhine hüdroksaamhappe derivaat, mis inhibeerib HDAC-d [61]. Inimese neeruvähirakkudes reguleerib KBH-A145 üles p21, inhibeerides HDAC1 värbamist p21 promootorisse [61]. Kokkuvõttes näitavad need leiud, et HDAC inhibiitorid põhjustavad RCC-s tsükli seiskumist, mõjutades rakutsükli regulaatoreid, nagu p21, aurora A ja aurora B.

Vaatamata FDA heakskiidule paljude vähkkasvajate raviks, on HDAC inhibiitori (HDACi) ühekordne terapeutiline kasutamine piiratud terapeutilise efektiivsusega tahkete kasvajate vastu [62]. Arvukad uuringud on näidanud HDACis-de kombineeritud kasutamise eeliseid teiste vähiravimitega RCC ravis [58]. Näiteks VPA kombinatsioonis väikese doosiga interferooniga või AEE788-ga (retseptor-türosiinkinaasi inhibiitor) või RAD001-ga (mTOR-i inhibiitor) on HDAC aktiivsuse ja rakkude proliferatsiooni pärssimisel RCC-rakkudes palju tõhusam [63]. Üheharulise I/II faasi uuringu tulemused näitavad, et 1. klassi HDAC inhibiitori entinostaadi lisamine suurtes annustes IL-2-ravile metastaatilise ccRCC-ga patsientidel võib olla kasulik [64]. Sama rühm teatas ka, et II klassi HDAC inhibiitori vorinostaadi ja VEGF-i blokaatori bevatsizumabi rekombinatsioon on üheharulise I/II faasi kliinilises uuringus suhteliselt hästi talutav [65].

Need uuringud näitavad ühiselt, et HADC inhibeerimine, eriti koos täiendavate raviainetega, võib olla efektiivne meetod RCC raviks.

Järeldus ja väljavaade

On näidatud, et HDAC-id, eriti I klassi HDAC-id, mängivad olulist rollineerudareng [4, 23, 27, 9]. HDAC-de ebanormaalne ekspressioonitase ja aktiivsus on tihedalt seotud erinevate neeruhaiguste patogeneesi ja progresseerumisega. Paljud HDACi on osutunud ravimisel väga tõhusaksneerudhaigused. Põhjalik teave histooni deatsetülaasi inhibiitorite terapeutilise toime kohta neeruhaigustele esitati ülevaatedokumendis (Chun, 2018). HDAC-de molekulaarsete mehhanismide paremaks mõistmiseks normaalses seisundis on vaja rohkem uuringuidneerudmoodustumine ja neeruhaigused. HDAC-d ja HDACi reguleerivad (või muudavad) geeniekspressiooni, muutes valgu atsetüülimist. Praegu on HDAC-moduleeritud või HDCAi-vahendatud valgu atsetüülimise profiilneerud(füsioloogiliste või patoloogiliste seisundite korral) ei ole hästi teada. Globaalse valgu lüsiini atsetüülimise ulatuslik analüüs vastuseks HDAC-i väljalülitamisele või HDAC-i inhibeerimisele, kasutades proteoomilisi lähenemisviise, annab uudse ülevaate HDAC-de reguleerimismehhanismidest neerude arengus ja avab uusi ravivõimalusi neeruhaiguste ja nendega seotud neeru- ja kardiovaskulaarsete haiguste ennetamiseks ja raviks. haigused. Paljud uuringud on edukalt näidanud HDAC inhibiitorite renoprotektiivset toimet, kuid enamik neist on pan-HDAC inhibiitorid. Laia spektriga HDAC inhibeerimine põhjustab tõenäolisemalt nefrotoksilisust ning kliinilise tulemuse parandamiseks ja toksilisuse vähendamiseks on vaja spetsiifiliste HDAC inhibiitorite väljatöötamist. Kombinatoorne ravi HDAC inhibiitori sidumisel täiendavate ainetega on samuti ravi jaoks kasulik. Lisaks on HDAC-de ja HDAC-inhibiitorite rollide põhjalik mõistmine suureks abiks ka uute vahendite väljatöötamisel nefrogeneesi kokkuvõtmiseks regeneratiivses meditsiinis.

Tänuavaldus Suur tänu dr. El-Dahrile selle käsikirja kriitilise lugemise ja toimetamise eest. Selles väljaandes kirjeldatud uuringuid toetasid Ameerika Südameassotsiatsioon (17SDG33660072), riiklikud tervishoiuinstituudid annavad P50 DK096373-03 ja P30GM103337.

Avatud juurdepääs See artikkel on litsentsitud Creative Commons Attribution 4.0 rahvusvahelise litsentsi alusel, mis lubab kasutamist, jagamist, kohandamist, levitamist ja reprodutseerimist mis tahes andmekandjal või vormingus, tingimusel et annate algsele autorile asjakohase tunnustuse ( s) ja allikas, lisage link Creative Commonsi litsentsile ja märkige, kas muudatusi on tehtud. Selles artiklis olevad pildid või muu kolmanda osapoole materjal sisaldub artikli Creative Commonsi litsentsis, kui materjali krediidilimiidil ei ole märgitud teisiti. Kui materjal ei sisaldu artikli Creative Commonsi litsentsis ja teie kavandatud kasutamine ei ole seadusega lubatud või ületab lubatud kasutust, peate hankima loa otse autoriõiguse omanikult. Selle litsentsi koopia vaatamiseks külastage aadressi http://creativecommons.org/licenses/by/4.{4}}/.