ManNAc, нова терапия за минимална гломерулна лезия нефропатия
Lionel Clément * и Camille Macé **
Лаборатория за терапия с гломерулна болест, Медицина/Отдел по нефрология, Университет на Алабама в Бирмингам, Университетски булевард 1900, THT 611N, Бирмингам, AL 35294, САЩ
Терапиите, използвани понастоящем при минимална гломерулна лезия нефропатия (LGM), са само частично ефективни и имат значителни странични ефекти. Разработен е нов животински модел, показващ няколко характеристики на човешки LGM. Доказано е, че дефект в сиалилирането на протеина Angptl4 участва в развитието на протеинурия. В този модел Angptl4 е свръхекспресиран в подоцита, който главно секретира протеина в хипосиалилирана форма. Допълването на тези животни с ManNac, предшественик на сиалова киселина, частично възстановява сиалилирането на Angptl4 и значително намалява тяхната протеинурия. Следователно терапията с ManNAc изглежда обещаваща и може да се използва в допълнение към глюкокортикоидите при пациенти с LGM.
Съвременните терапии, използвани при болести с минимални промени (MCD), първоначално са били предназначени за лечение на други заболявания. Те са само частично ефективни и имат неудобни странични ефекти. Следователно разбирането на молекулярните механизми, замесени в патогенезата на протеинурията при MCD, може да доведе до нови терапевтични стратегии. Генериран е нов експериментален трансгенен модел на плъх на човешки MCD. Тези трансгенни плъхове NPHS2-Angptl4 експресират свръхекспресират две различни форми на гликопротеина Angptl4 от подоцита. По-голямата част от протеина показва липса на сиалилиране, което е замесено в патогенезата на протеинурията. Добавянето на ManNAc, предшественик на сиалова киселина, значително намалява албуминурията при тези плъхове чрез увеличаване на сиалилирането на хипосиалилираната форма на Angptl4. След лечение на първия епизод на MCD с глюкокортикоиди при пациенти, ManNAc може да се използва като поддържащо лекарство, особено за намаляване на честотата и интензивността на рецидив. ManNAc е обещаващ терапевтичен агент за пациенти с MCD.
Текущи терапии за минимална гломерулна лезия нефропатия
Нов модел на изследване за LGM: NPHS2-Angptl4 трансгенни плъхове
За да изследваме молекулярните механизми, участващи в развитието на протеинурия, наблюдавани по време на LGM, ние разработихме нов животински модел на трансгенни плъхове, в който генът ангиопоетин-подобен-4 (Angptl4) е под контрола на промотора на подоцин (ген NPHS2) 3. Angptl4 е секретиран гликопротеин, който принадлежи към семейството на ангиопоетин-подобен протеин. Играе роля в патогенезата на протеинурията при LGM [1, 5] (→).
(→) Вижте кратката история на C. Macé и L.C. Clément, г-ца n ° 6-7, юни-юли 2014 г., страница 605
Плъховете NPHS2-Angptl4 не са перфектен модел. Някои компоненти на човешки LGM всъщност не са намерени в този модел: хиперлипидемия, експлозивна протеинурия (тя е постепенна) и чувствителност към глюкокортикоиди. Експресията на Angptl4 се контролира при тези животни от промотора на подоцин на ниво подоцити, но това не се регулира от глюкокортикоидите. В допълнение, в този модел на трансгенни плъхове досега не са публикувани проучвания за отоци.
Дефект на сиалилиране Angptl4, отговорен за протеинурията
Изследването на Angptl4, секретирано на нивото на подоцита на трансгенни плъхове NPHS2, даде възможност да се докаже съществуването на две форми на протеина: форма, която е преобладаваща, положително заредена и която мигрира във висока изоелектрична точка. pI 8,0-8,5); малцинствена форма, която е неутрална и мигрира при pI между 6,0 и 7,0. Тези две форми се различават по степента на сиалилиране. Формата на малцинството всъщност е сиалилирана, като мнозинството е хипосиализирана. Произходът на този дефект на сиалилирането може да се крие във факта, че Angptl4 се изразява относително слабо в бъбреците. Следователно подоцитът се нуждае само от малко количество сиалова киселина, за да сиалилира този протеин. За разлика от това, в случая на LGM, производството на Angptl4 е значително увеличено (70-кратно увеличение на експресията на РНК в messenger) [1]. Следователно подоцитът няма достатъчно количество сиалова киселина, за да сиалилира всички новопроизведени Angptl4; следователно той секретира по-голямата част от Angptl4, който се намира в хипосиалилирана форма.
Албуминурия при NPHS2-Angptl4 трансгенни плъхове, третирани с ManNAc (третирана група) или не (контролна група) в продължение на 12 дни, след това подложени на вода в продължение на 24 дни (фаза на измиване). Стойностите се изразяват като процент от базалната албуминурия (обозначена като 100%). ManNAC: N-ацетилманозамин. * Статистически значим. NS: не е значително.
Поради това показахме, че в модела LGM хипосиалилираната форма на Angptl4 може да бъде отговорна за развитието на наблюдаваната протеинурия. В модела на екстрамембранния гломерулонефрит (GEM) хипосиалилираната форма на Angptl4 не е документирана, увеличаването на генната експресия на Angptl4 е само умерено и преходно и не следва профила на протеинурия (Фигура 2) [1]. При други модели на нефротичен синдром (като мезангийни лезии, FSGS [фокална сегментна гломерулосклероза] с колапс на флокула, наричан още форма с " руша се "), Не наблюдавахме никаква промяна в израза на Angptl4 (Фигура 2), нито на хипосиалилираната му форма. Следователно при тези модели други фактори са отговорни за развитието на протеинурия.
Променена гломерулна експресия на Angptl4 в модели на плъхове на LGM. Пуромицин нефрит (пуромицин нефроза, PAN), GEM или нефрит на Heymann (пасивен нефрит на Heymann, PHN), Thy1.1 антитела нефрит (мезангиум лезии) (анти-Thy1.1 нефрит) и ХИВ-независим колапсиращ нефрит или FSGS (фокална сегментна гломерулосклероза) с колапс на флокула или така наречената форма с " руша се ". Границата на значимост е фактор 3. D1, D3, D6 и D10 представляват дни 1, 3, 6 и 10 след индукция на модела. Стойностите, посочени над лентите, представляват средните стойности на индукция на експресия на mRNA Angptl4. LCM: лазерна микродисекция.
ManNAc, възможен терапевтичен агент за LGM
The ManNAC (НЕ-ацетилманозамин) е предшественик на цялата физиологична сиалова киселина, която е от съществено значение за много клетъчни функции, включително сиалилиране на протеини. Сиалилирането на протеини е естествено събитие в човешките клетки. Позволява рециклиране на значителна част от съдържащата се в тях сиалова киселина, като по този начин значително намалява нуждата от синтез de novo [10]. При хората ManNAc се трансформира в киселина НЕ-ацетилневраминова (NANA/Neu5A), която е преобладаващата форма на сиалова киселина, която ще се използва за сиалилиране на протеини [11]. NANA при хората се синтезира от глюкоза, но диетата им не представлява източника, тъй като в храната им от животински произход липсва. Всъщност животните се превръщат от хидроксилазния ензим NANA, NANA в НЕ-гликолилиураминова киселина (NGNA/Neu5Gc). Поради изтриване/изместване на рамката за четене на екзон, този ензим не е функционален при хората [10], така че NGNA/Neu5Gc не се включва в човешки протеини.
Няколко характеристики на ManNAc го правят добър кандидат за сиалилиране на протеина Angptl4 [13]. Всъщност, поради своя неутрален заряд, ManNAc лесно преминава клетъчната мембрана. След това се превръща в сиалова киселина и след това се включва в гликопротеини като Angptl4 [1]. Ограничаващ етап в пътя на биосинтеза на сиалова киселина се катализира от GNE (UDP-N-ацетилглюкозамин-2-епимераза /НЕ-ацетилманозамин киназа) [14] (Фигура 3). ManNAc е включен след тази ограничаваща стъпка. Това избягва ограниченията на биосинтезата по време на периоди на голямо търсене на сиалова киселина. За разлика от повечето други клетки в човешкото тяло, разделянето на подоцити е много рядко, което прави натрупването на ManNAc възможно. Следователно възможната терапия с ManNAc изисква по-ниска орална доза в сравнение с други терапии, насочени към делящи се клетки. И накрая, ManNAc, прилаган през устата, се филтрира. Той влиза в контакт с подоцити и бързо се елиминира с урината (90% се елиминират в рамките на 4 часа) [15], което ограничава възможните явления на токсичност.