Traitement de la néphropathie diabétique : monoxyde de carbone

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Partie Ⅱ : Le monoxyde de carbone atténue la sénescence dans la néphropathie diabétique en améliorant l'autophagie

Guibin Meil; Chunjie Jiang; Xueer Cheng; & al.

ABSTRAIT

Objectifs : La sénescence, caractérisée par un arrêt permanent du cycle, joue un rôle important dansnéphropathie diabétique(DN). Cependant, le mécanisme de la sénescence rénale n'est pas encore clair et le traitement qui le cible reste à explorer davantage.

Matériels et méthodes : Le DN (néphropathie diabétique) des souris ont été induites par HFD et STZ, et 3 types de cellules rénales ont été traités avec du glucose élevé (HG) pour établir un modèle in vitro. Des marqueurs liés à la sénescence et à l'autophagie ont été détectés par qRT-PCR et Western blot. De plus, les inhibiteurs de l'autophagie et la co-immunoprécipitation ont été utilisés pour clarifier le mécanisme deMonoxyde de carbone (CO). De plus, la relation spécifique entre l'autophagie et la sénescence a été explorée par triple co-localisation en immunofluorescence et ELISA.

Résultats : Nous avons découvert que la sénescence se produisait in vivo et in vitro, ce qui pouvait être inversé par le CO (Monoxyde de carbone). Mécaniquement, nous avons démontré que CO (Monoxyde de carbone) inhibe le dysfonctionnement de l'autophagie dans la DN (néphropathie diabétique) souris en partie en dissociant le complexe Beclin-1-Bcl-2. D'autres résultats ont montré que les inhibiteurs de l'autophagie bloquaient l'amélioration du CO (Monoxyde de carbone) sur la sénescence. De plus, les données ont révélé que l'autophagie régulait la dégradation du phénotype sécrétoire lié à la sénescence (SASP), y compris -1, Il-6, Tgf- et Vegf. Conclusions : Ces résultats suggèrent que le CO (Monoxyde de carbone) protège DN (néphropathe diabétiquey) souris de la sénescence rénale et de la perte de fonction via l'amélioration de l'autophagie en partie médiée par la dissociation du complexe Beclin-1-Bcl-2, qui est peut-être attribuée à la dégradation de la SASP. Ces découvertes apportent de nouvelles idées pour la prévention et le traitement de la DN (néphropathie diabétique) et la régulation de la sénescence.

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4|DISCUSSION

Les cellules sénescentes qui s'accumulent sont de plus en plus considérées comme des cellules zombies malignes résistantes à la mort, capables d'induire un dysfonctionnement tissulaire et d'alimenter des maladies liées à l'âge. Les chercheurs ont rapporté que la transplantation de cellules graisseuses précurseurs sénescentes chez des souris âgées de 6-mois provoquait un déclin dose-dépendant de la fonction corporelle. et la maladie d'Alzheimer.32Nos résultats ont montré la survenue d'une sénescence dans la DN (néphropathie diabétique) souris et 3 types de cellules rénales exposées à HG. Ces résultats et des recherches antérieures ont systématiquement suggéré la présence de sénescence dans le DN (néphropathie diabétique). Fait intéressant, parmi les 9 types de tissus de 27- rats SD âgés d'un mois, la sénescence rénale était la plus précoce et la plus grave, indiquant que le rein était sensible à la sénescence.33 Sur la base de ces résultats, nous avons émis l'hypothèse que les thérapies ciblant la sénescence les cellules peuvent protéger contre le DN (néphropathie diabétique). Des preuves limitées récentes ont montré que le CO (Monoxyde de carbone) atténue la sénescence induite par les médicaments des cellules endothéliales. De même, nous avons fourni des résultats que CO (Monoxyde de carbone) a régulé à la baisse de manière significative une grande partie du phénotype sénescent et a donc récupéré la fonction rénale dans le DN (néphropathie diabétique) souris. Alors que CO (Monoxyde de carbone) s'est avéré exercer une renoprotection contre l'ischémie-reperfusion et les souris transplantées rénales via des voies anti-inflammatoires, anti-apoptose et d'autres voies classiques,4 notre étude a proposé un nouveau mécanisme selon lequel le CO (Monoxyde de carbone) confère une amélioration de la sénescence rénale de DN (néphropathie diabétique) souris.

À l'exception des voies p53/p21 et p16 largement reconnues, la sénescence a été décrite comme étant régulée positivement par l'autophagie. Ces résultats et des recherches antérieures ont systématiquement suggéré la présence de sénescence dans le DN (néphropathie diabétique) Conformément à cela, la réduction de l'autophagie a été trouvée dans les reins avec le vieillissement.5 De ​​plus, il y avait une corrélation négative entre Atg5 et le vieillissement rénal de DN (néphropathie diabétique) souris, suggérant la potentialité d'anti-sénescence de l'autophagie chez DN (néphropathie diabétique). Nos résultats ont montré que le dysfonctionnement de l'autophagie et du flux d'autophagie in vivo et vitro étaient positivement associés à l'accumulation de cellules sénescentes. Fait intéressant, CO (Monoxyde de carbone) a été considéré comme un activateur efficace de l'autophagie. Dans notre étude, CO (Monoxyde de carbone) activait l'autophagie mais diminuait les autophagosomes. Les autres données ont montré que le CO (Monoxyde de carbone) a amélioré la fonction lysosomale et le flux d'autophagie par la transfection de RFP-GFP-LC3. De plus, les inhibiteurs de l'autophagie et siAtg7 ont limité l'amélioration de la sénescence par le CO (Monoxyde de carbone) in vitro, prouvant que CO (Monoxyde de carbone) a ralenti la sénescence par autophagie.

De plus, la dissociation du complexe Beclin-1-Bcl-2 par CO (Monoxyde de carbone) a été observé dans DN (néphropathie diabétique) souris. À notre connaissance, Beclin-1 fonctionne comme un initiateur d'autophagie lorsqu'il est dissocié de Bcl-2. La perturbation du complexe peut être une cible potentielle pour l'autophagie activée par le CO (Monoxyde de carbone). De plus, l'élimination des sites de liaison Beclin-1 et Bcl-2 a non seulement activé l'autophagie, mais également amélioré le vieillissement et la durée de vie des souris,21 suggérant l'autophagie et la sénescence complexes régulées de manière coordonnée. Nos expériences ont montré que cet agent de dissociation complexe ABT737 améliorait encore l'activation de l'autophagie et l'amélioration de la sénescence par le CO (Monoxyde de carbone) in vitro. Conformément à nos résultats, la perturbation de l'interaction du complexe Beclin-1-Bcl-2 influence positivement plusieurs maladies, y compris la protection contre les lésions cardiaques des souris atteintes de cardiomyopathie diabétique3 degré et l'exercice d'une rénoprotection sur les souris atteintes d'ischémie-reperfusion.37 Ces observations indiquent que le CO (Monoxyde de carbone) peut activer l'autophagie en dissociant le complexe Beclin-1-Bcl-2 pour soulager la sénescence et les lésions rénales.

FIGURE 5 L'autophagie activée peut dégrader la SASP dans la DN (néphropathie diabétique) souris.

A, Images immunohistochimiques et quantification de l'expression de p65 et de la translocation nucléaire (n=3). Barre d'échelle : 50 μm. B, analyse Western blot de GATA4 (n=3).

C, Images d'immunofluorescence représentatives de la co-localisation de mTOR, LC3 puncta et LAMP2 dans le rein. Barre d'échelle : 25 μm.

DG, les images d'immunofluorescence représentatives ont montré la triple co-localisation de IL-1, IL-6, TGF- et VEGF avec LC3 et LAMP2 (les flèches rouges) et les flèches blanches indiquaient l'emplacement avec LC3. Barre d'échelle : 25 μm.

H, Le niveau total de protéine VEGF (lysat cellulaire et surnageant) dans HPC traité avec différentes formulations (HG, ABT737 : 1 mmol/L, rapamycine : 10 nmol/L et CORM-2).

I, expression de la protéine VEGF dans le surnageant de HPC traitée différemment. J, rapport de libération de protéine VEGF de HPC (surnageant/lysat total) (n=6). *P < 0,05,="" **p="">< 0,01,="" ***p=""><>

De plus, la relation spécifique entre l'autophagie et la sénescence nécessite une élucidation plus approfondie. L'autophagie est un processus de nettoyage pour fournir des constituants enfermés au lysosome pour la dégradation. Les chercheurs ont mis en évidence que l'autophagie réduisait la sécrétion de Il-1, un composant majeur de la SASP, par la voie de dégradation. Étonnamment, la co-localisation de IL-1, LC3 puncta et LAMP2 a été observée dans les reins, suggérant la dégradation de IL-1 par le CO (Monoxyde de carbone) traitement en DN (néphropathie diabétique) souris. En outre, I{{0}} intracellulaire, TGF- et VEGF, respectivement, co-localisés avec LC3 puncta et LAMP2, indiquant l'intersection entre l'autophagie et la dégradation de SASP. De manière cohérente, il a été prouvé que l'autophagie activée par un médicament réduisait la sécrétion d'IL-6 dans les chondrocytes,3" tandis que la suppression de l'autophagie en supprimant Atg7 provoquait une augmentation de l'exportation d'IL-16.IL-6 et IL-8 dans les adipocytes et les cellules cancéreuses du sein.0 Cependant, il a été rapporté que l'IL-1 n'était pas un substrat direct pour l'élimination autophagique dans les macrophages,1 suggérant que la SASP était partiellement dégradée par l'autophagie.

Il convient de noter que nous avons observé que SASP co-localisé avec des autophagosomes dans le rein de DN (néphropathie diabétique) souris (figure 5D-G, la flèche blanche), indiquant que la SASP peut être engloutie par les autophagosomes mais échapper aux lysosomes. Ceci est potentiellement attribué à l'autophagie sécrétoire en ce que les autophagosomes ne sont pas délivrés aux lysosomes mais fusionnent directement avec la membrane plasmique, conduisant à la libération de composants cytosoliques (SASP) dans l'espace extracellulaire. Cependant, la co-localisation de la SASP et des autolysosomes a fortement augmenté dans les conditions normales et CO (Monoxyde de carbone)-souris intervenues (Figure 5D-G, la flèche rouge). L'explication possible de ce phénomène est que la sécrétion et la dégradation médiées par l'autophagie participent au transport de la SASP. (Monoxyde de carbone)et les agonistes de l'autophagie ont bloqué l'exportation du VEGF dans les HPC traités avec HG, suggérant que l'autophagie activée a contribué à la dégradation de la SASP. De plus, il a été rapporté que la fonction lysosomale altérée provoquait la libération de matériaux autolysosomes dans la cellule microgliale.4 Ainsi, le CO (Monoxyde de carbone)-l'activation induite de l'autophagie et la restauration de la fonction lysosomale peuvent entraîner une dégradation plus importante de la SASP que la sécrétion.

De nombreuses preuves ont démontré que la SASP sécrétée jouait un rôle négatif dans certaines maladies. Par exemple, il a été rapporté que la SASP facilitait les dommages vasculaires rétiniens en transmettant la sénescence chez les souris rétinopathies, induisait la sénescence et endommageait les cellules biliaires non sénescentes.46 Cependant, on ne sait pas si la SASP est responsable de la DN (néphropathie diabétique) progression. Les résultats omiques ont montré que les cytokines inflammatoires étaient régulées à la hausse au début et surtout à la fin de la DN (néphropathie diabétique).7 De manière constante, nous avons constaté que de nombreux SASP étaient développés dans DN (néphropathie diabétique) souris, parmi lesquelles l'IL-1 a augmenté le plus significativement par rapport aux souris normales et le VEGF a été co-localisé avec les autolysosomes le plus évidemment chez les souris normales et CO (Monoxyde de carbone)-souris intervenues. Et le traitement des lésions rénales atténuées par les anti-IL-lgG, y compris la fibrose chez les souris db/db.48 La délétion du VEGF-B protégeait contre le DN (néphropathie diabétique) en réduisant l'accumulation de lipides rénaux, tandis que la surexpression de VEGF-A chez les souris adultes exacerbe le dysfonctionnement rénal et le changement de structure.50 Les données ci-dessus sur la régulation de la SASP suggèrent en outre le rôle clé de la SASP dans le DN (néphropathie diabétique). Notre étude a également montré que l'administration de CO (Monoxyde de carbone) a inhibé l'expression et la sécrétion de SASP, améliorant par la suite la fibrose rénale et les changements structurels. Par conséquent, nous avons déduit que le blocage de la sénescence médiée par la SASP par la voie de dégradation de l'autophagie peut être l'un des mécanismes par lesquels le CO (Monoxyde de carbone) protège HFD plus DN induit par STZ (néphropathie diabétique).

Pris ensemble, les résultats actuels indiquent que le CO (Monoxyde de carbone) atténue la sénescence rénale du DN (néphropathie diabétique) grâce à l'amélioration de l'autophagie médiée par la dissociation du complexe Beclin-1-Bcl-2, qui a été en partie attribuée à la dégradation de la SASP. Notre étude apporte un nouvel éclairage sur la prévention et le traitement de la DN (néphropathie diabétique) et la régulation de la sénescence rénale. Dans l'expectative, les effets spécifiques de la sénescence sur DN (néphropathie diabétique) méritent une enquête plus approfondie. D'autre part, les médicaments anti-sénescence peuvent devenir une percée dans le traitement de la DN (néphropathie diabétique) et d'autres maladies liées à l'âge.

FIGURE 6 Le CO a activé l'autophagie en partie en dissociant le complexe Beclin-1-Bcl-2.

A, Co (Monoxyde de carbone)-immunoprécipitation de Beclin-1 et Bcl-2 et quantification du rapport de Beclin-1 à Bcl-2 dans le rein (n=3).

B, Analyse Western blot d'une série de protéines d'autophagie (LAPM2, p62 et LC3) dans HBZY-1 traités différemment (HG, CORM-2 et Beclin-1-Agent de dissociation du complexe Bcl2 ABT737) ( n=5).

C, Quantification de l'expression de p53, p21 et p16 (n=5 ou 6).

D, Les images de coloration SA- -gal de 3 types de cellules rénales traitées différemment et les résultats statistiques (n=3). Barre d'échelle : 50 μm. *P < 0,05,="" **p="">< 0,01,="" ***p=""><>

RÉFÉRENCES

1. Alicia RZ, Rooney MT, Tuttle KR.Maladie rénale diabétique: défis, progrès et possibilités. Clin J Am Soc Nephrol. 2017;12(12) :2032-2045.

2. Consortium CKDP, Matsushita K, Vandervelde et al. Association du taux de filtration glomérulaire estimé et de l'albuminurie avec la mortalité toutes causes confondues et cardiovasculaire dans les cohortes de la population générale : une méta-analyse collaborative.Lancet.2010 ;375(9731) :{{ 6}}. 3. Baker DJ, Wijshake T, Tchkonia T, et al. La clairance des cellules sénescentes positives pour p16Ink4a retarde les troubles associés au vieillissement.Nature. 2011 ;479(7372) :232-236.

4. Kitada K, Nakano D, Ohsaki H, et al. L'hyperglycémie provoque une sénescence cellulaire via une voie dépendante de SGLT2- et p21- dans les tubules proximaux au stade précoce de la néphropathie diabétique. J Diabetes Complicat.2014 ;28(5) :604-611.

5. Tsai YC, Kuo PL, Kuo MC, et al. L'interaction de miR-378i-Skp2 régule la sénescence cellulaire dans la néphropathie diabétique.J Clin Med. 2018;7(12):468.

6. Baker DJ, Childs BG, Durik M, et al. Les cellules p16(Ink4a) positives naturelles raccourcissent la durée de vie en bonne santé. La nature. 2016;530(7589) :184-189.

7. Al-Douahji M, Brugarolas J, Brown PA, Stehman-Breen CO (Monoxyde de carbone), Alpers CE, Shankland SJ. L'inhibiteur de la cycline kinase p21WAF1/CIP1 est nécessaire pour l'hypertrophie glomérulaire dans la néphropathie diabétique expérimentale. Rein Int. 1999;56(5) :1691-1699.

8. Wolf G, Schanze A, Stahl RAK, Shankland SJ, Amann K. p27(Kip1)Les souris knock-out sont protégées de la néphropathie diabétique : preuve d'une insuffisance d'haplotype p27(Kip1). Rein Int. 2005;68(4) :1583-1589.

9. BharathLP, Agrawal M, McCambridge G, et al. La metformine améliore l'autophagie et normalise la fonction mitochondriale pour atténuer l'inflammation associée au vieillissement.Cell Metab.2020;32(1) :44-55.e6. 10. Ma Y, Qi M, An Y, et al. L'autophagie contrôle les propriétés des cellules souches mésenchymateuses et la sénescence au cours du vieillissement osseux. Cellule vieillissante. 2018;17(1):e12709.

11. Garcia-Prat L, Martinez-Vicente M, Perdiguero E, et al. L'autophagie maintient la souche en empêchant la sénescence. La nature. 2016;529(7584) :37-42.

12. Hartleben B, Gödel M, Meyer-Schwesinger C, et al. L'autophagie influence la sensibilité aux maladies glomérulaires et maintient l'homéostasie des podocytes chez les souris vieillissantes. J Clin Invest.2010;120(4) :1084-1096.

13. Tagawa A, Yasuda M, Kume S, et al. L'autophagie déficiente des podocytes exacerbe la protéinurie dans la néphropathie diabétique. Diabète. 2016 ;65(3) :755-767.

14. Motterlini R, Otterbein LE. Le potentiel thérapeutique du monoxyde de carbone. Nat Rev Drug Discov.2010 ; 9(9) :728-743.

15. Abe T, Yazawa K, Fujino M, et al. Le monoxyde de carbone à haute pression préserve les greffes de rein de rat de l'apoptose et de l'inflammation. Lab Invest.2017 ; 97 (4) : 468-477.

16. Kim DS, Song L, Wang J, et al. Le monoxyde de carbone inhibe l'apoptose des îlots par induction de l'autophagie. Signal redox antioxydant. 2018 ;28(14) :1309-1322.

17. Lee S, Lee SJ, Coronata AA, et al. Le monoxyde de carbone confère une protection contre la septicémie en améliorant l'autophagie et la phagocytose dépendantes de beclin 1-.Antioxid Redox Signal.2014;20(3):432-442.

18. WS J, Li Y, Yang P, Huang Y, Lu S, Xu F.Novel rôle demonoxyde de carbonedans l'amélioration des résultats neurologiques après un arrêt cardiaque chez les rats âgés : implication dans l'induction de l'autophagie mitochondriale.JAm Heart AssoC.2019;8(9):e011851.

19. Zheng M, Chen Y, ParkJ, et al. CO (Monoxyde de carbone) améliore la sénescence endothéliale induite par le 5-fluorouracile via l'activation de SIRT1. Arch Biochem Biophys.2019;677:108185.

20. Jiang C, Zhang S, Li D, et al. Un flux de ferritine altéré induit par un régime riche en graisses induit une résistance hépatique à l'insuline via le stress du réticulum endoplasmique. Food Chem Toxicol.2020;140:111329.

21. Fernandez AF, Sebti S, Wei Y et al.La perturbation du complexe régulateur de l'autophagie beclin 1-BCL2 favorise la longévité chez la souris. La nature. 2018;558(7708) :136-140.

22. Liu M, Liang K, Zhen J, et al. Le déficit en Sirt6 exacerbe les lésions et la protéinurie des podocytes en ciblant la signalisation Notch. Nat Commun.2017;8(1):413.

23. Sturmlechner I, Durik M, Sieben CJ, Baker DJ, van Deursen JM. La sénescence cellulaire dans le vieillissement et la maladie rénale. Nat Rev Néphrol. 2017 ;13(2) :77-89.

24. Bird TG, Müller M, Boulter L, et al. L'inhibition du TGF restaure une réponse régénérative dans les lésions hépatiques aiguës en supprimant la sénescence paracrine. Sci Transl Med.2018;10(454):eaan1230.

25. Stolz A,Ernst A,Dikici. Reconnaissance de cargaison et trafic en autophagie sélective. Nat Cell Biol.2014 ; 16(6) :495-501.

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