La nicotine exacerbe les lésions rénales induites par le tacrolimus par la mort cellulaire programmée
Mar 23, 2022
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Yu Ji Jiang, Sheng Cui, Kang Luo, Jun Ding
INTRODUCTION
Malgré la découverte de nouveaux immunosuppresseurs, le tacrolimus (TAC) reste la pierre angulaire des régimes immunosuppresseurs en transplantation d'organe solide. Cependant, l'utilisation à long terme de TAC augmente le risque d'effets indésirables (par exemple, néphrotoxicité, neurotoxicité, infections, tumeurs malignes, diabète et troubles gastro-intestinaux) [1]. Parmi ceux-ci, les aigusun reinblessureou une néphrotoxicité chronique du TAC a été signalée chez 46 % des receveurs de greffe pulmonaire [2] et 22,4 % des receveurs de greffe rénale [3]. Tout en aiguun reinblessureest considérée comme réversible après réduction de la dose de TAC ou arrêt complet, la néphrotoxicité chronique, qui entraîne la perte de l'allogreffe, est irréversible. La néphrotoxicité chronique du TAC est caractérisée par une glomérulopathie, une hyalinose des artérioles afférentes et une fibrose tubulo-interstitielle rayée (TIF) [4]. Bien que le mécanisme exact de ce dilemme clinique reste inconnu, nous avons récemment démontré que l'inflammation causée par le stress oxydatif, le facteur de croissance transformant 1 (TGF- 1) et la mort cellulaire programmée peuvent être des acteurs importants [5]. Le tabagisme est un défi de santé publique critique et un fardeau financier pour la société qui réduit la qualité de vie. Les rapports épidémiologiques montrent qu'il y a actuellement plus d'un milliard de fumeurs de cigarettes dans le monde et six millions de décès par an dus à l'usage du tabac. Ces taux sont tous deux en augmentation, notamment dans les pays en développement ou sous-développés [6]. Il est bien reconnu que le tabagisme est un facteur de risque de divers types de cancer, d'événements cardiovasculaires (infarctus du myocarde et accident vasculaire cérébral) et de maladies pulmonaires obstructives. Dans le rein, le tabagisme augmente la sévérité de la dysfonction rénale chez les patients atteints de diabète, d'hypertension, de polykystoseun reinmaladie, et post-greffe de rein [7]. De plus, le tabagisme peut également causer des lésions rénales de novo, même dans une population en bonne santé sans maladie rénale chronique (MRC) préexistante [8]. Cette étude visait à évaluer : (1) sinicotine(NIC), un composant toxique primaire du tabagisme, aggrave les lésions rénales induites par le TAC ; et, si oui, (2) quel mécanisme prend en compte le NIC(nicotine)-néphrotoxicité accélérée.
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RÉSULTATS
Effet de la carte réseau(nicotine)sur les paramètres de base
Le tableau 1 décrit les effets de la carte réseau(nicotine)sur les paramètres de base dans les groupes expérimentaux. Les deux NIC(nicotine)et TACincrease UV (polyurie), qui a été encore augmenté par NIC(nicotine)et le traitement TAC. Ni NIC(nicotine)ni le TAC n'a empêché la perte de poids corporel. L'excrétion de protéines urinaires, Scr, BUN et Cys-C étaient nettement plus élevées dans le NIC(nicotine)et groupes TAC par rapport au groupe VH ; ces niveaux ont encore augmenté avec la combinaison des deux médicaments, ce qui implique que NIC(nicotine)accélère le dysfonctionnement rénal induit par TAC. Il n'y avait pas de différences significatives de PAS entre les groupes. Le traitement TAC de quatre semaines a augmenté la concentration sanguine de TAC à 11.0±og ng/mL, tandis que NIC(nicotine) did not influence blood TAC concentration(12.8±15 ng/mL,p>o.o5 vs. TAC). De plus, le traitement de rats normaux avec NIC(nicotine)les concentrations de cotinine sérique et urinaire augmentent de 56,5±17 ng/mL et 8,6±192,6 ug/jour, respectivement. Ces concentrations sériques et urinaires de cotinine miment celles observées chez l'homme fumeur actif [13].
Tableau 1. Effet de la carte réseau(nicotine)sur les paramètres fonctionnels
Effet de la carte réseau(nicotine)sur l'histopathologie dans la néphrotoxicité chronique des TAC
La néphrotoxicité chronique du TAC est caractérisée par des caractéristiques histologiques uniques, notamment le TIF rayé et la glomérulopathie. Par coloration histologique et microscopie électronique, nous avons constaté que les lésions glomérulaires causées par le TAC se manifestent par un épaississement du socle glomérulaire et l'effacement des processus du pied des podocytes (Fig. IA, IC et D), ce qui peut être lié à l'augmentation de l'excrétion des protéines urinaires. Sur les analyses quantitatives, les deux NIC(nicotine)et TAC a augmenté la zone mésangiale fractionnaire, avec une nouvelle augmentation observée dans le NIC(nicotine)et le groupe TAC. Les principaux changements dans la néphrotoxicité chronique du TAC se limitaient aux zones tubulo-interstitielles, telles que délimitées par le dépôt fibreux tubulo-interstitiel, l'atrophie tubulaire et la fibrose rayée (Fig.1B, 1E et F). Les chiffres montrent clairement que le score TIF dans le NIC(nicotine)plus TACgroup était plus élevé que dans l'un ou l'autre du NIC(nicotine)groupe ou le groupe TAC.
Figure 1. Photomicrographies représentatives de l'acide périodique-Schiff (PAS)(A), trichrome de Masson (B), microscopie électronique à transmission (CF) et analyse quantitative de la lésion glomérulaire et de la fibrose tubulo-interstitielle (TIF) ; (C) épaississement de la membrane basale glomérulaire (flèches ); (D) effacement du pied du podocyte processus (flèches);(E)gonflement du tubulointerstitium et dépôt de collagène étendu (éparpillements);(F) tubules atrophiés (flèches).VH, véhicule ; NIC(nicotine), nicotine; TAC, tacrolimus. p
Effet de la carte réseau(nicotine)sur l'expression des cytokines profibrotiques dans la néphrotoxicité chronique des TAC
La présente étude visait à comparer l'expression de la cytokine profibrotic TGF - 1 et CTGF et le composant de la matrice extracellulaire (ECM) de ig-h ; entre les groupes expérimentaux. Conformément aux conclusions du TIF, NIC(nicotine)surexpression augmentée induite par TAC de pro-fibrotic TGF - 1 et CTGF et ECM ig-h3 (Fig.2)
Figure 2. Photomicrographies représentatives de l'analyse par immunotransfertpour (A) le facteur de croissance transformant 1 (TGF-B1), (B TGF - - gène induit-h ( ig-h3) et (C) facteur de croissance du tissu conjonctif (CTGF). Les valeurs pour l'expression des protéines sont représentées en utilisant le groupe véhicule (VH) comme référence de 1oo % et normalisé à -actine.(nicotine), nicotine;TAC, tacrolimus. 3p
Effet de la carte réseau(nicotine)sur l'inflammation dans la néphrotoxicité chronique des TAC
Pour définir l'effet de NIC sur l'inflammation dans les lésions rénales induites par TAC, nous avons étudié l'expression de médiateurs pro-inflammatoires et de gènes liés à la pyroptose par immunotransfert et immunohistochimie. La figure 3 a montré que le traitement au TAC régulait à la hausse l'expression des cytokines liées à la pyroptose (ⅡL-1, IL-18 et NLRP3) et MCP-1, résultant en ED-1-positif infiltration cellulaire, et d'autres augmentations ont été trouvées par un traitement combiné de NIC(nicotine)et TAC.
Figure 3. Photomicrographies représentatives de l'immunohistochimie pour la dysplasie ectodermique-1 (ED-1)(A) et analyse par immunoblot pour les cytokines pro-inflammatoires (B). VH, véhicule ; NIC(nicotine), nicotine; TAC, tacrolimus ; MCP-1, protéine chimiotactique des monocytes-1 ; IL, interleukine ; NLRP3, protéine contenant le domaine pyrine du récepteur de type NOD3. p
Effet de la carte réseau(nicotine)sur le stress oxydatif dans la néphrotoxicité chronique des TAC
Comme le montre la Fig.4, chronique(nicotine)Le traitement TAC est étroitement associé à un déséquilibre entre les enzymes oxydantes et antioxydantes [12,14. L'analyse par immunotransfert a montré que la NIC régulait à la hausse l'expression NOX-2 et NOX-4 induite par TAC, mais supprimait les expressions SOD1 et SOD2. De plus, les taux sériques et urinaires de 8-OHdG, un marqueur de stress oxydatif, étaient plus élevés dans les groupes NIC et TAC par rapport au groupe VH et plus élevés dans le groupe NIC plus TAC. Ces résultats impliquent un effet synergique de NIC et TAC sur le stress oxydatif dans ce modèle.
Figure 4. Photomicrographies représentatives de l'analyse par immunotransfert d'une série de protéines liées au stress oxydatif (A) et sériques (B) et urinaires (C)Concentrations d'8-hydroxy-2'-désoxyguanosine (8-OHdG). VH, véhicule ; NIC(nicotine), nicotine; TAC, tacrolim-us; SOD, superoxyde dismutase; NOX,NADPH oxydase.Bp
Effet de la carte réseau(nicotine)sur la mort cellulaire programmée dans la néphrotoxicité chronique des TAC
La mort cellulaire programmée de type I (apoptose) ou de type II (autophagie) est impliquée dans la pathogenèse des lésions rénales chroniques induites par TAC [1s]. En utilisant le test TUNEL, nous avons observé que la plupart des cellules positives au TUNEL ou des corps apoptotiques étaient localisés dans les cellules épithéliales tubulaires et les cellules endothéliales vasculaires interstitielles, où l'atrophie tubulaire et le TIF typique ont progressé (Fig.5A). L'analyse quantitative a montré que les deux NIC(nicotine) et TAC a augmenté de manière significative les cellules TUNEL-positives par rapport aux groupes VH ; ceci était plus prononcé dans le groupe NIC plus TAC. Au niveau moléculaire, l'ajout de NIC(nicotine)aux rats traités au TAC a entraîné une dérégulation significative de l'expression de Bcl-2/Bax et de la caspase clivée-3 vers la mort cellulaire (Fig. 5B). De plus, la microscopie électronique a montré que le traitement TAC induisait une formation abondante de compartiments autophagiques, tels que les vacuoles autophagiques initiales (AVi), les vacuoles autophagiques dégradantes (Avd) et la mitophagie (une forme d'autophagie sélective) dans le NIC, le TAC et le NIC. plus les groupes TAC(Fig. 6). L'immunotransfert quantitatif a révélé que la surexpression des protéines p62, LC3B, PINK1 et Parkin observée dans les reins de rats traités au TAC était encore augmentée avec NIC (Fig.6G et 6H).
Figure 5. Photomicrographies représentatives de l'essai de marquage (TUNEL) d'extrémité de coupure dUTP-biotine médiée par TdT(A) et analyse par immunotransfert pour les gènes contrôlant l'apoptose (B).Nicotinele traitement augmente le nombre de cellules TUNEL-positives (flèches) dans les reins de rats traités au tacro-limus. VH, véhicule ; NIC(nicotine),nicotine; TAC, tacrolimus ; Bcl, lymphome à cellules B ; Bax, Bcl2-associé X. p
Effet de la carte réseau(nicotine)sur le dysfonctionnement mitochondrial dans la néphrotoxicité chronique des TAC
Par microscopie électronique à transmission, nous avons clairement observé que les deux NIC(nicotine)et TAC a détruit les architectures mitochondriales, comme illustré par la taille et le nombre réduits de mitochondries, les crêtes désorganisées, la vacuolisation, la fusion, la formation de mitophagie et les mitochondries divisées en fission de deux ou trois organites filles (Fig.6). Les résultats de l'analyse quantitative ont montré que NIC(nicotine) le traitement a encore diminué le nombre et la taille des mitochondries par rapport au traitement NIC ou TAC seul. L'analyse par immunotransfert a révélé que la dérégulation des protéines liées aux mitochondries (OPA1 et Drpi) induite par l'un ou l'autre des TAC de Nicor était exacerbée par la co-administration de NIC et de TAC (Fig. 6).
Figure 6. Micrographies électroniques à transmission représentatives de l'autophagie et de la morphologie mitochondriale(AF), analyse par immunotransfert (G, H) et quantification du nombre et de la taille des mitochondries dans chaque groupe de traitement. (A) Formation d'autophagie dans les reins de tacrolimus (TAC) et/ounicotine(NIC) rats traités (flèche);(B) un compartiment autophagique contenant des mitochondries les reins de 'TAC et/ou NIC(nicotine)rats traités (mitophagie, flèche); (C) mitochondries normales ; (D) nombre réduit de mitochondries dans les reins de TAC et/ou NIC(nicotine)rats traités ; (E) fusion mitochondriale observée dans les reins des rats traités au TAC et/ou au NIC (cercle) ; (F) mitochondrie divisée en deux ou plusieurs organites filles dans les reins des rats traités au TAC et/ou au NIC (fission, cercle) . VH, véhicule ; LC3B, chaîne légère 3B ; PINK1, homologue de phosphate et de tension délété sur la kinase 1 induite par le chromosome dix ; OPA, protéine d'atrophie optique ; Drp, protéine liée à la dynamine.p
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Effet de la carte réseau(nicotine)sur le stress du réticulum endoplasmique dans la néphrotoxicité chronique des TAC
Comme le montre la figure 7, Nicor TAC a induit une dégranulation des ribosomes, des citernes déconnectées et dilatées et une vacuolisation des peroxysomes dans le réticulum endoplasmique rugueux (RE), tandis que la structure lisse du RE est restée presque normale (Fig.7B). L'analyse par immunotransfert a révélé que soit NIC(nicotine)ou TAC a augmenté l'expression de gènes liés au stress ER, notamment CHOP, Bip, IRE-1 et ATF-6, mais leur expression a encore été augmentée par la combinaison des deux (Fig.7C).
Figure 7. Photomicrographies représentatives de la microscopie électronique à transmission (A, B) et de l'analyse par immunotransfert des gènes liés au stress du réticulum endo-plasmique (ER) (C).(A) ER rugueux normal (flèches); (B) dégranulation des ribosomes, citernes déconnectées et dilatées et dilatation des vésicules de l'ER rugueux dansnicotine(NIC) et/ou rein de rat traité au tacrolimus (TAC). VH, véhicule ; CHOP, protéine homologue C/EBP ; Bip, protéine d'immunoglobuline de liaison ; IRE-1c,protéine nécessitant de l'inositol-1c ; ATF, facteur de transcription activant. p< o.01="" vs.vh,="">
DISCUSSION
Le tabagisme est un facteur de risque modifiable important pour la progression de l'IRC à la fois chez les populations en bonne santé et chez les patients atteints de maladies sous-jacentes (p. ex., diabète, hypertension). Les essais cliniques montrent que le tabagisme augmente l'excrétion urinaire d'albumine et affecte négativement la fonction rénale [16] ; en outre, l'arrêt du tabac peut améliorer la protéinurie chez les patients atteints d'IRC et de diabète de type 2 et ralentir la progression vers l'insuffisance rénale terminale[1-,18]. De plus, le tabagisme du receveur ou du donneur contribue aux épisodes de rejet et à la néphropathie chronique de l'allogreffe, entraînant la perte de l'allogreffe en transplantation rénale [19,2o]. Ces effets délétères du tabagisme(NIC(nicotine)) sont reflétées par des études sur des modèles de rongeurs de néphrectomie s/6 [2al et de néphropathie diabétique [o]. Dans la présente étude, nous avons constaté que NIC(nicotine)zone mésangiale fractionnelle induite par TAC aggravée et TIF. Ces modifications pathologiques ont entraîné une altération plus prononcée de la fonction rénale et une augmentation de l'excrétion urinaire des protéines. Sur la base de ces résultats et d'autres rapports, nous suggérons que le tabagisme peut accélérer la perte d'allogreffe rénale chez les receveurs de greffe qui reçoivent des immunosuppresseurs à base de TAC.
L'inflammation joue un rôle central dans l'évolution de la néphrotoxicité chronique de la TAC car elle précède la cicatrisation rénale en cours. L'augmentation des médiateurs pro-inflammatoires en réponse aux stimuli nuisibles peut recruter des cellules inflammatoires, qui à leur tour surexpriment les cytokines pro-inflammatoires et profibrotiques telles que les chimioattractants, les molécules d'adhésion et le TGF- 1. Nous avons récemment démontré que l'inflammasome dépendant et indépendant du NLRP3- est impliqué dans la pathogenèse de la néphrotoxicité chronique des TAC [s]. Nos résultats montrent que l'administration de la carte réseau(nicotine)aux rats traités au TAC amplifie l'expression des gènes liés à la pyroptose (NLRP3, IL-1 et I-18), des médiateurs pro-inflammatoires MCP-1 et des cytokines profibrotiques TGF- et CTGF, conduisant à un afflux excessif de cellules positives ED -1- et à une régulation positive de ig-h ; ces réponses reflètent la gravité des lésions glomérulaires et tubulaires. Nos résultats sont cohérents avec ceux d'Arany et al. [22] et Agarwal et al. [23], qui ont montré les effets de la NIC sur l'inflammation rénale et la fibrose.
Bien que NIC(nicotine)L'exacerbation de la néphrotoxicité chronique du TAC dans ce modèle peut être multifactorielle, elle est probablement liée à l'impact du stress oxydatif. Il est bien connu que le traitement chronique par TAC est étroitement associé à l'hypoxie liée à l'artériolopathie afférente, qui est ensuite liée au stress oxydatif, qui à son tour active la surexpression profibrotique du TGF- 1, conduisant à la fibrose. Cette construction est étayée par l'observation que les thérapies antioxydantes (par exemple, la coenzyme Q10) atténuent l'expression du TGF - 1 et du TIF via la préservation de l'intégrité mitochondriale dans la néphrotoxicité chronique du TAC 24]. Récemment, des preuves accablantes provenant d'études in vitro démontrent une interrelation entre l'exposition chronique aux NIC et le stress oxydatif dans une variété de lésions rénales [o,25,26. Ici, nous avons constaté que la NIC augmente les taux sériques et urinaires de 8-OHdG et augmente l'expression des protéines oxydantes, tout en supprimant l'expression des protéines antioxydantes, stimulant ainsi le stress oxydatif induit par le TAC ainsi que la fibrose. En effet, l'aggravation de la NIC des reins traités au TAC dans cette étude peut être attribuée au stress oxydatif.
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Il est également possible que l'apoptose (mort cellulaire programmée de type I) et l'autophagie (mort cellulaire programmée de type II) soient impliquées dans la NIC(nicotine)-néphrotoxicité chronique accélérée du TAC. Comme illustré précédemment, la NIC induit directement l'apoptose des cellules des podocytes et des tubules rénaux proximaux [27,28] ; il induit également indirectement la mort cellulaire apoptotique via le stress oxydatif[2g] ou l'activation du TGF- 1[22].NIC(nicotine)peut également induire l'autophagie dans les cellules étoilées pancréatiques Bo], les myocytes cardiaques de souris néonatales 31] et les cellules musculaires lisses vasculaires 32]. Ainsi, le stress oxydatif et la mort cellulaire programmée sont interdépendants. En utilisant le test TUNEL et la microscopie électronique, nous avons clairement observé que NIC augmentait de manière significative le nombre de cellules positives au TUNEL dans les cellules épithéliales tubulaires, les cellules endothéliales vasculaires interstitielles et les compartiments autophagiques dans les reins de rats traités au TAC. Ces changements morphologiques se sont accompagnés d'une dérégulation des gènes liés à l'apoptose ou à l'autophagie dans les reins de rat, entraînant la mort cellulaire. Cette preuve cumulative suggère que NIC(nicotine)lui-même induit non seulement un stress oxydatif et la mort cellulaire programmée, mais favorise également l'effet néfaste du TAC sur le rein, entraînant un dysfonctionnement rénal et des dommages architecturaux, comme précédemment rapporté dans des modèles de néphropathie diabétique induite par la streptozotocine (STZ) [o] et CKD ( s/6 néphrectomie) B3].
De plus, les organites intracellulaires d'origine oxydative telles que le dysfonctionnement mitochondrial et le stress ER jouent un rôle essentiel dans l'intégrité de la néphrotoxicité chronique du TAC, déclenchent le stress ER et dérèglent les gènes mitochondriaux et de contrôle du stress ER et les effets sont aggravés par un traitement combiné avec les deux . Ainsi, la détérioration de la forme mitochondriale et le stress du RE peuvent expliquer l'effet de la NIC(nicotine) sur les lésions rénales induites par TAC
Notre étude a révélé que NIC(nicotine)à une dose de 15 mg/kg aggrave les lésions rénales induites par le TAC par le biais du stress oxydatif, de l'inflammation et de la mort cellulaire programmée, conformément aux études précédentes [27, 37, 38]. Cependant, d'autres ont observé des résultats opposés. Sadis et al.Bg] ont montré que la NIC à une dose de o.s mg/kg protège le rein des lésions d'ischémie/reperfusion par la voie anti-inflammatoire cholinergique. Une autre étude d'Agarwal et al.[23] ont rapporté que le traitement oral à long terme avec NIC(nicotine)(28 semaines) confère des effets rénoprotecteurs dans un modèle de rat de protéinurie spontanée (rats Munich-Wistar-Frömter). Les raisons de cette divergence dans le rôle de la NIC sur le rein sont inconnues, mais peuvent dépendre de la dose de NIC, de la durée du traitement médicamenteux ou du modèle de rongeur. D'autres études sont nécessaires pour résoudre ces problèmes. Cette étude démontre clairement que la NIC exacerbe les lésions rénales induites par le TAC dans un modèle de rat de néphrotoxicité chronique du TAC. L'aggravation du stress oxydatif et la mort cellulaire programmée peuvent être un mécanisme sous-jacent aux effets délétères de la NIC. Nos résultats fournissent une meilleure compréhension des impacts du tabagisme chez les receveurs de greffe.
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