Susisiekite:jerry.he@wecistanche.com

Honbingas Liu1

Gauta: 2019 m. lapkričio 17 d. / Priimta: 2020 m. lapkričio 10 d. / Paskelbta internete: 2021 m. sausio 4 d.

© Autorius (-ai) 2020 m

Cistanche gali pagerinti inkstų funkciją

Abstraktus

Histono deacetilazės (HDAC) yra svarbūs epigenetiniai reguliatoriai, tarpininkaujantys tiek histono, tiek ne histono baltymų deacetilinimui. HDAC, ypač I klasės HDAC, yra labai išreikšti kuriantinkstusir priklauso nuo vystymosi kontrolės. HDAC vaidina svarbų vaidmenįinkstasformavimas, ypač nefrono pirmtakų priežiūra ir diferenciacija. Keletas įrodymų patvirtina svarbų HDAC vaidmenį kuriant ir progresuojant įvairiemsinkstasligų. HDAC inhibitoriai (HDACis) yra labai veiksmingi inkstų ligų profilaktikai ir gydymui (įskaitantinkstasvėžys). Tikėtina, kad geresnis molekulinių mechanizmų, kuriais grindžiamas HDAC vaidmuo inkstų ligos patogenezėje ir progresavime, supratimas gali būti labai naudingas kuriant veiksmingesnius ir mažiau toksiškus selektyvius HDAC inhibitorius ir kombinacinę terapiją.

Raktiniai žodžiai: Histono deacetilazės · Histono deacetilazės inhibitoriai · Inkstų liga · Inkstų vėžys

Įvadas

Epigenetika reiškia paveldimų genų ekspresijos ir reguliavimo pokyčių tyrimą nepriklausomai nuo DNR sekos. Pastaraisiais metais išryškėjo supratimas apie lemiamą epigenetinių mechanizmų vaidmenį sveikatai ir ligoms [1]. Vystymo metu chromatine nustatomos epigenetinės modifikacijos, tokios kaip DNR metilinimas, histono acetilinimas ir histono metilinimas, siekiant nustatyti genomo programavimą konkrečioje ląstelėje, pakeičiant chromatino struktūrą ir tokiu būdu DNR prieinamumą transkripcijos mechanizmui. Šių epigenetinių pakitimų, atsirandančių dėl aplinkos poveikio (pvz., dietos, toksinų, vaistų, virusinių infekcijų), sutrikimai gali sukelti genų funkcijos sutrikimą, nepakeičiant pačios DNR sekos [1–3]. Kadangi epigenetiniai anomalijos priklauso nuo genų ir aplinkos sąveikos, jie dažnai yra fenotipiškai kintantys, o tai puikiai dera su plačiu įgimtų anomalijų fenotipiniu spektru.inkstasir šlapimo takų (CAKUT) bei kitos inkstų ligos [4–9]. Todėl,

* Hongbing Liu

hliu8@tulane.edu

Pediatrijos skyrius ir Tulane hipertenzijos ir inkstų kompetencijos centras, Tulano universiteto medicinos mokykla, SL{0}}, 1430 Tulane Avenue, Naujasis Orleanas,

LA 70112, JAV

Inkstų vystymosi epigenetinio pagrindo supratimas gali suteikti naujų įžvalgų apie patologinius inkstų mechanizmus ir, tikėkimės, atverti naujus būdus CAKUT gydymui ar prevencijai, naudojant farmacinius agentus, nukreiptus į epigenetinius modifikatorius. Tokie epigenetiniai vaistai jau naudojami klinikoje arba tiriami vėžiui ir kitoms ligoms gydyti [10].

Histono acetilinimas lemia kovalentinį acetilo grupės pridėjimą prie lizino. Dėl tokio papildymo susidaro vietinis atviras chromatinas, aktyvios transkripcijos ženklas, neutralizuojant grynąjį teigiamą histono uodegos krūvį ir sumažinant jo prisijungimą prie neigiamo krūvio DNR. Priešingai, deacetilinti histonai stipriai sąveikauja su DNR ir sukelia vietinį artimą chromatiną, neaktyvios transkripcijos ženklą. Diferencinis promotorių ir stiprintojų histonų acetilinimas vaidina labai svarbų reguliavimo vaidmenį vystymosi procesuose, ląstelių proliferacijoje ir diferenciacijoje. Nenormalus acetilinimas arba deacetilinimas sukelia įvairius sutrikimus, tokius kaip leukemija, epitelio vėžys, trapusis X sindromas ir Rubinstein-Taybi sindromas [11]. Histonų deacetilazės (HDAC) yra didelė evoliuciškai konservuotų fermentų šeima, katalizuojanti acetilo grupių pašalinimą iš histono uodegų. HDAC veikimą neutralizuoja histono acetiltransferazės (HAT), kurios acetilina histono uodegas. Iki šiol buvo nustatyta 18 žinduolių HDAC. Pagal filogenetinę analizę ir jų funkcijas HDAC skirstomi į keturias klases: 1 klasė (Hdac1-3 ir 8), II klasė (Hdac4-7,9–10), III klasė (Sir2/). Sirt 1–7), ir IV klasė (Hdac11). I, II ir IV klasėms reikalingas cinkas, kad katalizuotų, o III klasės nariai priklauso nuo NAD. Tarp jų I klasės HDAC buvo plačiai ištirti ir apibūdinti. Atsižvelgiant į tai, kad histono acetilinimas dažniausiai siejamas su aktyvia transkripcija, HDAC iš pradžių buvo laikomi bendrais transkripcijos korepresoriais. Tačiau vėliau tapo aišku, kad HDAC labai selektyviai reguliuoja genų ekspresiją ir turi tiek represinį, tiek aktyvinantį poveikį [12]. Dėl vidinės DNR surišimo veiklos trūkumo HDAC negali veikti atskirai, kad galėtų atlikti savo funkcijas įvairiuose pagrindiniuose biologiniuose procesuose [12].

Tapo aišku, kad HDAC, be histonų, gali veikti ir daugelį substratų. Sunku nustatyti skirtingų HDAC histono substrato specifiškumą. Pagrindinė priežastis yra ta, kad daugelis išgrynintų HDAC pasižymi labai mažu deacetilinimo aktyvumu ir funkciniu skirtingų HDAC pertekliumi [13]. Vieno HDAC nario praradimo ar numušimo gali nepakakti bendram histono acetilinimui pakeisti. Be to, HDAC yra įdarbinami į tikslinius genus, susiedami su transkripcijos kompleksais (pvz., Sin3 kompleksu, NuRD kompleksu ir Co-REST kompleksu) [14]. Taigi HDAC specifiškumas genų reguliavime priklauso nuo partnerių baltymų, kuriuos jie susieja skirtinguose ląstelių tipuose. Nors trys I klasės HDAC nariai (HDAC1, HDAC2 ir HDAC3) paprastai turi panašias sekos savybes, kai kurie tyrimai parodė, kad HDAC3 (ir galbūt visi I klasės HDAC) turi skirtingą substrato specifiškumą [15, 16]. Labai tikėtina, kad kiekvienas HDAC turi savo specifinį tikslinį profilį tam tikruose substratuose, todėl reikia išsamesnio tyrimo. Kaip ir beveik visi fermentai, HDAC yra funkciškai reguliuojami jų veiklai. Tarp daugybės reguliavimo mechanizmų skirtingais lygiais, baltymų ir baltymų sąveika ir potransliacinės modifikacijos (PTM) yra du gerai sutvarkyti mechanizmai. Daugelis HDAC neveikia atskirai, bet veikia kaip daugelio baltymų komplekso komponentas, kuris padeda atskiram HDAC efektyviau ir specifiškiau vykdyti katalizinį aktyvumą [17]. Labai dažnai HDAC veikia susidarant dideliems baltymų kompleksams. Išsamios biocheminės analizės parodė, kad HDAC1 ir HDAC2 kartu egzistuoja trijuose pagrindiniuose daugiaproteininiuose korepresorių kompleksuose: Sin3, NuRD (nukleozomų remodeliavimas ir deacetilinimas) ir CoREST (elementų -1-tildymo transkripcijos faktoriaus bendras represorius) [14]. ]. HDAC yra ne tik baltymų modifikatoriai, jiems taip pat gali būti taikomi įvairūs PTM. Fosforilinimas yra plačiausiai tyrinėjama modifikacija. HDAC1 gali būti fosforilintas kazeino kinazės (CK2) ir nuo cAMP priklausomos kinazės PKA [18]. Fosforilinimas serine (S) 421 ir S423 yra būtinas HDAC1 fermentiniam aktyvumui, o šių dviejų vietų mutacijos žymiai sumažina jo aktyvumą ir kompleksų susidarymą. CK2 taip pat gali fosforilinti HDAC2 422 ir 424 vietose (HDAC1 S421 ir S423 homologai) ir S394, pagrindinėje HDAC2 fosforilinimo vietoje [19]. Nuosekliai mes taip pat nustatėme S394 fosforilinto Hdac2 buvimą besivystančiameinkstusnaudojant masių spektrometrijos analizę (Liu ir kt., neskelbta). Be to, HDAC1 ir HDAC2 fosforilinimą grįžtamai reguliuoja baltymų fosfatazė PP1 [20]. Tyrimai taip pat atskleidė, kad PP2A reguliuoja hipertrofinį atsaką defosforilindamas HDAC2 S394 žmogaus širdyje [21]. Bendrai HDAC yra svarbūs epigenetiniai moduliatoriai ir vaidina vaidmenį daugelyje biologinių procesų. Jų veiklą griežtai kontroliuoja keli mechanizmai, tokie kaip baltymų ir baltymų sąveika ir PTM. Daugiaproteinų komplekso susidarymas lemia ne tik HDAC aktyvumą, bet ir jų substrato specifiškumą. Tikėtina, kad HDAC molekuliniai pokyčiai turės didelį poveikį žmonių sveikatai ir ligoms. Šioje apžvalgoje norėtume apibūdinti HDAC vaidmenisinkstasvystymasis ir ligos.

HDAC vaidmuo inkstų vystymuisi

I klasės HDAC visur esanti ekspresija ir didelis deacetilazės aktyvumas atitinka jų funkcinę reikšmę. Įprastos HDAC1 išmuštos pelės yra mirtinos embrionams, todėl atsiranda rimtų proliferacijos defektų ir augimo sulėtėjimo [22]. Keista, kad sąlyginis HDAC1 išmušimas yra gerai toleruojamas keliuose audiniuose, o pelės yra gyvybingos, greičiausiai dėl HDAC1 ir HDAC2 funkcinio pertekliaus vėlesnio vystymosi ir postnatalinio gyvenimo metu [22]. HDAC 1 ir HDAC2 bendras ištrynimas yra žalingas visuose tirtuose audiniuose [22]. Be to, HDAC{11}}null pelės miršta po gimimo per 24 valandas dėl širdies disfunkcijos [22]. Vidujeinkstas, HDAC yra visur ir labai išreikšti. RT-PGR analizė rodo, kad HDAC1, 2, 3, 4, 7, 9 vystymasis yra kontroliuojamas ir žymiai sumažėja bręstant nuo embriono iki naujagimio ir suaugusiųjų [23]. Western blot analizėinkstasbranduoliniai lizatai dar labiau patvirtina, kad Hdac1–3 baltymų embrione yra labai dauginkstasir po gimdymo reguliuojami žemyn [23]. Imuninis dažymas atskleidžia, kad Hdac 1 ir 2 yra labai išreikšti skirtingose ​​besivystančiose inkstų populiacijose prie naujagimių (P0) pelių inkstų, įskaitant nediferencijuotą metanefrinį mezenchimą, išsišakojusius šlapimtakio pumpurus ir stromą (1 pav.). ). Hdac1 ir 2 sutampa ir yra išskirtinai branduoliuose, išreikštuose besivystančiose ir P21 inkstuose (1 pav.). Besivystant taip pat buvo aptikta didelė Hdac3 ekspresijainkstas, įskaitant podocitus. Priešingai, Hdac 5, 6 ir 8 yra konstituciškai išreikšti. Inkstų mikrokraujagyslės išreiškia Hdac 7, 8 ir 9 [24]. Bendrai I ir II klasės HDAC genai yra skirtingai reguliuojamiinkstasplėtra. Visų HDAC ekspresija inkstuose buvo gerai dokumentuota neseniai atliktoje apžvalgoje [25].

1 pav. Didelė Hdac1 ir Hdac2 ekspresija ir branduolinė lokalizacija atitinkamai naujagimių (P0) (a, b) ir P21 (c, d) pelių inkstuose

Tačiau erdviškai ir laike apribotas HDAC pasiskirstymas nekeičia visuotinių histonų H3 ir H4 acetilinimo lygių, o tai rodo glaudų HAT ir HDAC funkcijų susiejimą normalaus vystymosi metu [23].

Tarp I klasės HDAC HDAC1 ir HDAC2 yra evoliuciškai susiję vienas su kitu ir abu yra labai gausiai išreikšti daugelyje audinių. HDAC1 ir HDAC2 gali sudaryti homo- arba heterodimerus ir randami kartu beveik visuose branduolinių baltymų kompleksuose, įskaitant tris gerai apibūdintus ko-represorių kompleksus: Sin3, NuRD ir Co-REST [14, 26]. Sąlygiškai pašalinus Hdac1 ir Hdac2 iš šlapimtakių pumpurų (UB) linijos su Hoxb{15}}Cre, tyrimai atskleidė, kad pelėms, kurių Hdac1 ir Hdac2 ištrinti ne daugiau kaip trys aleliai, reikšmingų inkstų vystymosi anomalijų nepastebėta [27]. . Šios pelės gali išgyventi iki pilnametystės be jokių augimo ar vystymosi sutrikimų. Priešingai, tuo pačiu metu ištrynus visus keturis Hdac1 ir Hdac2 alelius, 2–4 savaičių amžiaus atsiranda ankstyvas postnatalinis mirtingumas [27]. Theinkstasišmuštų pelių audiniai ties P0 parodė nefrogeninės zonos nebuvimą, žievės-meduliarinio modelio trūkumą ir kelių epitelio cistų susidarymą, o tai rodo lemiamą Hdac1 ir Hdac2 vaidmenį ir funkcinį pertekliausinkstasformavimasis ir funkcija [27]. Tyrimai taip pat rodo, kad Hdac1 ir Hdac2 praradimas UB epitelyje sukelia ryškų naviko slopinančio baltymo p53 hiperacetilinimą, kad padidėtų p53 stabilumas ir transkripcijos aktyvumas [27]. Nors p53 yra labai svarbus naviko slopintuvas, neribojamas p53 aktyvumas kenkia inkstų formavimuisi, greičiausiai dėl netinkamos ląstelių mirties ar proliferacijos defektų [28].

Theinkstasyra keletas specializuotų ląstelių tipų, turinčių rajonines fiziologines funkcijas.Inkstasžinduolių formavimąsi inicijuoja abipusė sąveika tarp dviejų tipų audinių – šlapimtakio pumpuro ir metanefrinio mezenchimo [5, 29–31]. „Six2 plus cap“ mezenchimas yra daugiapotentė savaime atsinaujinančios nefrono pirmtakinės ląstelės (NPC), kurios sukuria funkcinį nefrono epitelį [30]. Norėdami sužinoti apie HDAC1 / 2 vaidmenį palaikant ir diferencijuojant NPC, mes sąlyginai pašalinome Hdac1 ir Hdac2 su Six2eGFPCre (Six2TGC) pelėmis [30]. Pelės, turinčios NPC specifinę dvigubą HDAC1 ir HDAC2 (visų keturių alelių) deleciją, gimė normaliu Mendelio santykiu, tačiau mirė netrukus po gimimo [4]. Mutantiniai inkstai postnatalinę dieną (P) 0 buvo mažiinkstasdydis, nefrogeninės zonos nebuvimas, besiformuojančių nefronų ir glomerulų trūkumas ir daugybinių cistų susidarymas [4]. Panašiai kaip Hdac1 ir Hdac2 delecija UB linijoje, vieno HDAC1 arba HDAC2 alelio pakanka nefrogenezei užtikrinti [4]. Mūsų rezultatai parodė, kad histono deacetilazės 1 ir 2 (HDAC1/2) yra būtinos reguliuojant nefrono pirmtakų ir inkstų pūslelių transkripcijos programas [4]. HDAC1/2 vaidina du vaidmenis, kad subalansuotų savaiminį NPC atsinaujinimą ir diferenciaciją nefrogenezės metu (2 pav.): Viena vertus, HDAC1/2 reikalingas visų žymenų genų (pvz., Six2, Sall1) ekspresijai. ir Osr1) NPC ir šių ląstelių savaiminis atsinaujinimas; kita vertus, jie taip pat svarbūs siekiant slopinti kanoninių Wnt tikslinių genų ekspresiją ir užkirsti kelią NPC priešlaikinei diferenciacijai. Mūsų biocheminė ir ChIP analizė taip pat atskleidė, kad HDAC1 ir HDAC2 sąveikauja su Six2, Osr1 ir Sall1, transkripcijos reguliatorių tinklu, kuris palaiko NPC proliferacijos ir diferenciacijos pusiausvyrą [4]. Six2 yra pagrindinis besivystančių inkstų transkripcijos faktorius ir vaidina pagrindinį vaidmenį palaikant funkcinį savaiminio atsinaujinimo baseiną, dvigubai slopindamas NPC diferenciaciją ir skatindamas savęs atsinaujinimą. Six2 ir HDAC1/2 yra bendrai ekspresuojami nediferencijuotuose NPC ir visi reikalingi nefrono progenitorinių ląstelių palaikymui ir priešlaikinės diferenciacijos prevencijai [4]. Manome, kad HDAC1/2 reikalingas dvigubai Six2 funkcijai, kad būtų galima tiksliai valdyti NPC savaiminį atsinaujinimą ir diferenciaciją. HDAC gali deacetilinti ne tik histono baltymus, bet ir ne histoninius baltymus [12]. In silico prognozė, atlikta acetilinimo rinkinio sodrinimo (ASEB) kompiuterine programa [32], rodo keletą galimų vietų, atsakingų už Six2 acetilinimą p300 ir deacetilinimą Hdac1/2 (1 lentelė). Tarp jų lizinas (K) 46, K52 ir K71 yra Six2 domene (1–124), o K138 yra Six2 homeodomene [33]. Tyrimai parodė, kad Six domenas turi daug stipresnį polinkį į branduolį

buvo nustatyta, kad baltymas, susidedantis iš Six domeno ir homeodomeno, yra tik branduolyje [33]. Todėl labai tikėtina, kad šių galimų vietų acetilinimas būtų susijęs su Six2 baltymo branduolio lokalizacija ir (arba) transkripcijos aktyvumu. Neseniai mūsų genomo analizė parodė, kad Hdac1 ir Six2 kartu užima NPC atnaujinimo genų stiprinimo sritis, o Hdac1 prisijungimas rodo atvirą chromatiną NPC aktyviai transkribuotų genų promotorių srityje [34]. Kaip HDAC1/2 reguliuoja Six2 funkcijąinkstasplėtra tikrai reikalauja tolesnio tyrimo.

Žindulysinkstasišsivysto iš abipusės sąveikos tarp metanefrinio mezenchimo ir šlapimtakio pumpuro. Stroma, trečioji linija, užpildanti intersticinę erdvę, yra kilusi iš skirtingų progenitorių, išreiškiančių transkripcijos faktorių Foxd1 [35]. Tyrimai rodo, kad Foxd1 ekspresuojanti žievės stroma yra daugiapotentė savaime atsinaujinanti pirmtakų populiacija, kuri sukels žievės ir meduliarines intersticines ląsteles, mezangines ląsteles ir pericitus.inkstas[35]. HDAC1 ir HDAC2 taip pat yra labiau išreikšti besivystančioje stromojeinkstus[4, 23, 27]. Norėdami ištirti dviejų HDAC vaidmenį stromos linijoje, naudojame pelės modelį, kad sąlygiškai pašalintume HDAC1 ir HDAC2 su Foxd{5}}Cre [36]. Mūsų

2 pav. HDAC1/2 vaidina du vaidmenis, kad subalansuotų savaiminį NPC atsinaujinimą ir diferenciaciją nefrogenezės metu

preliminarūs rezultatai parodė, kad specifinė HDAC1/2 delecija stromos pirmtakuose sukelia nenormalų nefrono pirmtakų išsiplėtimą (3 pav.), panašų fenotipą, stebimą Foxd1-Cre sukeltos Sall1 delecijos arba inkstų stromos abliacijos atveju [37]. , 38]. Tolesnis apibūdinimas, kaip stromos HDAC1/2, siekiant apriboti ir reguliuoti pernelyg didelį nefrono išsiplėtimą, padėtų mums suprasti epigenetinį inkstų formavimosi reguliavimą ir stromos bei nefrono ryšį.

HDAC ir inkstų intersticinė fibrozė

Lėtinė inkstų liga (LIL) yra vis labiau pripažįstama visuomenės sveikatos problema, kuriai būdingas laipsniškas ir negrįžtamas inkstų funkcijos blogėjimas. Inkstų intersticinė fbrozė yra CKD požymis. Inkstų intersticinei fbrozei būdinga inkstų kanalėlių atrofija, nenormalus ekstraląstelinės matricos (ECM) nusėdimas ir laipsniškas fbroblastų išsiplėtimas. Pagrindiniai patogeniniai mechanizmai yra sudėtingi ir įvairūs. Besikaupiantys įrodymai parodė, kad HDAC dalyvauja inkstų intersticinės fbrozės patogenezėse, o HDAC slopinimas sukelia antifbrozinį poveikį daugiausia šiais mechanizmais: (1) slopina pro-fbrozinį TGF signalą, (2) užkerta kelią kanalėlių susidarymui. epitelio ląstelių apoptozę ir (3) padidina kaulų morfogenezės baltymo 7 (BMP7) ekspresiją [39]. Transformuojantis augimo faktorius beta (TGF-) yra transformuojančio augimo faktoriaus narys, kuris yra būtinas reguliuojant įvairius biologinius procesus. Žinduolių organizme buvo nustatytos trys TGF izoformosinkstas: TGF- 1, TGF- 2 ir TGF- 3. Tarp jų TGF- 1 veikia per Smad ir ne Smad kelius, o jo vaidmuo sergant inkstų fbroze yra geriausiai apibūdintas (Yu ir kt., 2003; Meng ir kt., 2016). Nenormalus TGF- 1 aktyvavimasinkstassukelia intersticinę fbrozę, skatindama fbroblastų proliferaciją ir nenormalios ekstraląstelinės matricos nusėdimą [40]. Ankstesni tyrimai parodė, kad gydymas trichostatinu A (TSA), visos I ir II klasės HDAC inhibitoriumi (HDACi), sumažina inkstų fbrozę vienpusio šlapimtakio obstrukcijos (UUO) pelės modelio atveju [41]. Gydymas TSA taip pat reikšmingai inaktyvavo fbroblastus. Be to, HDAC1 arba HDAC2 nutildymas blokavo inkstų fbroblastų proliferaciją, sumažindamas STAT3 (signalo keitiklio ir 3 transkripcijos aktyvatoriaus), signalinės molekulės, susijusios su inkstų fbroblastų proliferacija ir inkstų fbrozės išsivystymu, fosforilinimą [42]. Tolesni tyrimai parodė, kad gydymas TSA taip pat padidina BMP{11}} raišką ir susilpnina inkstų pažeidimo patogenezę [43, 44]. Kadangi BMP-7 sukelia apsaugą nuo TGF- -sukeliamos inkstų fbrozės, BMP-7 ekspresijos atkūrimas yra dar vienas pagrindinis mechanizmas, kuriuo HDAC slopinimas užkerta kelią progresuojančiai ŠKL [44]. Be to, MS-275 arba Fk228 (selektyvūs I klasės HDAC inhibitoriai) skyrimas reikšmingai susilpnina inkstų fbrozės progresavimą, nes slopina inkstų fbroblastų aktyvaciją ir proliferaciją, o tai rodo, kad I klasės HDAC vaidina pagrindinį vaidmenį sergant inkstų fbroze [45, 46].

Apskritai HDAC vaidina svarbų vaidmenį inkstų fbroblastų aktyvavime ir inkstų intersticinei fbrozei, todėl HDAC inhibitorių (ypač I klasės HDAC) naudojimas gali būti veiksmingas gydymas inkstų fbrozei palengvinti ir gydyti.

HDAC ir diabetuinkstasliga

Diabetu pasaulyje serga daugiau nei 451 milijonas žmonių ir diabetine nefropatija (DN,inkstasliga sergant cukriniu diabetu) yra dažniausia LŠL priežastis. Galutinė stadijainkstasliga (ESKD) yra paskutinė LŠL stadija. Tai yra tada, kai abu inkstai nebegali patenkinti kūno poreikių kasdieniame gyvenime. Dažniausios ESRD priežastys Jungtinėse Valstijose yra diabetas ir aukštas kraujospūdis [47]. DN skiriamasis požymis yra laipsniškas ECM kaupimasis glomerulų mezangiume ir tubulointerstitiume. Kai kurie ikiklinikiniai tyrimai parodė HDAC slopinimo veiksmingumą eksperimentiniuose diabetinės inkstų ligos modeliuose [48, 49]. Ankstyvieji tyrimai parodė HDAC2 aktyvumo padidėjimą streptozotocino (STZ) sukeltam diabetui.inkstusir žiurkės inkstų proksimalinės kanalėlių epitelio ląstelės (NRK-52E), veikiamos TGF- 1 [50]. HDAC2 siRNR numušimas sumažino fibronektino ir -SMA ekspresiją NRK-52E ląstelėse. Gydymas TSA sumažino ECM komponentų ekspresiją ir užkirto kelią epitelio-mezenchiminiam perėjimui (EMT). Pastebėta, kad valproinė rūgštis (VPA) (kitas HDACI/II inhibitorius) arba SK704 (selektyvus I klasės HDAC inhibitorius) turėjo panašų poveikį NRK{11}}E ląstelėms, o tai patvirtina esminį I klasės HDAC vaidmenį kuriant diabetinė inkstų liga [50].

Endoplazminio tinklo (ER) stresas, kurį sukelia reaktyviosios deguonies rūšys (ROS), yra susijęs su DN vystymusi [51]. Epidermio augimo faktoriaus receptorius (EGFR) tarpininkauja oksidaciniam stresui, o EGFR aktyvacija buvo susijusi su diabetu sergančiomis pelėmis. EGFR/AKT/ROS/ER streso signalizacija vaidina esminį vaidmenį DN progresavime, o EGFR slopinimas gali būti galima terapinė DN strategija [51]. Tyrimai parodė, kad cukriniu diabetu sergančių žiurkių gydymas vorinostatu 4 savaites žymiai sumažino EGFR lygį ir slopino.inkstasaugimas ir glomerulų hipertrofija, o tai rodo, kad HDAC gali atlikti svarbų vaidmenį ankstyvame DN dėl EGFR aktyvinimo [48].

Podocitai yra galutinai diferencijuotos epitelio ląstelės ir yra svarbus jos komponentasinkstasfiltravimo barjeras [52]. Podocitų pažeidimas pagreitina DN progresavimą prarandant inkstų filtravimo barjero vientisumą, todėl baltymai patenka į šlapimą (proteinurija) [52]. Atlikus duomenų bazės analizę, proteinurinių pelių glomeruluose buvo aptiktas didesnis HDAC1 ir HDAC2 aktyvumas (Inoue ir kt., 2019). Neseniai atlikti tyrimai parodė svarbų podocitų HDAC aktyvumo vaidmenį reguliuojant pelių ir žmogaus glomerulų ligas ir tvirtai rodo, kad HDAC1 ir HDAC2 aktyvumo slopinimas gali slopinti žmogaus proteinurinės inkstų ligos progresavimą. VPA (I klasės HDAC inhibitorius, FDA patvirtintas vaistas) ir suberanilohidroksamo rūgšties (SAHA) skyrimas sumažino proteinuriją ir sumažino glomerulosklerozės vystymąsi daugelyje graužikų glomerulų pažeidimo modelių. Podocye-specificfc HDAC1 ir HDAC2 abliacijos pelės buvo atsparios progresuojančiai glomerulosklerozei. Be to, išilginė 120, 000 veteranų senėjimo kohortos tyrimo dalyvių analizė parodė stiprų apsauginį gydymo VPA poveikį apskaičiuoto glomerulų flitracijos greičio mažėjimui [52].

Apibendrinant galima pasakyti, kad diabeto sukelta inkstų liga išlieka dažniausia lėtinio inkstų nepakankamumo priežastimi, o HDACi teikia klinikinę naudą gydant diabetinę inkstų ligą.

HDAC ir inkstų karcinoma

HDAC inhibitoriai buvo plačiai ištirti įvairių tipų vėžiui gydyti. Inkstų ląstelių karcinoma (RCC) yra labiausiai paplitusiinkstasvėžiu ir sudaro 2–3 procentus suaugusiųjų vėžio Jungtinėse Valstijose [53]. I klasės HDAC, ypač HDAC1, 2 ir 3, yra labai išreikšti RCC, todėl jie yra įdomūs gydymo tikslai [54]. Naujausi tyrimai parodė, kad HDAC1 ir HDAC2 reikalingi inkstų karcinomos ląstelių augimui ir išgyvenimui [55]. Dėl HDAC sumažėja E-kadherino (ląstelių adhezijos molekulės) ir trombocitų kilmės augimo faktoriaus receptorių (PDGFR, pagrindinė RCC metastazių formavimosi varomoji jėga) [55]. Skaidrių ląstelių inkstų ląstelių karcinoma (ccRCC) yra labiausiai paplitusi inkstų ląstelių karcinomos forma. ccRCC būdingas naviką slopinančio geno von Hippel Lindau (VHL) inaktyvavimas [56]. Tyrimai parodė, kad HDAC1 ir 6 yra labai išreikšti ir moduliuoja ląstelių invaziją bei migraciją ccRCC [56]. Neseniai mes taip pat nustatėme didesnį HDAC1 ir HDAC2 aktyvumą Wilms Tumor, kietame vėžiniame inkstų navikoje, atsirandančiame iš nesubrendusio vaiko.nakių ląstelės (Liu ir kt., neskelbta). Nukreipdami tiek į histoninius, tiek į nehistoninius baltymus, HDAC vaidina lemiamą vaidmenį kietųjų navikų augimui ir progresavimui [57]. Įrodyta, kad HDACi veiksmingai sukelia augimo sustojimą, apoptozę ir vėžio ląstelių diferenciaciją bei naviko angiogenezės slopinimą [57, 58].

Sukaupti įrodymai parodė, kad HDACi slopina vėžio ląstelių dauginimąsi ir sukelia ląstelių ciklo sustabdymą [57, 58]. RCC ląstelių gydymas VPA sukėlė G1 sustojimą padidinus p21 reguliavimą [59]. Be to, LBH589 (panobinostatas; Farydak®, Novartis Pharms Corp.) sukėlė G2/M RCC ląstelių sustojimą dėl A ir B auroros išeikvojimo ir Survivin [60] sumažėjimo, kuris buvo konkrečiai tarpininkaujant HDAC3 ir 6 [60]. . Aurora A ir B yra labai konservuotos serino/treonino kinazės, kurios atlieka svarbų vaidmenį mitozės ir mejozės metu, ypač progresuojant G2-M ląstelių ciklui. Survivin yra apoptozės inhibitorių (IAP) šeimos narys, kuris slopina apoptozę arba užprogramuotą ląstelių mirtį. G2/M sustojimą taip pat sukėlė KBH-A145, laktamo pagrindu pagamintas hidroksamo rūgšties darinys, kuris slopina HDAC [61]. Žmogaus inkstų vėžio ląstelėse KBH-A145 padidina p21 reguliavimą, slopindamas HDAC1 pritraukimą į p21 promotorių [61]. Visi šie radiniai rodo, kad HDAC inhibitoriai sukelia RCC ciklo sustabdymą, paveikdami ląstelių ciklo reguliatorius, tokius kaip p21, aurora A ir aurora B.

Nepaisant FDA patvirtinimo daugelio vėžio gydymui, vienintelis HDAC inhibitoriaus (HDACi) terapinis veiksmingumas yra ribotas kovojant su solidiniais navikais [62]. Daugybė tyrimų parodė HDACis kombinuoto naudojimo su kitais vėžio sukėlėjais naudą gydant RCC [58]. Pavyzdžiui, VPA kartu su mažos dozės interferonu arba AEE788 (receptoriaus tirozino kinazės inhibitoriumi) arba RAD001 (mTOR inhibitoriumi) yra daug veiksmingesnis slopinant HDAC aktyvumą ir ląstelių proliferaciją RCC ląstelėse [63]. Vienos grupės I/II fazės tyrimo rezultatai rodo, kad 1 klasės HDAC inhibitoriaus entinostato papildymas didelėmis IL-2 dozėmis pacientams, sergantiems metastazavusiu ccRCC, gali būti naudingas [64]. Ta pati grupė taip pat pranešė, kad vienos grupės I/II fazės klinikinio tyrimo metu II klasės HDAC inhibitoriaus vorinostato ir VEGF blokatoriaus bevacizumabo rekombinacija yra gana gerai toleruojama [65].

Visi šie tyrimai tvirtai rodo, kad HADC slopinimas, ypač kartu su papildomais terapiniais preparatais, gali būti veiksmingas RCC gydymo metodas.

Išvada ir perspektyva

Įrodyta, kad HDAC, ypač I klasės HDAC, atlieka svarbų vaidmenįinkstasplėtra [4, 23, 27, 9]. Nenormalus HDAC ekspresijos lygis ir aktyvumas yra glaudžiai susiję su įvairių inkstų ligų patogeneze ir progresavimu. Įrodyta, kad daugelis HDACi yra labai veiksmingi gydantinkstasligų. Išsami informacija apie histono deacetilazės inhibitorių terapinį poveikį inkstų ligoms buvo pateikta apžvalginiame dokumente (Chun, 2018). Norint geriau suprasti normalių HDAC molekulinius mechanizmus, reikia atlikti daugiau tyrimųinkstasformavimas ir inkstų ligos. HDAC ir HDACi reguliuoja (arba keičia) genų ekspresiją keisdami baltymų acetilinimą. Šiuo metu HDAC moduliuoto arba HDCAi tarpininkaujamo baltymų acetilinimo profilisinkstus(esant fiziologinėms ar patologinėms sąlygoms) nėra gerai žinomas. Išsami visuotinio baltymų lizino acetilinimo, reaguojant į HDAC išmušimą arba HDAC slopinimą, analizė, naudojant proteominius metodus, suteiks naujų įžvalgų apie HDAC reguliavimo mechanizmus inkstų vystymuisi ir atvers naujas terapines galimybes inkstų ligų ir susijusių inkstų bei širdies ir kraujagyslių ligų prevencijai ir gydymui. ligų. Daugybė tyrimų sėkmingai įrodė HDAC inhibitorių renoprotekcinį poveikį, tačiau dauguma jų yra pan-HDAC inhibitoriai. Plačiojo spektro HDAC slopinimas labiau gali sukelti nefrotoksiškumą, todėl norint pagerinti klinikinius rezultatus ir sumažinti toksiškumą, reikia sukurti specifinius HDAC inhibitorius. Gydymui taip pat bus naudinga kombinatorinė terapija, sujungiant HDAC inhibitorių su papildomais preparatais. Be to, visapusiškas HDAC ir HDAC inhibitorių vaidmenų supratimas taip pat bus labai naudingas kuriant naujas priemones, skirtas nefrogenezei apibendrinti regeneracinėje medicinoje.

Padėka Nuoširdžiai dėkojame dr. El-Dahrui už kritišką šio rankraščio skaitymą ir redagavimą. Šiame leidinyje aprašytus tyrimus palaikė Amerikos širdies asociacija (17SDG33660072), Nacionaliniai sveikatos institutai skiria P50 DK096373-03 ir P30GM103337.

Atviroji prieiga Šis straipsnis yra licencijuotas pagal Creative Commons Attribution 4.0 Tarptautinė licencija, leidžianti naudoti, dalytis, pritaikyti, platinti ir atkurti bet kokia laikmena ar formatu, jei tinkamai nurodote pradinį autorių ( s) ir šaltinį, pateikite nuorodą į Creative Commons licenciją ir nurodykite, ar buvo atlikti pakeitimai. Šiame straipsnyje esantys vaizdai ar kita trečiųjų šalių medžiaga yra įtraukti į straipsnio Creative Commons licenciją, nebent medžiagos kredito limite nurodyta kitaip. Jei medžiaga neįtraukta į straipsnio Creative Commons licenciją ir jūsų numatytas naudojimas neleidžiamas įstatymų nustatyta tvarka arba viršija leistiną naudojimą, turėsite gauti leidimą tiesiogiai iš autorių teisių turėtojo. Jei norite peržiūrėti šios licencijos kopiją, apsilankykite http://creativecommons.org/licenses/by/4.{4}}/.