Cistanche peut protéger les lésions rénales d'ischémie-reperfusion

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Jan H. Lindeman1, Leonie G. Wijermars1, Sarantos Kostidis2, Oleg A. Mayboroda2, Amy C. Harms3, & et al.

La fonction de greffe retardée est lamanifestation d'une lésion d'ischémie-reperfusiondans le cadre d'une transplantation rénale. Alors que des centaines d'interventionsréduire avec succès les lésions d'ischémie-reperfusiondans les modèles expérimentaux, toutes les interventions cliniques ont échoué. Cette évaluation clinique exploratoire a examiné les origines métaboliques possibles des lésions de reperfusion d'ischémie clinique en combinant les données de 18 biopsies tissulaires pré et post-reperfusion avec 36 prélèvements sanguins artério-veineux séquentiels sur la greffe dans trois groupes d'études. Ces groupes comprenaient des greffes de donneurs vivants et décédés avec et sans fonction de greffe retardée. L'attribution des groupes était basée sur les résultats cliniques. La RMN à angle magique a été utilisée pour l'analyse des tissus et des plates-formes basées sur la spectrométrie de masse ont été utilisées pour l'analyse du plasma. Toutreinsfonctionnaient depuis un an. L'intégration des données métabolomiques a identifié un profil discriminatoire pour reconnaître la future fonction retardée du greffon. Ce profil était caractérisé par un catabolisme ATP/GTP post-reperfusion (récupération significativement altérée de la phosphocréatine et production persistante significative d'(hypo)xanthine) et des lésions tissulaires continues importantes. L'échec de la récupération du phosphate à haute énergie s'est produit malgré la glycolyse activée, l'oxydation des acides gras, la glutaminolyse et l'autophagie, et est lié à un défaut au niveau du complexe oxoglutarate déshydrogénase dans le cycle de Krebs. Retard clinique de la fonction du greffon en raison d'une lésion de reperfusion ischémique associée à un collapsus métabolique post-reperfusion. Ainsi, les efforts pour éteindre la fonction retardée du greffon en raison d'une lésion de reperfusion d'ischémie devraient se concentrer sur la conservation de la compétence métabolique, soit en préservant l'intégrité du cycle de Krebs et/ou en recrutant des voies de sauvetage métaboliques. Rein International (2020) 98, 1476-1488 ; https://doi.org/10.1016/j.kint.2020.07.026

MOTS CLÉS : ATP ; fonction de greffe retardée; glycolyse; lésion de reperfusion d'ischémie ; métabolisme; la phosphorylation oxydative

effets cistanche : prévenirlésion d'ischémie-reperfusion

lésion d'ischémie-reperfusion (IRI)est le phénomène d'augmentation des lésions tissulaires après la reperfusion de tissus précédemment ischémiques.1,2 C'est le principal contributeur aux lésions organiques après un infarctus du myocarde ou cérébral3 et aux lésions du greffon après une transplantation d'organe.4 Bien qu'une myriade d'interventions éteignent l'IR dans les modèles précliniques, le succès clinique demeure à atteindre.3,4 Ainsi, il apparaît un écart translationnel entre les modèles précliniques et le contexte clinique.

La fonction de greffe retardée (DGF) est la manifestation de l'IRI dans le cadre deun reintransplantation.5 La DGF est définie comme le besoin de dialyse au cours de la ou des premières semaines après la transplantation.6 Bien que la DGF soit extrêmement rare dans le contexte des procédures de greffe de donneur vivant, elle affecte jusqu'à 90 % des greffes de donneur décédé.6 Précédent Les travaux ont démontré une association entre le DGF incident et la glycolyse normoxique post-reperfusion.7 Cette observation implique que le DGF est lié à un défaut d'homéostasie énergétique du greffon à la suite d'un dysfonctionnement mitochondrial dans la phase de reperfusion.7 Sur cette base, nous avons émis l'hypothèse que le DGF clinique implique et peut être entraîné par un défaut métabolique (ou des défauts). L'objectif de cette étude était d'effectuer une analyse approfondie des réponses métaboliques àischémie-reperfusionavec et sans IRI (DGF). Cette évaluation métabolique exploratoire est basée sur une approche intégrée, résolue dans le temps, qui impliquait une évaluation séquentielle des différences de concentration artério-veineuse (AV) sur les greffes reperfusées et un profilage parallèle des biopsies de greffe (tissu). Trois groupes d'étude ont été inclus : greffons de donneurs décédés avec et sans IRI ultérieure et greffons de donneurs vivants. L'attribution des groupes de greffes de donneurs décédés (þDGF et -DGF, respectivement) a été effectuée rétrospectivement sur la base de leur résultat clinique. Les greffons de donneurs vivants ont été inclus comme référence car ces greffons sont associés à une récupération fonctionnelle instantanée après reperfusion. Pour couvrir les principaux aspects de l'homéostasie métabolique, cette étude s'est concentrée sur les groupes métaboliques bruts suivants : métabolisme des nucléotides triphosphates, oxydation des acides gras (b), glycolyse/glutaminolyse, autophagie, cycle de Krebs (défauts) et dommages cellulaires. Les données sont présentées en conséquence.

(Correspondance : Jan H. Lindeman, Department of Surgery, Leiden University Medical Center, PO Box 9600, 2300 RC Leiden, Pays-Bas. E-mail : Lindeman@lumc.nl Reçu le 20 janvier 2020 ; révisé le 8 juin 2020 ; accepté le 2 juillet 2020 ; mis en ligne le 8 août 2020)

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RÉSULTATS

L'échantillon de l'étude comprenait 53 patients. Des biopsies tissulaires appariées ont été obtenues chez 18 patients et un prélèvement AV séquentiel a été réalisé chez 36 patients. Un patient a eu les deux biopsies prises et a subi un prélèvement AV. Les détails cliniques des 3 groupes d'étude sont présentés dans le tableau supplémentaire S1A (biopsies tissulaires) et S1B (échantillonnage AV). Tous les cas de DGF ont nécessité plusieurs dialyses sur une durée d'au moins 7 jours, et tous ont montré une récupération fonctionnelle adéquate. Aucun des donneurs décédés sans DGF n'a eu besoin de dialyse après la transplantation. La survie du greffon à un an était de 100 %.

Nous avons d'abord exploré les différences putatives dans les signatures métaboliques pour les 3 groupes de donneurs (les greffons de donneurs vivants [de référence], les greffons de donneurs décédés -DGF et les greffons de donneurs décédés þDGF [IRI]) en cartographiant le métabolome plasmatique (différences AV) pour le { {1}}minutes post-reperfusion (Figure 1a) et lamétabolome tissulaire(biopsies tissulaires) pour les 40-minutes après la reperfusion (Figure 1b). Ces points temporels ont été choisis pour éviter les interférences du lavage des métabolites qui se sont accumulés pendant l'ischémie ou le stockage au froid, ou qui étaient des constituants du liquide de conservation (par exemple, le lavage de l'histidine à partir de greffes de donneurs vivants ; la figure supplémentaire S1 montre l'utilisation sélective de H [Histidine] fluide de conservation TK dans ces greffes).7 Les résultats (scores z) pour ces points temporels sont résumés dans les cartes thermiques de la figure 1a (différences AV) et 1b (tissu). Le regroupement des données a été réalisé selon les 6 clusters qui couvrent l'ensemble des données métaboliques : (i) catabolisme des nucléosides triphosphates, (ii) b-oxydation, (iii) glycolyse/glutaminolyse, (iv) autophagie, (v) défauts du cycle de Krebs, et (vi) des dommages cellulaires.

Les cartes thermiques pour les différences AV indiquent des signatures métaboliques parallèles pour le donneur vivant et les greffes -DGF et une signature clairement distinctive pour les greffes þDGF (Figure 1a). Un schéma similaire, bien que moins prononcé, a été observé pour les métabolites tissulaires (Figure 1b). La cartographie exclusive des greffes –DGF et þDGF (sans la greffe du donneur vivant) a abouti à des conclusions similaires (non présentées), indiquant que l'inclusion des données du donneur vivant (de référence) dans l'analyse n'a pas interféré avec les conclusions de l'analyse. Collectivement, les données fournissent une signature métabolique brute pour l'IRI rénal.

Par souci de clarté, les données des métabolites individuels sont présentées en fonction des 6 clusters métaboliques. Pour éviter les interférences du lessivage initial des métabolites qui se sont accumulés pendant le stockage au froid dans les premières minutes de reperfusion, les estimations de la libération ou de l'absorption nette post-perfusion sont basées sur l'intégration des différences AV pour le 10-à {{3 }}minutes d'intervalles de temps post-reperfusion (zone entre les courbes).

Le premier groupe de métabolites (« catabolisme des nucléosides triphosphates ») signale unepost-reperfusion persistanteincompétence métabolique ("coupure de courant") dans les greffes avec DGF plus tard (þDGF). Cette conclusion est basée sur une récupération post-reperfusion altérée de la phosphocréatine tampon phosphate à haute énergie dans les greffons þDGF (P <0.001 ; figure="" 2a),="" et="" par="" une="" persistance="" post="" -="" catabolisme="" de="" reperfusion="" adénosine="" triphosphate/guanosine="" triphosphate="" (atp/gtp).="" ce="" dernier="" se="" reflète="" dans="" la="" libération="" continue="" (différences="" av)="" d'hypoxanthine="" et="" de="" xanthine="" (figure="" 2b="" et="" c,="" p=""><0, 0001="" et="" 0,="" 02,="" respectivement),="" les="" produits="" de="" dégradation="" terminaux="" de="" l'atp="" et="" du="" gtp="" de="" ces="" greffons.="" les="" données="" des="" biopsies="" tissulaires="" pré-reperfusion="" ont="" montré="" des="" degrés="" gradués="" d'accumulation="" d'inosine="" et="" d'hypoxanthine="" à="" la="" fin="" de="" la="" période="" de="" stockage="" ischémique,="" avec="" la="" teneur="" la="" plus="" faible="" trouvée="" dans="" les="" greffes="" de="" donneurs="" vivants="" et="" la="" plus="" élevée="" dans="" les="" greffes="" de="" donneurs="" décédés="" (figures="" 2d="" et="" e).="" les="" contenus="" tissulaires="" en="" hypoxanthine="" et="" en="" inosine="" post-reperfusion="" (t="" ¼="" 40="" min)="" étaient="" similaires="" et="" faibles="" dans="" les="" 3="" groupes="" de="" donneurs="" (figures="" 2d="" et="">

Le catabolisme de l'ATP post-reperfusion dans les greffons þDGF s'est produit malgré une restauration post-reperfusion apparente de la b-oxydation des acides gras (Figure supplémentaire S2), de la glycolyse / glutaminolyse activée (Figure 3) et de l'autophagie (Figure 4). Les 3 types de greffe ont montré une restauration uniforme de la teneur en b-hydroxybutyrate des tissus (Figure supplémentaire S2A) et une clairance sélective (absorption) des acides gras à chaîne moyenne (C8-C12) de la circulation (Figures supplémentaires S1 et S2B-E), indiquant une uniformité rétablissement de la b-oxydation. Cependant, l'accumulation tissulaire d'acétyl-carnitine dans les greffes de donneurs décédés -DGF et þDGF (Figure supplémentaire S2F) et le lessivage (différences AV) de l'acétylcarnitine des greffes þDGF (Figure supplémentaire S2G, P <0.03) impliquent="" défauts="" gradués="" dans="" l'élimination="" des="" groupes="" acétyle="" formés="" au="">

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La cartographie des réseaux de glycolyse / glutaminolyse (Figure 3) a montré des niveaux de glucose tissulaire égaux (Figure 4a) et a confirmé la glycolyse normoxique persistante post-reperfusion en tant que caractéristique exclusive des greffons de donneurs þDGF (à savoir. Libération persistante de lactate et de pyruvate (Figure 3b et c, P<0.0001 and=""><0.04, respectively)="" and="" release="" of="" the="" transamination="" products="" alanine="" and="" aspartate="" (figure="" 3e="" and="" f,="" p="" <="" 0.02="" and="" <="" 0.0001,="" respectively).="" serine="" (figure="" 4b)="" and="" phosphoserine="" (supplementary="" figure="" 3d)="" released="" from="" þdgf="" grafts="" may="" (partially)="" reflflect="" transamination="" of="" the="" glycolysis="" intermediate="" phosphoglycerate.="" persistent="" post-reperfusion="" glutamate="" release="" (figure="" 3k,="" p="" <="" 0.002),="" selective="" release="" of="" the="" transamination="" products="" alanine="" and="" aspartate="" (figure="" 3e="" and="" f),="" and="" exhaustion="" of="" the="" tissue="" asparagine="" pool="" (figure="" 3j,="" p="" <="" 0.03)="" in="" þdgf="" grafts="" imply="" continued="" post-reperfusion="" glutaminolysis="" (alanine)="" and="" glutamine="" shuttling="" (asparagine="" aspartate)8="" in="" the="" post-reperfusion="" phase="" of="" these="" grafts.="" moreover,="" the="" exclusive="" release="" of="" serine,="" methionine,="" and="" tyrosine="" (figure="" 4a–c,="" all="" ps="" <="" 0.0005),="" along="" with="" disposal="" of="" butyryl="" carnitine="" and="" isovaleryl="" carnitine="" (figure="" 4d="" and="" e,="" p=""><0.006 and=""><0.003, respectively),="" deamination="" products="" of="" the="" branched-chain="" amino="" acids9,10="" from="" þdgf="" grafts,="" but="" not="" from="" the="" other="" graft="" types="" (figure="" 4a–e),="" implies="">post-reperfusionautophagie dans ces greffes.11.

Figure 1|Cartes thermiques groupées pour les différences de concentration de métabolites artério-veineux sur la greffe du donneur à 30 minutes et le contenu des métabolites tissulaires 40 minutes après la reperfusion. ( a ) Carte thermique groupée pour les concentrations de métabolites artério-veineux à t ¼ 30 minutes après la reperfusion. Les colonnes représentent les 3 groupes de donneurs (greffons de donneurs vivants [groupe de référence, n ¼ 10] ; greffons de donneurs décédés sans fonction de greffe tardive [DGF {–DGF, n ¼ 10}], et greffons de donneurs décédés avec DGF plus tardif [þDGF, n ¼ 16]). Les composés sont regroupés selon les 5 clusters métaboliques et, au sein de chaque cluster, classés en fonction du score z du groupe de donneurs vivants. Le vert reflète l'absorption nette par le greffon et le rouge reflète la libération nette du greffon. (A continué)

Figure 1 (suite) (b) Carte thermique groupée pour les métabolites tissulaires identifiés dans l'analyse par résonance magnétique nucléaire à angle magique HR des biopsies de greffe prises 40 minutes après la reperfusion. Les colonnes représentent les 3 groupes de donneurs (groupe de donneurs vivants [groupe de référence, n ¼ 6, greffons de donneur décédé sans DGF ultérieur [–DGF, n ¼ 6], et greffons de donneur décédé avec DGF ultérieur [þDGF, n ¼ 6]). Le rouge reflète un contenu tissulaire supérieur et le vert reflète un contenu tissulaire inférieur à la moyenne géométrique des 3 groupes.

Accumulation d'acétyl-carnitine post-reperfusion (tissu) dans les greffons –DGF et þDGF (Figure 2f) et libération initiale (donneur vivant et greffons –DGF) et continue (greffons þDGF) d'acétylcarnitine (P <0.{{10 }}="" 3)="" indiquent="" une="" élimination="" transitoire="" (–dgf="" greffons)="" ou="" persistante="" (þdgf="" greffons)="" altérée="" de="" l'acétyl-coenzyme="" a="" après="" reperfusion="" (figure="" 2g="" supplémentaire).="" bien="" que="" cette="" accumulation="" puisse="" résulter="" d'une="" glycolyse="" et="" d'une="" b-oxydation="" exagérées,="" elle="" peut="" également="" indiquer="" une="" élimination="" altérée="" de="" l'acétyle="" en="" raison="" de="" défauts="" du="" cycle="" de="" krebs.="" pour="" les="" greffes="" þdgf,="" ce="" dernier="" mécanisme="" est="" soutenu="" par="" la="" libération="" sélective="" et="" persistante="" de="" l'α-cétoglutarate="" intermédiaire="" du="" cycle="" de="" krebs="" (figure="" 5c,="" p=""><0,0005) comme="" caractéristique="" exclusive="" de="" ces="" greffes="" et="" par="" une="" récupération="" altérée="" du="" succinate="" tissulaire="" dans="" les="" greffes="" þdgf.="" (figure="">

Un dernier groupe de métabolites discriminatoires concerne les dommages cellulaires en cours. Ce cluster comprend lespost-reperfusionlibération d'uracile, un marqueur établi de dommages cellulaires12,13 (Figure supplémentaire S3A, P <0.0001) et="" de="" dérivés="" d'acides="" aminés="" qui="" s'associent="" à="" l'hydrolyse="" des="" plasmalogènes="" (à="" savoir="" phospho-éthanolamine,="" éthanolamine="" et="" phospho-sérine ;="" figure="" supplémentaire="" s3bd,="" p=""><0.001 ; figure="" supplémentaire="" s1).="" bien="" qu'aucune="" différence="" av="" n'ait="" été="" présente="" pour="" la="" choline="" dans="" le="" groupe="" þdgf="" (p="" ¼="" 0,60),="" cette="" observation="" contraste="" avec="" une="" absorption="" nette="" de="" choline="" dans="" le="" groupe="" donneur="" vivant="" et="" –dgf="" (p="">< 0,0001="" et="" 0,02,="" respectivement).="" ainsi,="" dans="" les="" greffes="" þdgf,="" l'hydrolyse="" des="" plasmalogènes="" de="" choline="" peut="" être="" masquée="" par="" l'absorption="" de="" choline.="" un="" tel="" mécanisme="" est="" soutenu="" par="" la="" libération="" sélective="" et="" progressive="" de="" bétaïne,="" le="" produit="" d'oxydation="" de="" la="" choline14="" dans="" le="" groupe="" þdgf="" (figures="" supplémentaires="" s3g,="" p=""><>

Les observations précédentes associent l'incident IRI à la persistancepost-reperfusionCatabolisme de l'ATP et dommages cellulaires en cours dans le contexte d'une défaillance mitochondriale et de l'activation des voies glycolytiques et lipolytiques (Figure 6). Compte tenu du rôle vital de l'ATP dans l'homéostasie et la survie cellulaires, il a été estimé que le recrutement de voies auxiliaires de régénération de l'ATP (c'est-à-dire indépendantes de la respiration mitochondriale) serait bénéfique. Dans ce contexte, nous avons considéré l'inosine, un nucléoside qui peut générer de l'ATP par des voies non traditionnelles. Comme le montre la figure 7, ni l'administration préventive ni de secours d'inosine (à des concentrations allant jusqu'à 10 mMol / l) n'ont sauvé l'épuisement de l'ATP après une paralysie métabolique induite chimiquement.

Figure 3|Glycolyse et glutaminolyse post-reperfusion. Courbes pour les différences artério-veineuses (la courbe rouge est artérielle, la courbe bleue est veineuse). Biopsies tissulaires (graphiques à barres) : les barres blanches représentent les biopsies avant la reperfusion ; les barres grises représentent les biopsies post-reperfusion (t ¼ 40 min après la reperfusion). *P < 0,05.="" (a)="" teneur="" en="" glucose="" des="" tissus.="" (b–i)="" intermédiaires="" de="" glycolyse :="" lactate,="" pyruvate,="" alanine,="" aspartate="" et="" asparagine.="" (k,="" l).="" la="" glutaminolyse="" est="" un="" intermédiaire="" entre="" la="" glutamine="" et="" le="" glutamate.="" résonance="" magnétique="" nucléaire="" tissulaire="" (rmn ;="" n="" ¼="" 6="" par="" groupe) :="" (a)="" récupération="" du="" glucose="" tissulaire="" chez="" le="" donneur="" vivant.="" (d,="" f,="" h)="" la="" teneur="" stable="" en="" lactate,="" alanine="" et="" aspartate="" des="" tissus="" reflète="" le="" lessivage="" de="" ces="" intermédiaires="">

Figure 3 (suite) du rein. ( j ) Asparagine tissulaire non mesurable dans les biopsies post-reperfusion à fonction retardée du greffon (DFG). Différences de concentration artério-veineuse (AV) (n ¼ 10, 10 et 16 dans les groupes vivants, –DGF et þDGF, respectivement) : (b,c) lactate persistant après la reperfusion (P < 0.0001)="" et="" du="" pyruvate="" (p="">< 0,04)="" se="" libèrent="" de="" ces="" greffons.="" (e)="" alanine="" (p="">< 0,02),="" (g)="" acide="" aspartique="" (p="">< 0,0001)="" et="" (þk)="" libération="" de="" glutamate="" (fonction="" de="" greffe="" retardée="" (greffes="" dgf="" indiquant="" une="" glycolyse="" normoxique="" dans="" p="">< 0,002)="" à="" partir="" de="" greffes="" þdgf="" indiquent="" une="" oxydation="" continue="" de="" la="" glutamine="" dans="" aucune="" différence="" av="" significative="" n'a="" été="" observée="" pour="" la="" glutamine="">

effets cistanche : prévenirmaladies rénales

DISCUSSION

De cette étude, réalisée dans le cadre de la transplantation rénale clinique, l'image se dégage de l'IRI (DGF) étant une conséquence d'un échec post-reperfusion presque instantané et persistant de la phosphorylation oxydative et de la glycolyse normoxique activée qui est incapable de maintenir l'homéostasie énergétique. À leur tour, les pools de phosphate à haute énergie sont progressivement épuisés et l'intégrité cellulaire ne peut pas être préservée, ce qui entraîne des lésions tissulaires continues.

Cette étude clinique est basée sur l'intégration des données métaboliques issues de biopsies tissulaires réalisées immédiatement avant et 40 minutes après la reperfusion et de l'évaluation séquentielle des différences AV sur le greffon reperfusé. Ces différences AV fournissent non seulement une indication du rythme et de la durée des (mal)adaptations métaboliques, mais permettent également d'orienter les tendances observées dans les biopsies tissulaires appariées et d'apprécier la clairance des métabolites (par exemple, lactate) ou l'absorption de (par exemple, milieu acides gras à chaîne moyenne) la circulation.15,16 La résolution de l'approche AV est clairement illustrée par les données sur l'acylcarnitine, qui non seulement montrent une absorption sélective des acides gras à chaîne moyenne, mais suggèrent également que les espèces de carnitine C14 insaturées tétradécénoyl et tétradécadiényl carnitine se comportent de la même manière que les acides gras à chaîne moyenne (Données supplémentaires S1) et peuvent ne pas s'appuyer sur des transporteurs d'acides gras spécifiques. car la majorité des métabolites formés sont efficacement éliminés dans la circulation. Des concentrations sanguines artérielles stables montrent que l'homéostasie sanguine est maintenue et, par conséquent, les métabolites libérés ou absorbés sont efficacement éliminés ou reconstitués ailleurs.15,16 Des contenus tissulaires stables observés, mais des différences AV claires remettent en question la validité des évaluations métabolomiques basées sur les tissus. Notez que, dans le contexte des reins de donneurs décédés et de la période de l'étude, la clairance urinaire n'est pas un facteur interférant car toutes les greffes de donneurs décédés étaient anuriques pendant l'intervalle de mesure de 40- minutes.

La cartographie des données identifie une empreinte métabolique totalement discriminatoire pour l'IRI. Plus précisément, la phase de reperfusion des greffons avec le futur DGF est uniformément et distinctement caractérisée par une phosphorylation oxydative sévèrement altérée (hypoxie histotoxique)18 et une glycolyse normoxique compensatoire incapable de maintenir la régénération de l'ATP. Cette dernière conclusion est basée sur la récupération incomplète de la phosphocréatine tampon phosphate à haute énergie19 et sur le catabolisme persistant de l'ATP/GTP post-reperfusion reflété par la libération continue d'(hypo)xanthine. En fait, l'approximation des pertes d'adénosine pour les greffons þDGF basée sur la libération d'hypoxanthine (différences AV) dans les 30 minutes après la reperfusion (approximation basée sur les débits post-reperfusion rapportés,20 moyennetissu rénalmasse21 et teneur en ATP rénal22) suggère un quasi-épuisement du pool d'ATP du greffon 30 minutespost-reperfusion. L'épuisement critique du pool d'ATP peut entraîner un verrouillage catabolique qui rend la cellule insensible au rétablissement des forces protonmotrices qui entraînent la génération d'ATP, rendant la cellule insensible aux stratégies de sauvetage.

Le déficit en ATP post-reperfusion et l'hypoxie histotoxique dans les greffons þDGF peuvent sous-tendre la libération sélective d'acides aminés associée à l'hydrolyse des phospholipides (plasmalogènes) dans les greffons þDGF. Des études expérimentales ont identifié l'hydrolyse des plasmalogènes et des phospholipides comme une caractéristique précoce de l'hypoxie tissulaire,23 et l'hydrolyse des plasmalogènes a été décrite dans le contexte d'une lésion rénale ischémique.24 Mécaniquement, ce phénomène a été lié à la translocation membranaire et à l'activation d'un calcium cytosolique phospholipase A2 indépendante résultant de la formation d'un complexe induit par l'hypoxie entre la phospholipase et un élément régulateur de la phosphofructokinase.25,26 L'inversion de l'hypoxie ou le traitement à l'ATP dissocie le complexe phospholipase-phosphofructokinase et abolit l'activité de la phospholipase. Notez que la dynamique de l'arrêt post-reperfusion de la libération de (phospho-) éthanolamine par les donneurs vivants et les greffons -DGF, ainsi que la libération persistante dans les greffons þDGF, peut refléter différents degrés et taux de récupération métabolique. Cependant, alors que des rapports antérieurs impliquent un rôle d'une phospholipase cytosolique indépendante du calcium A2,25,26, les différences AV observées pour la bétaïne et la (phospho-)éthanolamine impliquent une activation plus complète des phospholipases qui implique également des phospholipases de type C (phospho-éthanolamine) et D-phospholipases (éthanolamine/choline). De même, l'épuisement de l'asparagine tissulaire (figure 4j) et la libération d'aspartate (figure 4g) des greffons þDGF peuvent refléter une activité altérée de l'asparagine synthase due à l'épuisement de l'ATP.

Figure 4|Autophagie post-reperfusion activée dans les greffons à fonction de greffe retardée (DGF) D. Courbes pour les différences artério-veineuses (la courbe rouge est artérielle, la courbe bleue est veineuse). Biopsies tissulaires (graphiques à barres) : les barres blanches représentent les biopsies avant la reperfusion ; les barres grises représentent les biopsies post-reperfusion (t ¼ 40 min après reperfusion). *P < 0,05.="" (="" a="" -="" c="" )="" libération="" post-reperfusion="" de="" la="" méthionine,="" de="" la="" sérine="" et="" de="" la="" tyrosine="">

Figure 5|Défaut du cycle de Krebs post-reperfusion dans les greffons avec fonction de greffon différée (DGF) future. Courbes des différences de concentration artério-veineuse (VA) (la courbe rouge est artérielle, la courbe bleue est veineuse). Biopsies tissulaires (graphiques à barres) : les barres blanches représentent les biopsies avant la reperfusion ; les barres grises représentent les biopsies post-reperfusion (t ¼ 40 min après la reperfusion). *P < {{10}}.05.="" (="" a="" –="" h="" )="" différences="" av="" pour="" les="" intermédiaires="" du="" cycle="" de="" krebs="" (n="" ¼="" 10,="" 10="" et="" 16="" dans="" les="" groupes="" vivants,="" –dgf="" et="" þdgf,="" respectivement):="" libération="" persistante="" d'a-cétoglutarate="" (à="" partir="" de="" greffes="" þdgf;="" p=""><0, 001)="" .="" (e,="" g)="" absence="" de="" récupération="" du="" succinate="" tissulaire="" post-reperfusion="" dans="" les="" greffes="" þdgf="" (p=""><>

Le catabolisme de l'ATP post-reperfusion dans les greffons þDGF s'est produit malgré l'activation complète des voies cataboliques : glycolyse, b-oxydation des acides gras à chaîne moyenne (activée uniformément dans tous les types de greffons), glutaminolyse (également activée de manière transitoire lors de la reperfusion chez le donneur vivant et les greffons -DGF ), et l'autophagie activée. En fait, la libération post-reperfusion d'isovaléryl- et de butyryl carnitine, produits de désamination des acides aminés à chaîne ramifiée isoleucine et leucine,11 a été identifiée comme des biomarqueurs discriminatoires pour le futur DGF.

La libération persistante d'acétylcarnitine et de pyruvate à partir des greffons þDGF montre que les flux créés par les voies cataboliques activées dépassaient la capacité oxydative. La libération de cétoglutarate après la reperfusion, l'absorption nette du citrate et de l'isocitrate de son précurseur par la circulation et l'échec de la récupération du succinate tissulaire impliquent que la phosphorylation oxydative altérée implique un défaut au niveau du complexe oxoglutarate déshydrogénase. Plus précisément, l'empreinte métabolique observée et la durée des perturbations métaboliques n'indiquent pas un rôle pour la directibilité inversée du cycle de Krebs27,28 dans la dérégulation métabolique persistante, fournissant une preuve supplémentaire que le mécanisme observé pour l'IRI chez les rongeurs28 ne se traduit pas entièrement chez l'homme contexte.29.

Une altération de l'activité de l'oxoglutarate déshydrogénase peut être causée par des lésions du complexe liées à l'ischémie30, mais peut également impliquer, ou être exagérée par, une altérationpost-reperfusionUne altération de l'activité de l'oxoglutarate déshydrogénase peut être causée par des lésions du complexe liées à l'ischémie30, mais peut également impliquer, ou être exagérée par, une altération de la disponibilité post-reperfusion de ses cofacteurs acétyl-coenzyme A, FADþ et NADþ. 31 Pour les greffons þDGF, de telles déficiences pourraient survenir en raison du lessivage de l'acétyl-coenzyme A post-reperfusion et d'un statut redox cellulaire compromis (stress réducteur avec diminution de la disponibilité du NADþ), une notion étayée par le faible rapport lactate sur pyruvate dans les greffons þDGF. 32.

Cette approche métabolique ne permet pas d'évaluer l'implication de la chaîne respiratoire. Cependant, nous avons précédemment identifié des anomalies liées à l'ischémie-reperfusion dans les complexes respiratoires I et II.7,29 suscitant) une ou plusieurs insultes à la navette mitochondriale cycle-redox de Krebs qui se produisent avant ou dans les premières minutes de la reperfusion. L'absence de restauration des niveaux d'ATP entraîne une activation soutenue et complète des voies cataboliques, ce qui perpétue la crise énergétique en épuisant progressivement le pool cellulaire NADþ et FADþ (stress réducteur).33 Dans ce contexte spécifique de respiration mitochondriale défaillante, la purine inosine peut être bénéfique . Contrairement à l'adénosine,34 l'inosine est stable dans le plasma ; il a été identifié comme une source alternative d'ATP dans les cellules glycolytiques obligatoires (c'est-à-dire les cellules dépourvues de mitochondries) telles que les érythrocytes35 et dans les cellules rénales hypoxiques36 et est épuisé après la reperfusion. Malheureusement, la supplémentation en inosine n'a pas sauvé l'épuisement de l'ATP cellulaire après un arrêt métabolique forcé, laissant peu de place aux stratégies de sauvetage métabolique visant à éteindre l'IRI, soulignant le recours à des stratégies préventives pour limiter l'IRI.

Tonifier le cistanche rénal

Il y a des limites à cette étude. En raison d'un grand nombre de comparaisons, le potentiel de résultats significatifs dus au hasard dans le cadre de comparaisons multiples est élevé. Bien que nos conclusions soient étayées par des relations biologiques solides, les résultats peuvent être faussés par des problèmes liés aux comparaisons multiples.

Une autre limite est que l'étude est basée sur des échantillons cliniques; en tant que tel, la congélation à la pince requise pour l'évaluation directe de l'ATP et de l'état redox n'était pas possible. Étant donné que le métabolome observé est clairement distinct de celui rapporté dans les modèles animaux et qu'il reflète une défaillance du système, nous n'avons pas été en mesure d'effectuer des évaluations plus détaillées dans des modèles animaux ou des systèmes ex vivo tels que le système de respirométrie. Les résultats de cette étude concernent lesun rein; ainsi, les conclusions pour d'autres organes peuvent être différentes. L'âge relativement élevé du donneur dans cette étude reflète la population de donneurs aux Pays-Bas. Il est important de noter que les résultats de la transplantation sur 10-ans aux Pays-Bas sont au moins égaux à ceux des pays ayant des donneurs plus jeunes, comme les États-Unis.37 Comme prévu, la majorité des cas de þDGF étaient des greffes DCD. Nous avons remarqué similaireprofils métaboliquespour les greffes DBD et DCD ; cependant, la puissance de cette étude exploratoire est évidemment trop faible pour détecter des différences subtiles entre ces 2 types de donneurs.

Figure 7|Le traitement préventif et de secours à l'inosine ne parvient pas à rétablir les niveaux d'adénosine triphosphate (ATP). La lignée de cellules rénales PK-1 a été transfectée de manière stable avec le biocapteur fluorescent PercevalHR du rapport ATP/adénosine diphosphate (ADP).

La paralysie métabolique induite chimiquement a été induite par l'ajout de roténone/actinomycine/2-désoxyglucose, et le rapport ATP/ADP (fluorescence relative) a été surveillé. Brown, contrôle ; noir, contrôle de la paralysie métabolique ; vert, traitement préventif à l'inosine (10 mMol/l) ; rouge, sauvetage d'inosine à t ¼ 15 minutes après l'induction d'une paralysie métabolique.

En conclusion, cette étude montre que l'IRI rénale clinique est précédée d'un collapsus métabolique quasi instantané et d'une crise de phosphate à haute énergie qui l'accompagne. Ce déficit métabolique profond et persistant et sa nature instantanée (et la fenêtre d'opportunité thérapeutique minimale qui en résulte) interféreront avec toute intervention pharmaceutique qui repose sur la disponibilité de l'ATP. Cela peut expliquer la mauvaise traduisibilité des résultats précliniques au contexte clinique.2–4 Le métabolome observé du DGF clinique contraste fortement avec les réponses métaboliques rapportées pour les rats,28 les souris,38 et les porcs,39,40 qui indiquent tous le rétablissement de la phosphorylation oxydative dans minutes de reperfusion. Cela peut être lié à des différences fondamentales dans la physiologie mitochondriale ou métabolique entre les rongeurs et les grands mammifères (p. ex., l'accumulation de succinate induite par l'ischémie ne se produit pas dans les reins des donneurs humains).29 Dans ce contexte, il est important de souligner que tous les reins transplantés sont exposés àischémie reperfusionet que seul un sous-groupe de greffons développe l'IRI (DGF). L'attribution de groupe (þDGF ou -DGF) dans cette étude a été réalisée rétrospectivement, et donc elle discrimine entre l'ischémie reperfusion et l'IRI. Il ne peut être exclu que la reperfusion ischémique dans les modèles expérimentaux28,38–40 soit insuffisante pour déclencher l'IRI.

Malgré les graves dommages subis, tous les greffons þDGF ont finalement récupéré, ce qui implique un potentiel de récupération remarquable à condition que des interventions de transition (par exemple, la dialyse) soient disponibles. Il convient de noter que bien que des métabolomes similaires pour le DGF dans les greffons dérivés de donneurs décédés après une mort cérébrale ou une mort cardiaque impliquent un mécanisme uniforme, il existe un impact contrasté du DGF sur la survie à long terme du greffon pour les 2 types de donneurs.41 En fait, bien que le DGF influe clairement sur la survie des greffons provenant de donneurs décédés après la mort cérébrale, ce n'est pas le cas dans de tels greffons provenant de donneurs cardiaques. Ce contraste semble refléter un potentiel de récupération supérieur des greffons provenant de donneurs décédés d'origine cardiaque.41

MÉTHODES

Le comité d'éthique médicale du centre médical de l'université de Leiden a approuvé le protocole d'étude. Un consentement éclairé écrit a été obtenu de chaque patient. Cette étude monocentrique a inclus 53 patients ayant subiun reintransplantation : 37 ont subi une greffe de donneur décédé et 16 une greffe de donneur vivant. Sur la base des résultats cliniques (DGF), les receveurs de greffes de donneurs décédés ont été répartis dans un groupe þDGF (n ¼ 16) ou –DGF (n ¼ 10). Le DGF a été défini par le besoin de dialyse dans la première semaine après la transplantation.6

L'étude est basée sur une intégration des données métabolomiques obtenues à partir d'un prélèvement séquentiel de sang artério-veineux (AV) au cours de la première demi-heure de reperfusion, et à partir de biopsies tissulaires appariées collectées immédiatement avant et 40 minutes après

reperfusion.

Un prélèvement sanguin AV séquentiel sur la greffe a été réalisé chez 36 patients (tableau supplémentaire S1A). Des échantillons de sang de la veine rénale ont été prélevés à 30 s et 3, 5, 10, 20 et 30 minutes et des échantillons artériels à 0, 10 et 30 minutes après la reperfusion. des biopsies ont été obtenues immédiatement avant et 40 minutes après la reperfusion à partir de 6 greffons de donneurs vivants et de 12 donneurs décédés (tableau supplémentaire S1B ; 1 patient a subi à la fois des biopsies et un échantillon AV).

Des analyses métabolomiques ciblées ont été effectuées à l'aide de procédures opérationnelles standard utilisant des plates-formes établies basées sur la spectrométrie de masse ou la résonance magnétique nucléaire à angle magique (biopsies tissulaires).43 Les métabolites couverts par les plates-formes sont résumés dans le tableau supplémentaire S1.

Le potentiel de l'inosine pour sauver le déficit métabolique lors d'un effondrement métabolique a été testé dans la lignée cellulaire du tubule proximal (LLC PK1) transfectée de manière stable avec le biocapteur fluorescent PercevalHR adénosine diphosphate ATP.44.

En ce qui concerne les statistiques, des cartes thermiques ont été construites sur la base de z-scores pour chaquemétabolite. Les changements au sein des groupes dans la teneur en métabolites tissulaires ont été testés par le test de Mann-Whitney et les différences entre les groupes par le test de Wilcoxon. Les différences AV ont été estimées à l'aide d'un modèle mixte linéaire. La correction pour les tests multiples n'a pas été effectuée car toutes les observations faisaient partie de réseaux théoriques. Les détails concernant les patients et les méthodes sont fournis dans les méthodes supplémentaires.

extrait de cistanche

DIVULGATION

Tous les auteurs n'ont déclaré aucun intérêt concurrent.

REMERCIEMENTS

L'installation centrale de résonance magnétique est financée par la faculté de médecine de NTNU Trondheim, en Norvège. Cette étude a été financée en partie par la Dutch Kidney Foundation (Metabolic Salvage Strategies to Improve Transplant Outcome, project17O/11).

MATÉRIEL COMPLÉMENTAIRE

Fichier supplémentaire (PDF)

Patients et méthodes supplémentaires.

Tableau S1. Caractéristiques du patient et de la transplantation des procédures dans lesquelles des biopsies tissulaires appariées ont été collectées (A) et dans lesquelles un échantillonnage AV a été effectué (B).

Tableau S2. Les plateformes et leurs métabolites sont utilisés pour les échantillons AV.

Figure S1. Données métabolomiques complètes.

Figure S2. Rétablissement de la b-oxydation (acides gras à chaîne moyenne) après reperfusion.

Figure S3. Lavage post-reperfusion sélectif et persistant des acides aminés associés à l'uracile et aux phospholipides (plasmalogène) des greffons avec le futur DGF.

Supplément de données 1. Données AV brutes pour les plates-formes d'acétylcarnitine, d'acides organiques et d'acides aminés.

Supplément de données 2. Données AV brutes pour la plateforme purine et pyrimidine.

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