klothon rooli kroonisessa munuaissairaudessa

klotho-perheeseen ja rakenteeseen

Klotho-perheeseen kuuluvat α -, β-ja γ-klotho-geenit niiden ennustettujen primaarisekvenssien perusteella . β-Ja γ-klotho löydettiin niiden homologian perusteella α-klothon kanssa, ja niillä kaikilla on yksi transmembraaniproteiini . β-Klotho esiintyy pääasiassa maksassa, mutta sitä esiintyy myös munuaisissa, suolistossa ja pernassa ja välittää fibroblastikasvutekijän (FGF) perheenjäsenten, kuten FGF-19: n ja -21: n, aktiivisuutta . γ-Klotho ilmenee munuaisissa ja ihossa ja sillä on määrittelemättömiä tehtäviä . Tässä tarkastelussa keskitymme vain α-klothoon; seuraavissa kappaleissa klotho-termi viittaa α-klothoon.

α-Klotho koostuu viidestä eksonista, jotka vastaavat 1 012 aminohappoa ihmisen proteiinissa ja 1 014 aminohappoa hiiren proteiinissa (viikuna. 1 A) . Proteiini koostuu suuresta solunulkoisesta domeenista, johon kuuluu 980 n-terminaalista jäämää, joita seuraa 21 aminohapon transmembraanidomeeni ja pieni 11 jäämän domeeni, joka vastaa solunsisäistä C-terminaalia . Solunulkoinen kalvoklotho-domeeni koostuu kahdesta toistuvasta sekvenssistä 440 aminohappoa, joita kutsutaan Kl1: ksi ja Kl2: ksi, jotka syntyvät täyspitkässä transkriptiossa ja jotka METALLOPROTEINAASIT ADAM-10 ja ADAM-17 voivat halkaista ja luovuttaa kiertoon liukoisena klotho: na (halkaistu klotho) (Kuva. 1b) . Lisäksi vaihtoehtoisesti yhdistetyn klotho-mRNA-transkription on oletettu koodaavan eritettyä klotho-proteiinia, joka vastaisi Kl1-domeenia, mutta tätä oletettua proteiinia ei ole tunnistettu eikä sitä ole toistaiseksi havaittu ihmisen seerumissa; sitä on havaittu vain in vitro-järjestelmissä . Lisäksi tuore tutkimus osoitti, että tämä vaihtoehtoinen klotho mRNA hajotti nonsense-välitteinen mRNA hajoaminen (NMD), lopulta johtaa ei aktiivinen proteiinin translaatio . Liukoinen klotho on tärkein toiminnallinen muoto verenkierrossa ja sitä havaitaan veressä, virtsassa ja aivo-selkäydinnesteessä, mikä harjoittaa sen toimintaa toimimalla hormonina. Lisäksi esiintyy toinen kloton funktionaalinen muoto, jota kutsutaan kalvosidonnaiseksi klotoksi, joka osallistuu pääasiassa FGF-reseptorien signalointiin.

klotho-geenin ja proteiinin rakenne. a ihmisen ja hiiren klotho-geenien rakenne. b klotho-proteiinin rakenne. Liukoisia klotoproteiineja syntyy kokopitkän transkription liittyessä ilmoitettuihin α – Ja β-leikkauskohtiin, jotka käsittävät koko solunulkoisen domeenin, tai yksittäisiin Kl1-tai Kl2-domeeneihin.

klothon toiminta ja patofysiologiset vaikutukset CKD: ssä

Fgf23

FGF23 kuuluu FGF-perheeseen. Monet tutkimukset ovat osoittaneet,että FGF23 paitsi lisää fosfaatin erittymistä virtsaan myös epäsuorasti estää fosfaatin imeytymistä suolistossa säätelemällä 1α, 25-dihydroksivitamiini D3: n (1,25(OH)2D) tuotantoa . FGF23 lähettää signaaleja sitoutumalla reseptoreihinsa fosforyloimaan signalointimolekyylejä . FGF-reseptoreita (FGFRs) on neljä erilaista, FGFR1-4; nämä proteiinit ovat tyrosiinikinaasireseptoreita ja niillä on suuri tai alhainen affiniteetti FGF: ään. Koska niillä ei ole heparaanisulfaattia sitovaa domeenia, FGF23 vaatii täyspitkän klotho: n muuntaakseen kanonisen FGFR: n erityiseksi korkean affiniteetin reseptoriksi, joka toimisi kohdekudoksissa . Viime aikoina tutkimus on osoittanut, että kompleksissa, joka koostuu klothon irtonaisesta solunulkoisesta verkkotunnuksesta, fgfr1c ligandia sitovasta verkkotunnuksesta ja FGF23: sta, klotho liittää samanaikaisesti FGFR1c: n D3-verkkotunnukseensa ja FGF23: n C-terminaaliseen pyrstöön, mikä johtaa fgf23-FGFR1c: n läheisyyteen ja antaa vakauden . Klotho on siis välttämätön co-reseptori fgf23: n sitoutumisessa sen reseptoreihin.

proksimaalisissa munuaistubuluksissa veren kautta välittyvä FGF23 sitoutuu fgfr-klotho-komplekseihin ja aktivoi suoraan solunulkoisen signaalisäädellyn kinaasin (ERK)1/2 ja seerumin/glukokortikoidisäädellyn kinaasin (SGK) -1 signaalit. Tämän jälkeen SGK-1 fosforyloi Na+/H+-vaihtosääntelykofaktorin (NHERF)-1 säätelemään keskeisen natriumfosfaattisotransporterin NaPi-2a: n kalvoekspressiota, mikä johtaa fosfaatin erittymisen lisääntymiseen virtsaan . Kalvoon sitoutuneen klotho-lausekkeen menetys rajoittaa fgf23-stimuloidun signaalin transduktion fgfr-klotho-kompleksien kautta. On osoitettu , että klothon spesifinen deleetio proksimaalisissa munuaistubuluksissa ei voinut lisätä munuaisten fosfaatin eritystä in vivo, mikä viittaa siihen, että fgf23: n vaikutusta fosfaatin eritykseen rajoittaa proksimaalisen tubuluksen klothon puutos. Lisäksi FGF23 estää munuaisten 1α-hydroksylaasiekspressiota, joka on keskeinen 1,25(OH)2D: n tuotannosta vastaava entsyymi, kloto-riippuvaisella signalointimekanismilla proksimaalisissa munuaistiehyissä . Lisäksi liukoinen klotho säätelee suoraan fosforin eritystä munuaisissa ja osallistuu systeemiseen mineraalien homeostaasiin säätelemällä 1α-hydroksylaasin aktiivisuutta sekä lisäkilpirauhashormonin (PTH) ja FGF23: n eritystä . Nämä tulokset viittaavat siihen, että kloton puutos rajoittaa sen fgf23: n tuotannon säätelyä ja hyperfosfatemia on edelleen tärkein FGF23: n erityksen säätelijä KKD: ssä . Fgf23: n vaikutus sekä fosfaattiin että 1,25(OH)2D: hen on mukana fgfr1: ssä, FGFR3: ssa ja FGFR4: ssä, erityisesti FGFR1: ssä . Lisäksi on havaittu, että kuten mineraaliparametrien kohdalla, FGF23 ja fosfaatti ovat koholla, kun taas klotho ja 1,25(OH)2D vähenevät CKD: ssä varsinkin alkuvaiheessa, seerumifosfaattia lukuun ottamatta . Näillä mineraaliparametrien muutoksilla on keskeinen rooli CKD: n patofysiologiassa . Erityisesti jokainen häiriö mineraali parametrit voivat olla patogeenisiä yksin tai voi ajaa ja liioitella häiriöitä muiden parametrien .

aiemmin on raportoitu, että liukoinen klotho on epiteelin kalsiumkanavan ohimenevän reseptoripotentiaalin vannilloid-5 (TRPV5) säätelijä, glykoproteiini, joka on välttämätön kalsiumin pääsemiseksi kalsiumia kuljettaviin munuaisten epiteelisoluihin . KLOTHON trpv5-säätelyn arvellaan toimivan seuraavasti: liukoinen klotho hydrolysoi erityisesti glykaaniketjujen sokerijäämiä trpv5: llä, joka puolestaan stabiloi trpv5: tä kalvossa sokerijäämien vuorovaikutuksella solunulkoisen galektiinin kanssa . Klothon soluneritysprosessi on kuitenkin epäselvä. Äskettäin klotho-knockout-hiirillä havaittiin munuaisten kalsiumin takaisinimeytymisen vähenemistä ja trpv5: n runsautta munuaiskalvossa, samaan tapaan kuin fgf23-knockout-hiirillä, mutta klotho ei esiinny samanaikaisesti TRPV5: n kanssa eikä fgf23: n säätelemä. Pikemminkin, Andrukhova O et al. tuki käsitystä, jonka mukaan trpv5: n runsautta munuaisten distaalisissa tubuluksissa ja munuaisten kalsiumin takaisinimeytymistä säätelee fgf23 sitomalla fgfr-klotho-komplekseja . Näiden tulosten perusteella voidaan päätellä, että FGF23 toimii sitoutumalla FGFR-klotho-komplekseihin, jolloin kalsiumin takaisinimeytyminen distaalisissa munuaistubuluksissa muuttuu suoraan. Sitä vastoin hypokalsemia (kalsiumin puutos) pienentää verenkierrossa olevia FGF23-pitoisuuksia . FGF23: n väheneminen saattaa olla vaste, jolla vältetään kalsitriolin myöhempi väheneminen, mikä voi pahentaa hypokalsemiaa. Lisäksi Andrukhova O et al. todettiin, että FGF23 säätelee suoraan natriumin reabsorptiota distaalisissa munuaistubuluksissa signaalimekanismilla, johon kuuluvat fgfr-klotho-kompleksit ja erk1/2, SGK1 ja-no-lysiinikinaasi 4 (WNK4) – signaalikaskadit, mikä viittaa siihen, että FGF23 on myös munuaisten natriumin reabsorption ja plasman tilavuuden keskeinen säätelijä . Tämä saattaa selittää FGF23: n yhteyden sydän-ja verisuonitautiriskiin kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla. Munuaisten sairauksien kalsiumin ja natriumin laiminlyönnin vuoksi fgf23: n ja näiden ionien metabolian uudella yhteydellä voi olla merkittäviä patofysiologisia vaikutuksia CKD: hen .

liukoisen klothon kalvoreseptoreita ei ole aiemmin tunnistettu. Tuoreessa tutkimuksessa havaittiin, että monosialogangliosidien glykaanissa esiintyvä α2-3-sialyllaktoosi on liukoisen klotoosin reseptori. Liukoinen klotho sitoutuu gangliosidilla rikastettuihin lipidilauttoihin säätelemään PI3K-merkinantoa . Lisäksi toisessa tutkimuksessa tunnistettiin KL1-alueen tärkeimmät proteiinijäämät, jotka todennäköisesti osallistuvat sitoutumiseen α2-3-sialyllaktoosiin, joka alentaa trpc6-kanavia ja suojaa stressin aiheuttamalta sydämen hypertrofialta . Nämä tulokset antavat uutta tietoa siitä, että sialihappojen kohdistaminen voi olla yleinen mekanismi liukoisen klothon pleiotrooppisten vaikutusten taustalla.

anti-tulehdus

tulehdusta on ollut useita kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla, ja tätä tautia pidetään prototyyppisenä esimerkkinä tulehdussairaudesta ja ennenaikaisesta ikääntymisestä . KREATIINIKINAASIASSA on monia tulehdusreaktiota edistäviä tekijöitä, jotka lisääntyvät vähitellen munuaisten toiminnan pettäessä, mukaan lukien interleukiini (IL)-6, seerumin fetuin-A ja tuumorinekroositekijä (TNF) . Ydintekijä kB (NF-kB) ohjaa monia soluprosesseja, kuten antiapoptoottisia vasteita, oksidatiivista stressiä ja erityisesti tulehdusreaktioita . Normaalitilanteessa NF-kB sijaitsee sytoplasmassa inaktiivisessa muodossa, joka liittyy sen inhibitorisiin proteiineihin eli inhibitoriseen kB: hen (IkB). Erilaisten ärsykkeiden, kuten TNF: n, vaikutuksesta kaksi seriinijäämää IKB: n n-terminaalialueella kohdissa 32 ja 36 fosforyloituu. Tämä fosforylaatio indusoi IKB: n ubikitiiniligaasikompleksin kautta, aiheuttaen sen hajoamisen 26S-proteosomissa, mikä johtaa NF-kB: n translokaatioon tumaan ja suoran aktivoitumisen loppupään geenien transkriptioon . Suurempi NF-kB-aktiivisuus lisää proinflammatoristen välittäjäaineiden, kuten sytokiinien ja adheesiomolekyylien ilmentymistä. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että NF-kB: llä on keskeinen rooli kroonisen munuaistulehduksen etenemisessä, jolloin NF-kB: n esto vähentää useiden tulehdusreaktiota edistävien sytokiinien ja munuaisvaurioiden pitoisuuksia .

Erään tutkimuksen mukaan klothon ja NF-kB: n välillä on kaksisuuntainen suhde . Yhtäältä klotho-lauseketta säädellään alas NF-kB-riippuvaisella mekanismilla. Ihmisen kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla on havaittu klotho: n vähenemistä veressä ja virtsassa . Vuonna nefrotoksinen akuutti munuaisvaurio (AKI) hiiri malli, klotho expression oli myös vähentynyt, ja tukos TNF liittyvät heikko induktori apoptosis (TWEAK), joka on jäsen TNF superfamily, pystyi palauttamaan munuaisten klotho tasot ja säilyttää munuaisten toiminta. Lisäksi NF-kB: n esto estää nipistää-välitteistä klotho-tason laskua . Täten proinflammatoriset sytokiinit, kuten TWEAK, säätelevät klothon ilmentymistä negatiivisesti NF-kB–riippuvaisen mekanismin kautta, ja NF-kB on keskeinen vaikuttaja klotho-ilmaisun säätelyssä .

toisaalta klotho on anti-inflammatorinen modulaattori, joka sääteli negatiivisesti NF-kB: tä, mikä johti proinflammatorisen geenin transduktion vähenemiseen. On raportoitu, että TNF lisää verisuonten solujen adheesioproteiini 1: n (VCAM-1) ja solujenvälisen adheesiomolekyyli 1: n (ICAM-1) ilmentymiä endoteelisoluissa, kun taas klotho voi tukahduttaa TNF: n indusoiman ICAM-1: n ja VCAM-1: n ilmentymän lisääntymisen vaimentamalla NF-kB: n aktiivisuutta . Lisäksi kloto-mutatoituneilla hiirillä liukoisen klothon eksogeeninen lisäys tai kalvomaisen klothon yliekspressio kudosviljelmässä estää NF-kB–aktivaation ja NF-kB-välitteiset tulehdukselliset sytokiinit mekanismilla, johon liittyy seriinin(536) fosforylaatio RelA: n transaktivaatioalueella . Vastaavasti ylimääräinen klotho estää PDLIM2 / NF-kB-reittiä vähentääkseen TNF-α: n, IL-6: n ja IL-12: n tuotantoa ja amelioroidakseen siklosporiini A: n aiheuttamaa nefropatiaa in vivo ja in vitro . Lisäksi klotho voi tukahduttaa NADPH-oksidaasi 2 (Nox2)-proteiinin ilmentymistä ja vaimentaa oksidatiivista stressiä rotan aortan sileälihassoluissa ja voi myös tukahduttaa retinoiinihapon indusoituvaa geeni-I (RIG-I)-välitteistä tulehdusta . Klotho voi siis toimia tulehduksia ehkäisevänä modulaattorina munuaisissa.

suoja verisuonten kalkkeutumista ja mineraaliluuhäiriöitä vastaan

verisuonten kalkkeutumista vastaan ilmenee varhaisessa vaiheessa kroonista munuaistautia, mutta se yleistyy huomattavasti munuaisten toiminnan heikentyessä, mikä aiheuttaa voimakkaan sydän-ja verisuonitautikuolleisuuden ja sairastuvuuden riskin kroonista munuaistautia ja ESRD: tä sairastavilla potilailla . VC voidaan luokitella perustuen verisuonten paikalla epänormaali mineraali laskeuman, mukaan lukien intimal kalkkiutuminen, mediaalinen kalkkiutuminen, ja läppä kalkkiutuminen, jotka ovat kaikki hyvin yleisiä CKD populaatiossa . Nyt on selvää, että VC on solujen säätelemä patologinen prosessi, johon liittyy monia inhibiittoreita ja induktoreita . Normaaliolosuhteissa useat inhibiittorit suojaavat VC: ltä kalsiumin ja fosfaatin supersaturaatiolla, kuten pyrofosfaatti, matriisin Gla-proteiini ja fetuin-a . CKD-populaatiossa estäjien ja induktorien välinen kokonaisfunktio on epätasapaino, mikä johtaa VC: n esiintymiseen astian seinämissä ja venttiileissä. KKD: ssä on monia VC: n indusoijia, kuten hyperkalsemia, tulehdukselliset sytokiinit ja erityisesti fosfaatti . Kliiniset todisteet osoittivat, että seerumin fosfaatin säätelyn lisääntyminen on yksi monista tromboosin riskitekijöistä kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla . Lisäksi yhä suurempi määrä kokeellista tutkimusta on paljastanut fosfaatin indusoiman VC: n mekanismin, mikä osoittaa, että pit-1, joka on fosfaattisotransporteri verisuonten sileälihassoluissa (SMCs), osallistuu patogeneesiin ja edistää VC: tä induktioimalla smcs: n osteochondrogeenista transformaatiota ja apoptoosia sekä säätelemällä solunulkoisia vesikkeleitä vapautumaan ja stabiiliuteen . Nämä tulokset viittaavat siihen, että koholla oleva fosfaatti on VC: n pääasiallinen indusoija.

KLOTHON ilmentymistaso laskee kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla ja eläinmalleilla, ja siihen liittyy munuaishäiriöitä . Klothon puutoksen on raportoitu aiheuttavan korkeita fosfaattipitoisuuksia verenkierrossa ja VC: n esiintymistä CKD: tä sairastavilla hiirillä. Toisaalta klothon yliekspressio voi parantaa fosfaturia, parantaa munuaisten toimintaa ja tuottaa paljon vähemmän kalkkeutumista in vivo sekä estää natriumriippuvaisen fosfaatin oton ja fosfaatin aiheuttaman kalkkeutumisen rotan verisuonten SMCs: ssä . Zhang ym. raportoitu, että pilkkoutunut klotoproteiini heikentää fosfaatin aiheuttamaa ihmisen luuytimen mesenkymaalisten kantasolujen erilaistumista osteoblastin kaltaisiksi soluiksi in vitro fgfr1/ERK-signaalireitin inaktivoinnin kautta . Lisäksi klotho-ilmaisun ylös-säätely estämällä rapamysiinin signalointi amelioroi myös VC: tä ja suojaa CKD: n verisuonitaudeilta . Toinen tutkimus osoitti, että Intermediini 1-53 vaimentaa VC: tä rotilla CKD: n kanssa säätelemällä kalvon sitoutunutta klotho-ilmentymää astian seinämässä . Viimeaikaiset tutkimukset ovat vahvistaneet , että liukoisen klothon vakaa toimitus voi vähentää kroonista hyperfosfatemiaa ja VC: tä in vitro ja In vivo, ja aktivoimalla peroksisomiproliferaattorilla aktivoitua reseptoria γ voimisti Klothon ilmentymistä fosfaatin indusoiman VC: n inhiboimiseksi verisuonten SMCs: ssä . Nämä tulokset viittasivat siihen, että kloton puutos liittyy läheisesti hyperfosfatemiaan ja VC: hen ja että klotoaktiivisuuden tehostamisella on suojaava rooli HYPERFOSFATEMIASSA ja VC: ssä KREATIINIKINAASIASSA.

CKD-mineral Lone disorder (MBD) on hiljattain kutsuttu systeeminen häiriö, joka alkaa varhaisessa vaiheessa 2 CKD ja on ominaista epänormaali seerumin biokemioita kuten hyperfosfatemia ja hyperkalakemia, luun häiriöt, ja VC . CKD: hen liittyvät VC-ja sydän-ja verisuonitautikuolleisuuden syyt johtuvat osittain CKD-MBD: stä . Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että tekijät, jotka ovat mukana munuaisvaurion ja korjaus ja jotka vapautuvat liikkeeseen edistää patogeneesiä CKD-MBD ; tällaisia tekijöitä ovat Wnt-signaalin estäjät, Dickkopf 1 ja sklerostiini sekä activin A ja ActRIIA . CKD-MBD: n komponenttien patogeenisiä mekanismeja ovat mm .VC, munuaisten klotoosin menetys, hyperfosfatemia, osteodystrofia, D-vitamiinin puutos, lisääntynyt FGF23, sydän-ja verisuonitaudit sekä hyperparatyreoosi. Tässä katsauksessa keskitymme pääasiassa klothoon liittyviin näkökohtiin. Kuten aiemmin on kuvattu, KLOTHON ilmentyminen vähenee merkittävästi CKD: ssä. Klothon vähenemisen on raportoitu liittyvän osittain activin-ja ActRIIA-merkinantoon. Lisäksi ActRIIA-signaloinnin aktivointi reseptorin ligandiloukun avulla stimuloi merkittävästi klotho-tasoja . Kloto: n väheneminen rajoittaa sen fgf23: n tuotannon säätelyä ja jättää hyperfosfatemian tärkeimmäksi FGF23: n erityksen säätelijäksi KKD: ssä . Viime aikoina tutkijat ovat havainneet, että klotho menetys on keskeinen tapahtuma munuaisten ja luun vammoja CKD-MBD hiirillä, ja endogeeninen klotho palauttaminen Histoni deasetylaasi inhibitio vaimentaa CKD liittyvät luun komplikaatioita hiirimallissa CKD-MBD . Vastaavasti Rhein-säädelty klotho-ilmentymä promoottorin hypermetylaatiolla suojaa munuais-ja luuvammoilta hiirillä, joilla on CKD. Kun RNA-interferenssi kaataa klothon, Rheinin munuaisia suojaavat vaikutukset poistuvat suurelta osin . Nämä tiedot viittaavat siihen, että klothon puutos liittyy läheisesti CKD-MBD: n kehitykseen ja että klothon restauroinnista on hyötyä VC: n ja CKD-MBD: n parantamisessa.

munuaisfibroosin paraneminen

monien kroonista munuaistautia sairastavien tapausten lopullinen yleinen patologinen ilmentymä on munuaisfibroosi. Munuaisten fibroosi edustaa epäonnistunutta haavan paranemista munuaiskudoksen jälkeen krooninen, jatkuva vamma ja on ominaista glomerulosclerosis, putkimainen atrofia, ja interstitiaalinen fibroosi . CKD: n etenemisestä on osoituksena munuaissolujen häviäminen ja niiden korvaaminen solunulkoisella matriisilla (ECM) glomeruluksessa ja interstitiumissa . Glomerulosclerosis-ja tubulointerstitiaalifibroosin patogeenit ovat hyvin samankaltaisia . Pohjimmiltaan munuaisvaurio johtaa tulehdukselliseen kaskadiin, johon liittyy makrofagiaktivaatio ja T-solujen rekrytointi, mikä käynnistää immuunivasteen ja aiheuttaa interstitiaalista nefriittiä. Tämän jälkeen useat solutyypit, mukaan lukien makrofagit, T-solut ja tubulaariset epiteelisolut, reagoivat tähän tulehdusprosessiin tuottaen profibroottisia välittäjäaineita, kuten muuntavaa kasvutekijää β (TGF-β). Profibroottisten sytokiinien vaikutuksesta vahingoittuneet tubulaariset epiteelisolut erilaistuvat ja menettävät polaarisuutensa ja siirtäjätoimintansa, organisoivat sytoskeletoninsa uudelleen stressikuiduiksi, häiritsevät putkimaisen kellarikalvon ja siirtyvät interstitiumiin, jossa ne syntetisoivat yhä suurempia määriä ECM: ää, mikä lopulta johtaa munuaisfibroosiin .

monet tutkimukset osoittavat, että TGF-β on yksi tärkeimmistä profibroottisista säätelijöistä munuaisfibroosissa progressiivisessa KREATIINIKINAASIASSA ja stimuloi MATRIISIPROTEIINIEN kertymistä ECM: n indusoimiseksi, estää matriisin hajoamista ja säätelee myofibroblasti-aktivaatiota . TGF-β: n roolin perusteella monia terapeuttisia lähestymistapoja, joihin liittyy TGF-β: n esto, on testattu CKD: n kokeellisissa malleissa ja kliinisissä tutkimuksissa, kuten neutraloivien Anti-TGF-β-vasta-aineiden ja pienten häiritsevien RNA: iden antaminen, jotka kohdistuvat TGF-β-tyypin II reseptoriin, mikä voi vähentää rakenteellisia munuaisvaurioita ja vähentää CKD: n munuaisfibroosia . On raportoitu, että kloto-inhibitio lisää TGF-β1: n ilmentymistä hiirillä, joilla on yksipuolisen virtsajohtimen tukkeuman indusoima munuaisfibroosi, ja TGF-β1 vähentää kloto-ilmentymistä munuaisviljellyissä epiteelisoluissa, mikä viittaa siihen, että kloto-ekspression väheneminen lisää TGF-β1: n aktiivisuutta ja että kloto-puutos ei ole vain syy, vaan myös seurausta munuaisten fibroosista CKD: ssä . Sen sijaan liukoinen klotoproteiini sitoutuu suoraan TGF-β tyypin II reseptoriin ja estää TGF-β1: n sitoutumisen solujen pintareseptoreihin estäen siten TGF-β1-signalointia hiirillä, joilla on UUO: n aiheuttama munuaisfibroosi. Lisäksi klotho vähentää epiteelin markkeriekspressiota ja lisää mesenkymaalin markkeriekspressiota tukahduttaakseen TGF-β1-indusoidun epiteelin-mesenkymaalin siirtymisen munuaisten epiteelisoluissa . Nämä tulokset viittaavat siihen, että klotho voi tukahduttaa munuaisten fibroosia estämällä TGF-β1: n aktiivisuutta.

toinen pääasiallinen profibroottinen molekyyli on nimeltään angiotensiini II (Ang II); tämä molekyyli moduloi fibroosia vaikuttamalla suoraan matriisiin ja säätelemällä muiden tekijöiden, kuten TGF-β: n , sidekudoksen kasvutekijän , plasminogeeniaktivaattorin inhibiittorin-1: n , tuumorinekroositekijän-α: n ja NF-ĸB: n ilmentymistä . Lisäksi tiedot ovat osoittaneet, että Ang II: n aiheuttama munuaisvaurio tukahduttaa klothon ilmentymistä, kun taas klotho-geenin ilmentymisen induktio lieventää Ang II: n aiheuttamaa munuaisvauriota . Lisäksi liukoisen klothon on osoitettu estävän WNT-ja IGF-1-signalointia, mikä voi edistää epiteelin ja mesenkymaalin siirtymistä ja myofibroblasti-aktivaatiota . Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat myös, että eksogeeninen klotho vähentää korkean glukoosin indusoimaa fibronektiinia ja solujen hypertrofiaa erk1/2-p38-kinaasi-signalointireitin kautta heikentäen diabeettista nefropatiaa in vitro ja että klotho-proteiinin anto estää munuaisten tubulo-interstitiaalista fibroosia ja UUO-indusoitua munuaisfibroosia ainakin osittain säätelemällä emäksistä fibroblastikasvutekijä 2-signalointia in vivo . Nämä tulokset lisäävät mahdollisuutta, että liukoinen klotho voi toimia munuaisia suojaavana tekijänä fibroosia vastaan estämällä useita merkinantoreittejä.

klothon mahdollinen käyttö ihmisen kroonisessa munuaissairaudessa

kroonista munuaistautia

kroonista munuaistautia koskevaa mahdollista biomarkkeria ei ole helppo havaita CKD: n varhaisessa vaiheessa, joten varhaisen ja tarkan diagnoosin tekeminen on hyvin vaikeaa. Eikä ole olemassa biomarkkereita, joita voidaan mitata helposti, herkästi, luotettavasti ja erityisesti, KORRELOIDEN CKD: n esiintymisen, kehityksen ja komplikaatioiden kanssa . Kuten edellä on kuvattu, munuaisten klotho puutos on erittäin liittyy ioni häiriöt, VC, tulehdus, munuaisten fibroosi, ja mineraali luun häiriö, jotka ovat kaikki ominaisuuksia CKD. On osoitettu, että liukoinen klotho verenkierrossa alkaa vähentyä varhaisessa vaiheessa 2 CKD: tä ja virtsan klotho mahdollisesti heikkenee vielä aikaisemmin 1 . Lisäksi tiedot osoittavat, että KLOTHO-puutos CKD: ssä voi parantaa oksidatiivisen stressin aiheuttamaa munuaistiehyiden ja verisuonten solujen vanhenemista ja voi johtaa puutteelliseen endoteelitoimintaan ja heikentyneeseen vaskulogeneesiin . Yhdessä nämä havainnot osoittavat, että klothon puutos korreloi läheisesti CKD: n ja ekstrarenaalisten komplikaatioiden kehittymiseen ja etenemiseen. Niinpä liukoisella klotho-puutoksella näyttää olevan diagnostinen potentiaali, joka toimii CKD: n varhaisena ja herkkänä biomarkkerina.

monet tutkijat ovat selvittäneet mahdollisuutta käyttää KLOTHOA CKD: n biomarkkerina. CKD-MBD on yksi silmiinpistävä piirre, joka liittyy sydän-ja verisuonitapahtumien suureen sairastuvuuteen ja kuolleisuuteen CKD: ssä ja ESRD: ssä . Epänormaaliin mineraaliaineenvaihduntaan kuuluu korkea seerumin fosfaatti -, FGF23-ja PTH-pitoisuus, jotka liittyvät läheisesti klothon puutokseen tai jopa johtuvat siitä . Kliiniset tutkimukset kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla ovat osoittaneet, että liukeneva klotoosi on normaalia pienempi (519 ± 183 verrattuna 845 ± 330 pg/mL, P < .0001) munuaispotilailla, ja liukoinen klotho korreloi positiivisesti seerumin kalsiumpitoisuuden kanssa ja korreloi negatiivisesti seerumin fosfaatin, PTH: n ja FGF23: n kanssa, mikä viittaa siihen, että liukoinen klotho saattaa heijastaa siitä johtuvaa tubulusten resistenssiä FGF23: lle, joka voi olla varhainen CKD-MBD: n merkkiaine . Äskettäin toinen kliininen tutkimus osoitti, että liukoinen klotho liittyy merkitsevästi fosfaatin reabsorptioon riippumatta FGF-23: sta, joka voi olla fosfaatin reabsorption merkkiaine . Siksi liukoinen klotho näyttää olevan merkkiaine fosfaatti-ja luuaineenvaihdunnan häiriöille CKD: ssä.

GFR, joka on munuaisten toiminnan arvioinnissa käytettävä kultakanta, pienenee merkitsevästi KREATIINIKINAASIASSA . Kliiniset ja kokeelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että tämä merkittävä klotho: n väheneminen munuaisissa on positiivisesti yhteydessä kroonista munuaistautia sairastavien näytteiden arvioituun GFR: ään (eGFR). Useat muut tutkimukset ovat vahvistaneet positiivisen korrelaation KLOTHO-pitoisuuksien (seerumin ja virtsan) ja EGFR: n välillä kroonista munuaistautia sairastavilla aikuispotilailla . Lisäksi kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla sekä seerumin että virtsan kloto-tasot ovat riippumattomasti yhteydessä eGFR: ään . Toinen tutkimus osoitti, että seerumin kloto-tasot ovat asteittain alhaisempia CKD-vaiheen edetessä, ja korjattu keskimääräinen lasku on 3, 2 pg/mL jokaista eGFR-laskua kohti 1 mL/min/1, 73 m2 . Kroonista munuaistautia sairastavilla lapsilla havaittiin johdonmukaisesti samanlainen positiivinen korrelaatio plasman kloto-tasojen ja eGFR: n välillä . Nämä tulokset viittaavat siihen, että liukoisen klothon väheneminen saattaa heijastaa EGFR: n vähenemistä kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla.

jotkut tutkijat saivat kuitenkin haitallisia tuloksia. Sarah Seiler ym. analysoitiin suuri 312 potilaan kohortti, jolla oli vaiheen 2-4 kroonista munuaistautia, ja todettiin, että plasman kloto-pitoisuudet eivät liittyneet merkitsevästi eGFR: ään tai muihin kalsium-fosfaatti-metaboliaa kuvaaviin parametreihin näillä potilailla . Samoin prospektiivisessa havainnointitutkimuksessa 444 potilaalla, joilla oli CKD: n vaiheet 2-4, klotho-tasot eivät olleet merkitsevästi yhteydessä kardiovaskulaarisiin tuloksiin . Nämä tulokset osoittavat, että plasman kloto-pitoisuudet eivät ole yhteydessä munuaisten toimintaan eivätkä ennusta haitallista lopputulosta kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla. Ristiriitaisiin tietoihin voi olla kaksi syytä. Yksi on ikä. Yamazaki ym. viitteitä siitä, että liukoisen klothon pitoisuudet korreloivat iän kanssa, havaittiin, että klothon pitoisuudet ovat korkeammat lapsilla (keski-ikä 7, 1±4, 8 vuotta) kuin aikuisilla . Shimamura ym. myös kroonista munuaistautia sairastavilla vaiheen 2-5 potilailla klotho-tasot olivat huomattavasti alhaisemmat kuin kroonista munuaistautia sairastavilla vaiheen 1 potilailla. Lisäksi tämä havainto perustui suurelta osin tietoihin neljältä nuorelta henkilöltä, joilla oli normaali eGFR ja erittäin korkea klotho-taso, kun taas muiden osallistujien klotho-tasot eivät ennustaneet kroonista munuaistautia koskevaa kielteistä lopputulosta . Lisäksi tuoreessa kliinisessä tutkimuksessa havaittiin, että G-395a klotho-geenin polymorfismilla on huomattavasti suurempi esiintymistiheys kroonista munuaistautia sairastavilla lapsilla, mikä viittaa siihen, että tätä klothon mutanttialleelia voidaan käyttää RISKIMARKKERINA ESRD: n kehittymisessä ja CVD: n ennustajana lapsilla . Toinen syy voi olla erot otoskoossa. Joidenkin kroonista munuaistautia sairastavien potilaiden pienillä kohorteilla tehtyjen tutkimusten tulokset poikkesivat suuren kohortin tutkimuksista . Pienemmissä tutkimuksissa on kiistelty myös siitä, että kloto-pitoisuudet vähenisivät munuaisten vajaatoiminnassa .

vaikka tulokset kiertävien kloto-pitoisuuksien ja CKD: n tulosten välisistä suhteista ovat ristiriitaisia, kolme yleisesti käytettyä kaupallista immunomääritysvalmistetta liukoisen klotho: n mittaamiseen on saatavilla IBL: ltä (IBL International GmbH, Hampuri, Saksa), Cusabiolta (Cusabio Biotech, Wuhan, Kiina) ja USCN: ltä (USCN Life Science Inc., Wuhan, Kiina) . Vain IBL-Pakkaus antaa tietoa epitoopin spesifisyydestä . Tutkijat ovat kuitenkin havainneet, että nämä määritykset osoittivat huonoa suorituskykyä, mukaan lukien yksikköstandardoinnin puute lukemissa, ja määrityksiä on parannettava täsmällisten tulosten tuottamiseksi, ennen kuin ne voivat antaa luotettavia päätelmiä .

KKD: n mahdollinen hoitostrategia

vaikka KKD: n syitä on useita, klothon puutos liittyy merkittävästi KKD: n ja ekstrarenaalisten komplikaatioiden kehittymiseen ja etenemiseen. Monet kliiniset ja eläinkokeet ovat osoittaneet, että kun KLOTHO-puutteellinen tila CKD pelastetaan, munuaisten toiminta, morfologinen leesio, ja komplikaatioita CKD ovat selvästi parantunut . Esimerkiksi liukoisen klotho-proteiinin antaminen heikensi merkittävästi UUO: n aiheuttamaa munuaisfibroosia ja vaimensi fibroosimarkkerien ja TGF-β1-kohdegeenien, kuten etanan ja Twistin, ilmentymistä . Lisäksi klotho yhdisti intermedin 1-53: n VC: n suppressioon CKD-rotilla , ja klotho-lisä tukahdutti reniini-angiotensiinijärjestelmän amelioraattiseksi adriamysiinin nefropatiaksi. Lisäksi klotho-proteiini näytti tukahduttavan epiteeli-mesenkymaalinen siirtymän estämällä TGF-β-ja Wnt-signalointia . Siksi klotho-puutos voi olla paitsi patogeeninen Välituote CKD: n etenemisen kiihdyttämisessä, myös merkittävä tekijä kroonisissa komplikaatioissa, kuten CKD-MBD: ssä ja sydän-ja verisuonitaudeissa CKD: ssä. Mahdollisesti mikä tahansa hoito, joka palauttaa klothon tason täydentämällä eksogeenista klothoa ja/tai endogeenisen klothon tuotannon säätelyä, voi olla Uusi CKD: n hoitostrategia .

useat menetelmät ovat riippuvaisia erilaisista mekanismeista klotoilmaisun lisäämiseksi (Taulukko 1) ; näihin kuuluvat seuraavat: (1) demetylaatio. Klotho – geenin promoottorin metylaatio vähentää sen aktiivisuutta 30-40%, kun taas DNA: n demetylaatio lisää klotoekspressiota 1,5-kertaisesti kolminkertaiseksi . (2) Deasetylaatio. Tiedot osoittavat, että TNF ja TWEAK-induced down-regulation klotho ekspression munuaisten ja munuaisten solulinjojen voidaan blunted by inhibition Histoni deasetylaasi . 3) huumeet. Useiden markkinoilla olevien lääkkeiden on osoitettu säätelevän klotoekspressiota in vivo ja/tai in vitro, mukaan lukien PPAR-γ-agonistit , angiotensiini II-tyypin I reseptoriantagonistit , D-vitamiinin aktiiviset johdannaiset ja intermediini . (4) Klotho-geenitoimitus. Klotho-geenin jakelun viruskantajan kautta on osoitettu parantavan tehokkaasti useita patofysiologisia fenotyyppejä kloto-puutoksesta kärsivillä hiirillä, mikä estää munuaisvaurion etenemisen rotamalleissa ja parantaa VC: n ja endoteelin toimintaa kroonista munuaistautia sairastavilla hiirillä . (5) liukoisen klotho-proteiinin antaminen. Verenkierrossa olevien kloto-pitoisuuksien lisääminen liukoisen klotho-proteiinin, joka on kalvoklothon halkaistu, täyspitkä solunulkoinen domeeni, antamisen kautta on suorempi, turvallisempi ja helpompi modaliteetti endokriinisen klotho-puutoksen palauttamiseksi . Eläinkokeet ovat osoittaneet, että liukoisen klotho-proteiinin bolusinjektio on turvallinen ja tehokas keino suojautua munuaisvaurioilta ja säilyttää munuaisten toiminta .