Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Медведев В. Л., Ледванов М. Ю., Курзанов А. Н., Быков И. М.,
1.1.3.7. Влияние паратгормон-родственного белка на почечно-клеточный апоптоз и регенерацию почек
ПТГрП является локально активным фактором, который влияет на апоптоз и пролиферацию во многих типах клеток через паракринные или интракринные пути. Предыдущие исследования показали, что ПТГрП может ингибировать апоптоз в нескольких типах клеток (Cebrian A. et al., 2002; Henderson J. et al., 1995). Мезангиальные клетки (MC) играют ключевую роль как в физиологическом функционировании почечных клубочков, так и при патологических процессах в них. Гломерулонефрит характеризуется пролиферацией и апоптозом мезангиальных клеток. (Ott U. et al., 2007; Liu L. et al., 2012). При экспериментальном гломерулонефрите начальный мезангиолизис, связан с чрезмерным апоптозом MC (Bagchus W.M. et al., 1990). Позднее во время гломерулонефрита апоптоз MC имеет тенденцию уравновешивать избыточную пролиферацию MC. Это заканчивается либо гомеостатическим рубцеванием, либо прогрессированием гломерулосклероза и потерей функции почек (Baker A.J. et al., 1994; Kashihara N. et al., 1999).
Hochane M. et al. (2013) оценили влияние обоих путей влияния ПТГрП на пролиферацию и апоптоз MC. Результаты показали, что делеция ПТГрП в MC снижает их пролиферацию и увеличивает апоптоз. Активация PTH1R с помощью ПТГрП (1–36) или ПТГ (1–34) не влияла на пролиферацию, но увеличивалась выживаемость MC. Сверхэкспрессия ПТГрП, не содержащего его последовательности ядерной локализации, защищала клетки от апоптоза без изменения их пролиферации. Индуцированная ПТГрП пролиферация MC была связана с понижающей регуляцией ключевого компонента передачи ингибиторных сигналов, индуцируемых связыванием TGF-b со своими рецепторами, p27Kip1 и повышающей регуляцией транскрипционного фактора, играющего решающую роль в контроле клеточного цикла c-Myc/E2F1. Показано, что делеция ПТГрП повышает уровень белка p27Kip1, а избыточная экспрессия ПТГрП снижает его. p27Kip1 является хорошо известным ингибитором клеточного цикла. ПТГрП увеличивал выживание MC посредством активации путей цАМФ/протеинкиназы A и PI3-K/Akt-киназа. Передача сигналов PI3-K/Akt через внутриклеточный сигнальный путь, центральными компонентами которого являются ферменты фосфоинозитид-3-киназа (PI3K) и AKT-киназа является ключевым механизмом, вовлеченным в выживание клеток (Hanada M. et al., 2004; Manning B.D., Cantley L.C., 2007) способствующим пролиферации клеток посредством фосфорилирования ингибитора CDK p27 и выживанию клеток путем прямого ингибирования проапоптотических белков. Эти результаты показывают, что ПТГрП является полигормоном с множеством ролей в MC, действующим в качестве митогенного фактора через интракринный путь и снижающим апоптоз главным образом через паракринный путь.
Апоптоз считается важным компонентом острого ответа эпителия канальцев на повреждение (Basnakian A.G. et al., 2002; Kaushal G.P. et al., 2004). Предполагаемое ингибирующее действие ПТГрП на апоптоз почечных клеток может оказать существенное влияние на патогенез повреждения почек. Апоптоз участвует в первоначальной потере собственных почечных клеток после острого повреждения почек, но он также может обеспечить баланс инфильтрации мононуклеарными клетками и компенсаторной гиперплазии канальцев в этой ситуации (Lieberthal W., Levine J.L., 1996; Ortiz A. et al., 2001; Jones E.A. et al., 2000). Показано, что ПТГрП защищает фибробласты почек, тубулоэпителиальные клетки и клетки карциномы почек от апоптоза, главным образом, через аутокринно/паракринный путь (Ortega A. et al., 2006; Massfelder T. et al., 2004). Установлено, что ПТГрП, взаимодействуя с PTH1R, напрямую действует как фактор выживания почечных тубулоинтерстициальных клеток по двойному механизму, включающему активацию антиапоптотического белка Bcl-XL и активацию пути фосфатидилинозитол-3-киназа/Akt/Bad (Ortega A. et al., 2006). Результаты экспериментов с моделированием острого токсического повреждения почек, вызванного фолиевой кислотой с использованием мышей сверхэкспрессирующих ПТГрП позволили предположить, что это действие ПТГрП может иметь пагубные последствия для поврежденной почки. Эти мыши продемонстрировали значительную задержку восстановления почечной функции и более высокие очаговые зоны тубулоинтерстициального фиброза, чем нормальные мыши, связанные с уменьшением апоптотических тубулоинтерстициальных клеток (Ortega A. et al., 2006). Обоснованием этой связи может служить тот факт, что апоптоз интерстициальных фибробластов, по-видимому, является механизмом предотвращения фиброгенеза (Lieberthal W., Levine J.S., 1996; Ortiz A. et al., 2000).
Ardura J.A. et al. (2013) впервые описали участие ПТГрП в регуляция выживаемости клеток в почках, связанную с активацией Runx2, принадлежащего к семейству транскрипционных факторов runt-домена. Продемонстрирована возможная связь между ПТГрП-индуцированной экспрессией Runx2, эффектом повышения выживаемости тубулоэпителиальных клеток почки и апоптозом в эпителиальных клетках почечных канальцев. Runx2 впервые идентифицирован как эффектор антиапоптотического эффекта, связанного с ПТГрП, в эпителиальных клетках канальцев. Экспрессия Runx2 была выявлена в эпителиальных клетках почечных канальцев мыши и человека in vitro (клеточные линии MCT и HK2) и в почках мыши in vivo. ПТГрП увеличивал экспрессию Runx2 в обеих клеточных линиях в зависимости от дозы и защищал их от апоптоза, вызванного фолиевой кислотой. Ингибирование Runx2 малой интерферирующей РНК или доминантно-негативным Runx2 нарушало антиапоптотический эффект ПТГрП на индуцированный фолиевой кислотой апоптоз in vitro. Сверхэкспрессия ПТГрП или ишемически-реперфузионное повреждение приводили к увеличению экспрессии тубулоэпителиального Runx2 у мышей. В предыдущих исследованиях был установлен профибротический, провоспалительный эффект ПТГрП с повышенным интерстициальным фиброзом у мышей с избыточной экспрессией ПТГрП после повреждения почек фолиевой кислотой (Ortega A. et al., 2006). Представлены данные о фенотипическом превращении тубулоэпителиальных клеток в фибробластоподобные по механизму эпителиально-мезенхимальных перехода, индуцированного ПТГрП (Ardura J.A. et al., 2010). Остается неясным, как один и тот же белок, с одной стороны, оказывает антиапоптотический эффект на тубулоэпителиальные клетки, опосредуемый Runx2, а с другой стороны, вызывает переход тубулоэпителиальных клеток в стромальные клетки, способствуя фиброзу почек (Kramann R., Schneider R.K., 2013).
Ишемическое и токсическое повреждение эпителиальных клеток почечных канальцев может вызвать как острую, так и хроническую почечную недостаточность в зависимости от интенсивности и времени воздействия повреждающего фактора (Humes H.D. et al., 1995; Lieberthal W., Levine J.L., 1996). Важное значение имеет пролиферация поврежденных канальцевых клеток для структурного восстановления канальцев и последующего функционального восстановления поврежденной почки. Утверждается, что ПТГрП оказывает влияние на регенераторные процессы в клетках почечных структур. Показано, что мРНК ПТГрП увеличивается вместе со снижением экспрессиигена рецептора PTH1R в корковом веществе почки во время фазы восстановления после ишемического повреждения (Soifer E.N. et al., 1993). Эти данные рассматривались, как свидетельство того, что ПТГрП является аутокринным фактором, который может участвовать в процессах почечной регенерации (Santos S. et al., 1998).
Митогенные особенности ПТГрП и его ранняя сверхэкспрессия после повреждения почек в экспериментальных моделях острой почечной недостаточности, вызванной или ишемией или нефротоксинами, первоначально позволили предполагать, что ПТГрП может участвовать в регенеративном процессе после острого повреждения почки (Santos S. et al., 2001; Soifer E.N. et al., 1993), так как при этом было обнаружено быстрое уменьшение экспрессии гена PTH1R. Это резко отличается от эффектов других хорошо охарактеризованных почечных митогенов, таких как эпидермальный фактор роста (EGF) и фактор роста гепатоцитов (HGF), чьи рецепторы активируются после острого повреждения почки (Humes H.D. et al., 1995; Matsumoto K., Nakamura T., 2001). Современные данные свидетельствуют о том, что факторы, отличные от ПТГрП или Ang II, могут быть причиной подавление PTH1R, связанного с повреждением почек (Fiaschi-Taesch N.M. et al., 2004; Lorenzo O. et al., 2002).
Эффекты ПТГрП как митогена при остром повреждении почек были подвергнуты детальному анализу при рассмотрении целевой доставки ПТГрП в проксимальные канальцы у мышей, которая не обеспечивала защиту почек от повреждения ишемией или фолиевой кислотой (Fiaschi-Taesch N.M. et al., 2004). Кроме того, экспериментальные данные с использованием модели на крысах показала, что предварительная обработка блокаторами Ang II отменяет ПТГрП повышенние экспрессии ПТГрП регуляция, но не тубулярную гиперплазию (Ortega A. et al., 2005). Таким образом, доказана маловероятность того, что ПТГрП играет значительную роль в регенеративном процессе после острого повреждения почек