PGC-1 Menghambat Peradangan NLRP3 Melalui Mempertahankan Viabilitas Mitokondria Untuk Melindungi Fibrosis Ginjal Ⅱ

DISKUSI

Penelitian ini menunjukkan bahwa PGC-1 mengurangi kerusakan mitokondria dan tingkat stres oksidatif, memulihkan integritas mitokondria dan TNFAIP3, dan melemahkan aktivasi jalur inflamasi NLRP3 di TGF- -yang diobati dengan RTEC dan model hewancedera ginjal. Perbaikan ini secara bersamaan menghasilkanpenurunan cedera sel dan fibrosis. Gambar skema yang menunjukkan mekanisme potensial regulasi inflamasiom NLRP3 oleh PGC-1 disajikan pada Gambar Tambahan. 11. Temuan penelitian ini mengungkap peran PGC-1 dalam regulasi inflamasiom NLRP3 memberi sinyal melalui modulasi viabilitas dan dinamika mitokondria dan juga menyarankan kemungkinanpotensi terapeutik PGC-1 untuk cedera ginjal.

CISTANCHE EXTRACT WITH 25% ECHINACOSIDE AND 9% ACTEOSIDE FOR KIDNEY

DAPATKAN EKSTRAK CISTANCHE ORGANIK ALAMI DENGAN 25% ECHINACOSIDE DAN 9% ACTEOSIDE UNTUK INFEKSI GINJAL

Peradangan NLRP3 telah terlibat dalampatogenesis cedera sel, peradangan, dan fibrosis diberbagai cedera ginjalmodel [15–19, 27–29]. Sesuai dengan penelitian sebelumnya, kami menunjukkan bahwa tingkat ekspresi jalur inflamasi NLRP3 termasuk NLRP3, ASC, IL-1 , dan IL-18 meningkat seiring dengan peningkatan tingkat ekspresi penanda cedera seluler di TGF{{ 8}}merawat RTEC dan model hewan dengan diet adenin dan UUO. Beberapa pola molekuler terkait kerusakan (DAMPs) yang dilepaskan selama cedera sel tubulus ginjal disarankan untuk mengaktifkan inflamasiom NLRP3 [27, 30-37]. Khususnya, sel intrinsik ginjal mengekspresikan komponen jalur inflamasi NLRP3 (38), dan aktivasi sinyal ini dapat berkontribusi terhadap cedera ginjal (15, 29). Namun, tidak pasti bagaimana NLRP3 diaktifkan di sel-sel ini. Dalam penelitian ini, kami secara khusus berfokus pada pengatur biogenesis mitokondria karena mitokondria yang tidak teratur dapat memicu aktivasi jalur inflamasi NLRP3 [39, 40].

Mengingat banyaknya kandungan mitokondria yang ditemukan di ginjal, perhatian semakin besar diberikan kepada PGC-1 dalam bidang penelitian penyakit ginjal. Di ginjal, ekspresi PGC-1 terlokalisasi di korteks dan medula luar, sesuai dengan daerah dengan aktivitas mitokondria tinggi [41]. Karena kerusakan mitokondria tampaknya diamati dalam berbagai bentuk cedera ginjal, beberapa penelitian telah menunjukkan peran perlindungan penting PGC-1 terhadap model penyakit ginjal [41-43]. Selain itu, terdapat banyak bukti bahwa hilangnya PGC-1 berkontribusi terhadap perkembangan fibrosis ginjal dan CKD berikutnya [9, 44, 45]. Dalam model cedera ginjal yang diinduksi Notch, PGC-1 juga melindungi cedera tubulus dan memperbaiki fibrosis [9]. Di sini, kami menunjukkan peran PGC-1 dalam mencegah cedera ginjal sehubungan dengan regulasi jalur inflamasi NLRP3. Ekspresi berlebih PGC-1 dengan plasmid dan metformin melemahkan TGF- 1-yang menginduksi kerusakan sel serta aktivasi inflamasiom NLRP3. Hasil ini konsisten dengan model tikus yang diberi makan adenin dan UUO. Sebaliknya, penurunan regulasi PGC-1 menambah aktivasi peradangan NLRP3 dan cedera seluler.

CISTANCHE EXTRACT WITH 25% ECHINACOSIDE AND 9% ACTEOSIDE FOR KIDNEY

Sampai saat ini, hanya sedikit penelitian yang meneliti hubungan antara PGC-1 dan NLRP3. Dalam sebuah studi oleh Diao dkk. [46], stres retikulum endoplasma akibat luka bakar parah pada hepatosit mengaktifkan inflamasiom NLRP3. Menariknya, aktivasi inflamasiom NLRP3 hati bersamaan dengan penghambatan PGC-1 . Mereka selanjutnya memeriksa regulator hulu PGC-1 seperti katalis protein kinase A, AMPK, dan sirtuin-1, yang semuanya menurun secara signifikan setelah luka bakar. Mereka berpendapat bahwa kekurangan PGC-1 mungkin memainkan peran penting dalam gangguan metabolisme dan berkontribusi terhadap aktivasi jalur inflamasi NLRP3. Namun, penelitian ini tidak menjelaskan bagaimana PGC-1 terlibat dalam jalur NLRP3.

Dalam studi ini, kami menunjukkan beberapa mekanisme yang diatur oleh PGC-1jalur inflamasi NLRP3di ginjal. Mengingat bahwa PGC-1 memainkan peran kunci dalam mengatur biogenesis mitokondria dan dinamika mitokondria serta mitokondria yang tidak teregulasi memicu jalur NLRP3, dapat diasumsikan bahwa PGC-1 dapat mengatur jalur inflamasi NLRP3 melalui modulasi viabilitas mitokondria. Seperti yang ditunjukkan dalam percobaan kami, tingkat ekspresi gen terkait dinamis mitokondria tidak diatur dalam RTEC yang diberi TGF- 1-. Perubahan ini dipulihkan oleh ekspresi berlebih dari PGC-1 dan metformin, sementara penurunan regulasi PGC-1 memperburuk disregulasi ini. Perbaikan struktural kerusakan mitokondria yang diinduksi TGF- 1- oleh PGC-1 juga diamati dengan pewarnaan MitoTracker dan mikroskop elektron. Uji fungsional mitokondria menunjukkan bahwa restorasi PGC-1 secara signifikan meningkatkan penurunan potensi membran mitokondria dan penurunan laju konsumsi oksigen pada RTEC yang diberi TGF{12}}. Terakhir, kami menunjukkan pelepasan mtDNA ke sitosol dari fraksi mitokondria pada RTEC yang diberi TGF- 1-. Pelepasan mtDNA ini dicegah oleh ekspresi berlebih Ppargc1a.

CISTANCHE EXTRACT WITH 25% ECHINACOSIDE AND 9% ACTEOSIDE FOR KIDNEY

Perlu dicatat bahwa mtDNA yang digerakkan oleh mitokondria diketahui mengaktifkan inflamasiom NLRP3 (39, 47). Temuan ini bersama-sama menunjukkan bahwa dinamika mitokondria yang tidak teratur berkontribusi pada aktivasi inflamasiom NLRP3 dan akibatnya peradangan dan fibrosis tubulointerstisial ginjal. Namun, mungkin ada interaksi timbal balik antara cedera mitokondria dan inflamasiom NLRP3. Sebuah penelitian sebelumnya oleh Yu et al. menunjukkan bahwa aktivasi inflamasiom NLRP3 menyebabkan kerusakan mitokondria melalui berbagai jalur [39]. Demikian pula, kami juga menunjukkan bahwa membungkam NLRP3 melemahkan aktivasi jalur pensinyalan NLRP3 dan menyebabkan peningkatan dinamika mitokondria. Temuan ini menunjukkan kemungkinan interaksi dua arah antara NLRP3 dan mitokondria.

CISTANCHE EXTRACT WITH 25% ECHINACOSIDE AND 9% ACTEOSIDE FOR KIDNEY

Gambar 8 PGC-1 mengatur pelepasan mtDNA, stres oksidatif, dan TNFAIP3 untuk mengatur inflamasiom NLRP3. Jumlah salinan mtDNA menurun pada fraksi mitokondria, sementara peningkatan fraksi sitosol pada RTEC yang diberi TGF- 1-, yang dibalikkan oleh ekspresi berlebih Ppargc1a. Analisis mikroskopi confocal dengan pewarnaan MitoSOX menunjukkan peningkatan produksi ROS yang dihasilkan mitokondria pada RTEC yang diberi TGF- 1-, yang berkurang dengan ekspresi berlebih dari Ppargc1a dan metformin. Sebaliknya, siPGC-1 memperburuk produksi ROS mitokondria. C Deteksi ROS yang dihasilkan mitokondria pada RTEC yang diberi TGF- 1-dengan analisis FACS. D Pengukuran tingkat stres oksidatif dengan MDA menunjukkan penurunan tingkat stres oksidatif pada RTEC yang diberi TGF- 1-dengan ekspresi berlebih Ppargc1a dan metformin, yang ditingkatkan dengan siPGC-1 . E Tingkat stres oksidatif yang diukur dengan MDA berkurang pada tikus yang diberi makan adenin dengan metformin. Tingkat ekspresi F, G mRNA dan protein TNFAIP3 pada RTEC yang diberi TGF- 1-meningkat dengan ekspresi berlebih dari Ppargc1a dan metformin, yang dikurangi dengan siPGC-1 . H mRNA dan tingkat ekspresi protein TNFAIP3 pada tikus yang diberi makan adenin ditingkatkan dengan metformin. Catatan: *P < 0.05 vs. kontrol; **P < 0,05 vs. TGF- -tikus yang diberi RTEC atau tikus yang diberi adenin. PGC-1 proliferator-koaktivator peroksisomal- 1 ; mtDNA DNA mitokondria; Keluarga reseptor mirip NLRP3 NOD, mengandung domain pirin 3; RTEC; sel epitel tubulus ginjal; spesies oksigen reaktif ROS; MDA malondialdehid; Faktor nekrosis tumor TNFAIP3 menginduksi protein 3; Penyortiran sel yang diaktifkan Fluoresensi FACS; Ade adenin; Bertemu metformin.

CISTANCHE EXTRACT WITH 25% ECHINACOSIDE AND 9% ACTEOSIDE FOR KIDNEY

PGC-1 juga memiliki peran penting dalam proses metabolisme penting seperti oksidasi asam lemak, fosforilasi oksidatif, dan detoksifikasi ROS [48-50]. Selain itu, beberapa rangsangan pengaktifan NLRP3-dikaitkan dengan produksi ROS [32]. Dengan demikian, pengaturan tingkat stres oksidatif oleh PGC-1 dapat mempengaruhi NLRP3aktivasi inflamasi. Baru-baru ini, mitokondriaproduksi ROStelah dijelaskan memicu aktivasi inflamasiom NLRP3 selama fibrosis tubulointerstitial ginjal. Zhuang dkk. [22] melaporkan bahwa albumin menginduksi disfungsi mitokondria yang disebabkan oleh stres oksidatif yang diturunkan dari mitokondria dan cedera tubulus ginjal berikutnya. Selain itu, inflamasi NLRP3 diaktifkan di ginjal oleh kelebihan albumin, yang seluruhnya dihapuskan oleh MnTBAP, pemulung ROS mitokondria. Sejalan dengan temuan ini, kami menunjukkan bahwa peningkatan stres oksidatif dikaitkan dengan aktivasi jalur inflamasi NLRP3 selama cedera ginjal. Peningkatan tingkat stres oksidatif ini dilemahkan oleh ekspresi berlebih dari Ppargc1a dan metformin, sedangkan meningkat setelah penurunan regulasi Ppargc1a. Pengurangan tingkat stres oksidatif oleh metformin juga dikonfirmasi pada dua model hewan yang berbeda. Secara keseluruhan, peningkatan tingkat stres oksidatif termasuk produksi ROS mitokondria akibat defisiensi PGC-1 dapat mengakibatkan aktivasi inflamasiom NLRP3 dan mengakibatkan peradangan dan fibrosis tubulointerstitial ginjal.

TNFAIP3 diketahui diatur langsung oleh PGC-1 dan berperan dalam menonaktifkan jalur inflamasi NLRP3 pada sel inflamasi seperti makrofag. Kang dkk. [51] menunjukkan bahwa telomer yang disfungsional menyebabkan tekanan mitokondria makrofag, ketidakseimbangan metabolisme, dan hiperaktivasi inflamasiom NLRP3. Mereka mengidentifikasi sumbu PGC-1 /TNFAIP3 sebagai mekanisme yang bertanggung jawab atas peran homeostatis telomer, dan gangguan pada sumbu ini menyebabkan makrofag Terc−/− inflamasi dan pneumonia bakterial yang parah pada tikus Terc−/−. Dalam penelitian ini, TGF- 1 menurunkan tingkat transkrip Tnfaip3 di RTEC. PGC-1 memulihkan perubahan ini, sedangkan knockdown Ppargc1a semakin menurunkan level Tnfaip3. Menariknya, kami menemukan bahwa knock-down Ppargc1a dan Drp1 pada RTEC yang diberi perlakuan TGF- 1- tidak mengurangi aktivitas inflamasi NLRP3, sedangkan RTEC dengan ekspresi berlebih Ppargc1a dan knock-down Drp1 menunjukkan lebih sedikit aktivasi inflamasiom NLRP3. Temuan ini menunjukkan bahwa PGC-1 dapat memodulasi sinyal NLRP3 melalui jalur lain seperti TNFAIP3 di luar dinamika mitokondria.

Kami menggunakan metformin sebagai penggerak tidak langsung untuk PGC-1 . Dosis farmakologis metformin dapat mengaktifkan AMPK dan meningkatkan sintesis ATP di berbagai sel termasuk sel intrinsik ginjal [52-55]. Dalam penelitian ini, kami menggunakan 1 mM metformin berdasarkan penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa dosis metformin ini menurunkan fibrosis ginjal, stres ER, dan mengaktifkan aktivitas AMPK. Pada ginjal tikus yang diberi makan adenin dan RTEC yang diobati dengan TGF- 1, ekspresi p-AMPK menurun. Sebaliknya, pengobatan metformin membalikkan penurunan ekspresi p-AMPK. Perubahan ini sesuai dengan PGC-1 . Dengan bukti bahwa metformin mengaktifkan sumbu AMPK–PGC-1, studi klinis tentang efek menguntungkan metformin terhadap cedera ginjal mulai bermunculan. Dalam analisis posthoc dari Percobaan Mengurangi Kejadian Kardiovaskular dengan Terapi Aranesp (TREAT), penggunaan metformin secara independen dikaitkan dengan risiko 23% lebih rendah terhadap hasil gabungan penyakit ginjal [56]. Selain itu, studi observasional terbaru oleh Kwon et al. menunjukkan bahwa penggunaan metformin dikaitkan dengan risiko gagal ginjal stadium akhir yang jauh lebih rendah di antara 10.426 pasien diabetes tipe 2 [57]. Kemampuan metformin untuk mengaktifkan AMPK baru-baru ini mendapat perhatian pada penyakit ginjal polikistik karena tindakan metformin ini menurunkan proliferasi sel melalui penghambatan target jalur rapamycin mamalia dan tingkat AMP siklik dalam studi praklinis [58, 59]. Namun demikian, penggunaan metformin pada CKD stadium lanjut membawa risiko asidosis laktat [60]. Dengan demikian, uji coba di masa depan harus mempertimbangkan efek menguntungkan metformin terhadap asidosis laktat.

Sebagai kesimpulan, kami menunjukkan peran PGC-1 dalam regulasi aktivasi inflamasiom NLRP3 melalui modulasi dinamika dan viabilitas mitokondria, dan TNFAIP3 selama cedera ginjal. Hasil ini menunjukkan bahwa penghambatan inflamasiom NLRP3 oleh PGC-1 dapat menjadi target terapi masa depan terhadap CKD.

CISTANCHE EXTRACT WITH 25% ECHINACOSIDE AND 9% ACTEOSIDE FOR KIDNEY

REFERENSI

1. Saran R, Robinson B, Abbott KC, Agodoa LYC, Bragg-Gresham J, Balkrishnan R,dkk. Laporan data tahunan sistem data ginjal AS 2018: epidemiologi Penyakit Ginjaldi Amerika Serikat. Apakah J Dis Ginjal. 2019;73:A7–a8. 2. Coresh J, Selvin E, Stevens LA, Manzi J, Kusek JW, Eggers P, dkk. Prevalensipenyakit ginjal kronis di Amerika. JAMA. 2007;298:2038–47.

3. Levey AS, Atkins R, Coresh J, Cohen EP, Collins AJ, Eckardt KU, dkk. Kronispenyakit ginjal sebagai masalah kesehatan masyarakat global: pendekatan dan inisiatif - apernyataan posisi dari Penyakit Ginjal Meningkatkan Hasil Global. Ginjal Int.2007;72:247–59.

4. Tonelli M, Wiebe N, Culleton B, Rumah A, Rabbat C, Fok M, dkk. Ginjal kronisrisiko penyakit dan kematian: tinjauan sistematis. J Am Soc Nefrol.2006;17:2034–47.

5. Park S, Lee S, Jo HA, Han K, Kim Y, An JN, dkk. Epidemiologi ginjal terus menerusterapi penggantian di Korea: hasil dari Layanan Asuransi Kesehatan Nasionaldatabase klaim dari 2005 hingga 2016. Praktek Klin Res Ginjal. 2018;37:119–29.

6. Boor P, Ostendorf T, Floege J. Ginjalfibrosis: wawasan baru tentang mekanisme dantarget terapeutik. Nat Rev Nephrol. 2010;6:643–56.

7. Liu BC, Tang TT, Lv LL, Lan HY. Cedera tubulus ginjal: kekuatan pendorong menuju kronispenyakit ginjal. Ginjal Int. 2018;93:568–79.

8. Ghayur A, Margetts PJ. Mengubah faktor pertumbuhan-beta dan filtrasi glomeruluspenghalang. Praktek Klinik Res Ginjal. 2013;32:3–10.

9. Han SH, Wu MY, Nam BY, Park JT, Yoo TH, Kang SW, dkk. PGC-1alfa melindungidari ginjal yang diinduksi takikFipengembangan brosis. J Am Soc Nefrol.2017;28:3312–22.

10. Galvan DL, Hijau NH, Danesh FR. Ciri-ciri disfungsi mitokondria padapenyakit ginjal kronis. Ginjal Int. 2017;92:1051–7.

11. Bhatia D, Capili A, Choi ME. Disfungsi mitokondria pada cedera ginjal, peradangan, dan penyakit: pendekatan terapeutik potensial. Praktek Klinik Res Ginjal.2020;39:244–58.