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自噬在草酸钙肾结石中的作用

 茂林之家 2023-03-08 发布于湖南

介绍

肾结石是泌尿外科最常见的疾病之一,复发率高达50%,大多数肾结石病例是草酸钙结石(Kusmartsev等,2016;曾等人,2017)。在过去的几十年里,它的流行率有所增加。肾结石是由多种因素共同引起的疾病,包括基因、环境、新陈代谢等。(Ziemba and Matlaga, 2018)。肾结石的高发病率和复发率使其成为医疗和保健系统的负担,并加剧了患者二次治疗的痛苦(Hiatt et al., 1982)。已经进行了大量研究来解决肾结石发病机制问题,但尚未获得明确的解释,也没有对肾结石的实际治疗和预防复发做出重大贡献。肾结石的治疗目前主要是手术。虽然微创手术和机器人手术近年来发展迅速,但尚未发现明显有效的肾结石治疗药物。此外,这些程序仍然不能有效降低肾结石的高发病率和复发率(Morgan and Pearle,2016;齐斯曼,2017)。因此,结石形成机制的研究在泌尿外科领域尤为重要。在过去的十年中,世界范围内对结石机制的研究逐渐增加。关键领域集中在细胞凋亡、氧化应激和晶体粘附。

自噬是一种高度保守且严格调控的细胞事件,允许自噬体分离细胞器,与溶酶体结合,从细胞中去除受损的细胞器或长寿命蛋白质,并获得回收材料以回收和维持细胞稳态(Rautou等人,2010;崔等人,2013;马丁内特等人,2009 年)。自噬已被证明是许多疾病的相关因素(Jacob等人,2017)。在细胞饥饿和缺氧等条件下,自噬通常被认为可以减轻细胞损伤并允许继续存活(Levine和Klionsky,2004)。许多关于肾脏自噬的相关研究表明,肾脏中增强的自噬可以防止某些损伤,如高尿酸血症、缺血、顺铂诱导的损伤和线粒体代谢应激等。(Isaka等人,2015 年;木村等人,2011;高桥等人,2012;木村等人,2013;难波等人,2014;前岛等人,2013)。然而,许多研究也表明,通过某些途径激活自噬会加剧细胞损伤。自噬的过度激活已被证明在一定程度的压力下是有害的,并可能进一步损害细胞内物质和结构,特别是线粒体和内质网。此外,过度的自噬会加剧细胞氧化应激,甚至诱导细胞死亡(Debnath等人,2005;劳等人,2010)。此外,我们已经注意到自噬是细胞凋亡的双刃剑(Eisenberg-Lerner等人,2009;Nikoletopoulou等人,2013)。促进和抑制之间的这种双重关系取决于细胞损伤的程度或细胞中ROS的水平(Ureshino等人,2014;艾森伯格-勒纳等人,2009 年;Nikoletopoulou等人,2013),自噬和细胞凋亡之间的串扰点也是未来研究的重点。这些发现表明,自噬是一种复杂的细胞事件,并且自噬相关事件存在于多个细胞器中。作为去除自身有害物质的细胞机制,多项相关研究表明,自噬的调控可能对肾结石的形成产生深远影响,本文对文献进行了系统综述。

体外肾结石模型中的自噬诱导

几乎所有肾结石模型中都发现了自噬的调节,这可以反映自噬在肾结石形成中的重要性。体外实验侧重于高浓度COM、CaCl2、草酸盐、CNP等诱导肾结石模型和细胞自噬。治疗对象包括HK-2、NRK52E和小鼠RTC。 Xie等人(2017)首先使用COM与HK-2共孵育研究了肾结石模型中的自噬,这加剧了自噬相关蛋白LC3-II和肾损伤标志物KIM-1的上调,在增加COM处理的浓度或时间后HK-2的细胞活力丧失。Liu等人(2017)使用IHC和蛋白质印迹法评估了草酸钙肾结石和正常肾组织的人类标本。人肾结石标本中LC3和BECN1显著升高以及自噬囊泡显著增加,表明肾结石形成中存在自噬上调。在Liu等人进行的另一项研究中,CaOx(0-4毫米)用于控制HK-2的剂量和时间。与Xie的研究一致,CaOx以剂量和时间依赖性方式诱导HK-2自噬(Liu等人,2017;刘等人,2018)。同样,当NRK-52E用草酸盐处理时,LC3-II表达增加,P62表达下调,表明细胞中自噬增加(Duan等人,2018)。暴露于CNPs诱导HK-2中自噬体和自噬体内容物的显着上调,这被证明与ROS-JNK信号传导的激活有关(Wu等人,2018)。0-2.0 mg/ml CaCl2 与 HK-2 的共同孵育也被证明具有自噬的剂量和时间依赖性诱导,并且已被证明与 HMGB1-RAGE/TLR4-NF-κB 轴的上调有关(Zhao 等人,2018 年)。

Unno 等人 (2020) 通过测量 MAP1LC3 蛋白周转率,发现与 CaOx 共孵育的小鼠 RTC 在共孵育开始时自噬上调。6-8小时后,自噬的上调被逆转,这与蛋白质水平升高和SQSTM1磷酸化相关。此外,溶酶体和自噬体在CaOx共孵育后4 h更为丰富,但在CaOx共孵育后8 h几乎消失。与CaOx共孵育也诱导RTCs中RPS6KB1/p70S6K和ULK1的磷酸化,并下调自噬相关蛋白TFEB的核易位,而TFEB下游的Lamp1和UVRAG-DT也表现出相应的抑制作用。这些自噬变化表明CaOx诱导mTOR的活化以及mTOR下游核转录因子TFEB的磷酸化和活性抑制。这些都指向一个方向-----COM处理会损害小鼠RTC中的自噬,这与以前认为的自噬激活不同。此外,在人CaOx肾病标本中,在斑片覆盖的粘膜中发现了受损的线粒体,溶酶体和晶体,而只能发现少数自溶酶体。此外,组织对SQSTM1及其磷酸化形式呈阳性,再次表明自噬通量受损。同样,Nakamura 等人(2020 年)发现,TFEB 的核易位在结石患者的肾脏标本中似乎受损。这补充了Unno等人(2020)关于肾结石发病机制中自噬受损的观点。

体内肾结石模型的自噬诱导

高草酸尿症的大鼠和小鼠模型现在广泛用于肾结石的研究(Pan等人,2013)。Liu等人(2018)首次对肾结石相关的自噬进行了体内实验。在用4.0%EG溶液饲养的SD大鼠模型(75周)的肾脏中,LC3-II和BECN1的表达显着增加,并且在TEM下观察到自噬囊泡数量增加,表明自噬在大鼠肾结石形成模型中上调。此外,研究人员使用乙醛酸(100 mg / kg)进行腹腔注射以构建小鼠肾结石模型,该模型与EG模型相似,并观察到LC1-II的Beclin-3增加,肾脏标本中p62降低(Li等人,2019)。用草酸钠构建的高草酸尿症小鼠模型中 Beclin-1、LC3B/A 的增加和 p62 的下调也证实了这种自噬的上调(Yan 等人,50 年)。尽管这些肾结石模型以不同的方式构建,但它们共同证明了自噬在肾结石的发病机制中上调。

然而,Unno等人(2020)在肾结石模型的构建中发现了一些与自噬上调观点不同的现象。在腹膜内注射乙醛酸(1mg / kg)的GFP-MAP3LC80转基因小鼠构建的肾结石形成模型中,在非肾钙质沉着症期间(12小时前)在RTC中发现了含有受损细胞器的自溶酶体。MAP1LC3斑点和SQSTM1的测量和分析表明,自噬体积累发生在GOX注射后的初始阶段(0-6小时)。然而,在GOX腹膜内注射4天后,在RTC中观察到大量的细胞质囊泡和晶体。此外,成晶后 MAP1LC3 和 SQSTEM1 的共定位证实了晶体形成后 RTC 的自噬受损(Unno 等人,2020 年)。

体外肾结石模型自噬下调的影响

体外下调自噬可以减少结石对细胞的损伤和粘附。Xie等人(2017)用TFDS处理HK-2并抑制COM诱导的自噬。此外,COM诱导的细胞凋亡、晶体粘附和p-p38的上调被逆转。特别是,当与p38 / MAPK途径抑制剂联合作用时,对自噬和损伤的抑制进一步增强,而KIM-1过表达逆转了这种保护作用,从而增加了晶体粘附。这些发现表明,这种自噬和损伤至少部分由p38 / MAPK / KIM-1途径介导。同样,氯喹治疗或BECN1敲低也下调了自噬。这种自噬的下调与p38的磷酸化有关,这减轻了与COM共孵育相关的细胞活力和氧化应激的丧失。

Liu等人(2017)发现3-MA预处理同样降低了肾结石模型中的自噬,并减轻了CaOx应激诱导的HK-2细胞凋亡和细胞活力丧失。Zhao等人(2018)的研究集中在HMGB1-RAGE/TLR4-NF-κB途径上。HMGB1抑制剂EP抑制了用CaCl1处理的HK-4模型中HMGB2-RAGE/TLR2-NF-kβ的活化,并减轻了炎症细胞因子的释放和细胞损伤。Western Bolting检测到Beclin-1和LC3的下调,以及共聚焦显微镜观察,表明HK-2中存在EP的自噬抑制。此外,EP诱导Bcl-2水平升高以及胞外HMGB1水平上调,提示:通过HMGB2干扰Bcl-1与BECN-2的结合,以及HMGB1在细胞外受体中的作用介导的下游信号对自噬的共调控,可以实现EP在肾结石形成压力下对HK-1的保护作用。

在Akt / mTOR途径中自噬的调节中,Tau已被证明可以在CaOx压力下逆转HK-2中Akt和mTOR磷酸化的下调,从而抑制自噬通量的增加(Zhai等人,2018)。Chen等人(2020)使用与HK-2共同孵育的CaOx构建体外肾结石模型。在抗miR-155转染组中,双荧光素酶报告基因测定以及mRNA和蛋白表达研究表明,miR-155沉默介导的自噬减少伴随着PI3K/Akt/mTOR轴上调。重要的是,在两个实验中,Akt/mTOR通路的恢复减轻了肾结石形成压力下的细胞凋亡和细胞损伤。

ROS是氧化应激的主要标志物。ROS在自噬诱导和降解中占有重要地位。此外,过去的研究表明,自噬还可以通过去除受损的蛋白质和细胞器来调节ROS水平。细胞中高剂量的ROS被认为是有害的,被认为是自噬的上游诱导剂(Ureshino等人,2014;艾森伯格-勒纳等人,2009 年)。ROS的水平已被证明是保护性或过度自噬的阈值(Nikoletopoulou等人,2013年,Moretti等人,2007年)。Liu等人(2017)在体外应用抗氧化剂NAC或过氧化氢酶,两者都抑制了CaOx诱导的HK-2肾结石模型中ROS的积累以及随后的过度自噬和损伤。此外,多项研究表明,多种途径介导的体外自噬下调都降低了 ROS 的浓度,从而改善了氧化应激诱导的细胞损伤(Duan 等人,2018 年;翟等, 2018;陈等人,2020)。这表明自噬和ROS在肾结石的形成中相互作用,并共同参与高草酸尿症的发病机制。

肾小管上皮细胞的微环境可影响自噬,其中巨噬细胞和ADSCs被认为起重要作用。与NRK-20E细胞共培养的ADSC衍生的富含miR-3b-52p的外泌体被证明可以通过ATG7抑制实现自噬下调,从而减弱草酸盐诱导的晶体粘附和细胞活力的丧失(Shi等人,2019)。TMAO被认为参与肠道微生物代谢。Dong等人(2022)在CaOx构建的HK-2肾结石模型中应用了TMAO,TMAO诱导了自噬的显着上调,并通过PERK的沉默逆转了自噬。与以前的途径类似,抑制自噬减轻了细胞凋亡,并检测到氧化应激,晶体粘附和细胞毒性的改善。在最近的研究中,CaOx与THP-1巨噬细胞共孵育并诱导产生外泌体(CaOx-Exo)。CaOx-ExO与HK-2细胞共孵育诱导自噬的显着上调。3-MA的应用可以抑制自噬的上调,自噬的减少也会减弱外泌体诱导的Bax和半胱天冬酶-3的表达(Yan等人,2022)。这两项研究证实了自噬下调对肾结石形成的保护作用,也表明体内其他因素对肾结石形成具有调节作用。与条件相对单一的体外实验相比,体内实验可能具有更多的科学意义。在下面的讨论中,我们还将通过体内文献进行进一步的分析。

然而,在COM诱导的M-1模型中,Unno等人(2020)发现了与上述不同的实验现象,显示了肾结石中自噬下调的损伤效应。在基于COM的肾结石体外粘附期,Unno等人通过检测线粒体信号传导,TOMMM20信号传导和Pink表达水平发现了时间依赖性线粒体损伤。此外,Unno等人的进一步研究证实,SOD1活性随着COM共培养时间的延长而逐渐降低,这种氧化应激的促进伴随着自噬的下调。此外,他们还发现了溶酶体的损伤。一种可能的解释是,肾结石环境诱导的自噬下调阻止了受损细胞器的去除并进一步诱导ROS爆发,这也伴随着炎症因子的释放。研究人员通过施用3-MA进一步促进了COM诱导的小鼠RTC的自噬下调。有趣的是,这种对自噬的抑制会引起更严重的炎症、氧化应激和晶体粘附。同样,在Wu等人(2021)的研究中,3-MA给药抑制了自噬,并削弱了RSV在草酸盐胁迫下对NRE-52E细胞的保护作用。在Chen等人(2020)的研究中,HK-3实验也使用了2-MA和CaOx,但自噬的抑制诱导了细胞凋亡的下降。这种差异可能与实验材料和诱导条件有关。

体外肾结石模型自噬上调的影响

一些研究表明,体外自噬的上调可能会促进肾结石的细胞损伤和粘附。在Xie等人(2017)研究p38 / MAPK / KIM-1通路的肾结石实验中,KIM-1过表达诱导自噬上调,这加剧了HK-2细胞活力的丧失。雷帕霉素进一步激活了草酸盐构建的NRK-52E肾结石模型中的自噬,诱导线粒体膜电位损失和晶体粘附更为明显。此外,在这项研究中发现p38显着上调(Duan等人,2018)。在Chen等人(2020)的实验中,使用HK-2和CaOx的共孵育代替,并且在Rapa应用后观察到对Akt和mTOR的强烈抑制。此外,这种自噬的显着激活逆转了miR-155抑制的保护作用。

在肾结石与氧化应激有关的研究中,很少有实验通过直接诱导ROS增加来调节自噬。然而,许多实验已经证实了氧化应激对肾结石环境模拟物的浓度和时间的依赖性。Liu等人(2018)首次在CaOx共孵育的HK-2肾结石模型中证明了ROS与CaOx浓度的正相关。在CNPs诱导的HK-2肾结石模型中证实了ROS和CNPs治疗时间之间的正相关(Wu等人,2018)。在其他研究中,体外自噬的上调被证明可以激活氧化应激,包括 mTOR 的下调(Duan 等人,2018 年)、BECN1 的过表达(Song 等人,2021 年)和 PERK 的磷酸化(Dong 等人,2022 年)。此外,BECN1的敲低通过抑制GPX4的蛋白质水平来抑制草酸诱导的铁死亡。自噬与铁死亡的这种相关性在随后的实验中得到证实,NCOA4 充当了桥梁(Song 等人,2021 年)。

在CaOx暴露诱导的HK-2 ERS研究中,Dong等人发现PERK敲低抑制TMAO诱导的自噬增强,缓解TMAO诱导的细胞活力丧失,氧化应激和晶体粘附,这表明URP和ERS在肾结石相关自噬中的作用(Dong等人,2022)。

ADSC分泌的miR-20b-3p外泌体也在体外进行了研究,ADSC移植先前已被证明可有效治疗肾结石(Wang等人,2018;滕等人,2015)。在Shi等人(2019)的研究中,TLR4或ATG7的过表达逆转了miR-20b-3p诱导的自噬下调和miR-20b-3p介导的细胞保护。此外,THP-1巨噬细胞与CaOx共同孵育产生的外泌体(CaOx-Exo)诱导HK-2细胞自噬的显着上调,伴随着细胞凋亡的显着增加(Yan等人,2022)。

相比之下,肾结石中TFEB相关自噬的上调显示出体外细胞的保护作用。在上面提到的大多数实验中,mTOR抑制剂雷帕霉素用于增强自噬,但雷帕霉素对mTOR底物没有显着的特异性(Kang等人,2013)。与之前的实验相反,Unno等人使用torin1,一种具有强TFEB特异性的自噬增强子(Thoreen等人,2009)。将Torin1应用于与COM共孵育的M-1细胞,诱导自噬的显着上调,从而减轻溶酶体和线粒体损伤。实验结果还表明,这种自噬的上调与炎症反应和晶体粘附的改善有关(Unno等人,2020)。Wu等人(2021)在草酸盐构建的NRK-52E模型中应用白藜芦醇,促进自噬并逆转肾结石环境胁迫下的炎症反应,活力丧失和晶体粘附。这种自噬的促进已被证明与TFEB核易位的上调有关。全体外自噬上调具有肾结石保护特性,靶向TFEB,证实了TFEB对肾结石治疗的重要性。即使作为mTOR的经典底物,TFEB也被证明通过其他mTOR非依赖性途径进行调节(Chen等人,2021)。在随后的研究中,直接靶向TFEB至关重要。

体内肾结石模型自噬下调的影响

部分研究表明,自噬下调抑制体内模型中肾结石的形成。Liu等人(2018)首先通过将氯喹应用于SD大鼠EG构建的肾结石模型来研究肾结石的体内自噬调节。肾损伤、肾功能和肾脏病理标志物的检测首次表明体内自噬抑制对肾结石的保护作用和治疗肾结石的可能性。Duan的实验(2018)与Liu的实验类似,通过下调自噬补充了高草酸尿症肾脏氧化应激和线粒体损伤的改善,并确定了下调自噬保护对减少p38磷酸化的依赖性。

在EG构建的SD大鼠模型中,Tau通过逆转Akt / mTOR途径的下调来抑制EG诱导的自噬上调,并显示出改善的晶体沉积和凋亡以及氧化应激(Zhai等人,2018)。在EG构建的SD大鼠肾结石模型中,ATO被证实可有效增加SOD1活性并抑制过度自噬。此外,这项研究还证明了肾脏保护和改善的晶体粘附,这与改善ERS有关(Kang等人,2020)。姜黄素被证明可以逆转乙醛酸构建的小鼠肾结石模型中Nrf2及其下游因子的下调。这些下游因子调节炎症、氧化应激和其他细胞事件,并在抑制自噬和细胞凋亡中发挥作用,也在肾脏抗氧化保护中发挥作用(Li等人,2019)。

内质网应激的研究主要集中在体内研究。4-PBA 是一种经典的内质网应激抑制剂,在 SD 大鼠构建的肾结石模型中显着抑制内质网应激并减弱过度自噬,表现出肾脏组织病理学和肾晶体沉积的改善,显示出与 CQ 相似的疗效(Sun 等人,2020 年)。

基于ADSC移植的低存活率,Shi等人(2019)将来自ADSC的miR-20b-3p富集外泌体的治疗思想投入动物试验。蛋白质印迹结果显示,外泌体在EG诱导的SD大鼠中起自噬抑制剂作用,减少高草酸尿症,下调肾损伤标志物,起到保护作用。上述实验结论表明了下调自噬在体内的保护作用,但在最近的研究中也发现了下调自噬的伤害作用。在Nakamura的研究(2020年)中,使用基因编辑的小鼠和草酸钠构建了草酸钙肾结石模型。PTEC特异性ATG2缺陷小鼠的LRP5阳性PTEC中TFEB易位的损伤表明TFEB核易位对ATG系统的依赖性。此外,TFEB特异性敲除小鼠在草酸盐暴露后遭受了更大的肾损伤和氧化应激,甚至随着时间的推移表现出更高的死亡率(3/18),而在对照组中没有发现死亡。这表明自噬在体内保护肾结石方面至关重要。自噬的丧失或过度调节已被证明对肾结石有害。同时,TFEB可能成为肾结石自噬研究的重点靶点。

体内肾结石模型自噬上调的影响

一些研究表明,体内自噬的上调会促进模型中肾结石的形成。在本文收录的文献中,Rapa已多次应用于体内自噬诱导,这通常与mTOR的调节有关,mTOR是一种重要的自噬调节蛋白。在Liu等人(2018)的实验中,Rapa在EG构建的大鼠模型中的应用诱导了进一步增强的自噬,从而加重了线粒体损伤,肾功能和肾小管损伤以及晶体粘附。Duan等人(2018)也使用了EG诱导的大鼠肾结石模型,并观察到自噬激活增强了肾脏氧化应激并加剧了细胞活力的丧失。此外,他们证明上调自噬介导的损伤与p38激活有关。

DETC抑制了大鼠SOD的活性,并引发了乙二醇构建大鼠模型中ERS的加重和自噬的上调,进一步加剧了肾结石引起的肾损伤(Kang等,2020)。

在乙醛酸诱导的肾结石小鼠模型中,结果完全不同。在Unno等人(2020)的研究中,雷帕霉素的给药被证实可以恢复TFEB的核易位,并用p-SQSTM1抑制GOX诱导的SQSTM1增加。此外,在TEM下观察到丰富的自溶酶体,这些现象表明Rapa在体内成功诱导了自噬上调,并且这种上调被证明可以改善炎症反应和肾结石形成。此外,Unno等人(2020)发现ROS的清道夫还可以逆转体内自噬的下调,对肾结石起到保护作用。同样,Wu等人(2021)在大鼠GAM模型中进行了RSV的胃内给药,诱导肾自噬上调。而这种自噬上调也缓解了体内肾结石环境诱导的CaOx沉积和肾损伤,改善了氧化应激。

讨论

本系统综述的讨论侧重于肾结石中自噬的功能。很明显,更多的调节途径集中在抑制自噬上,许多研究表明,肾结石相关的自噬是对细胞有害的过度自噬。在随后的实验中,大多数自噬上调也表明它会引起更严重的氧化应激、损伤和细胞凋亡。自噬和细胞凋亡之间存在许多串扰点,这也使得细胞凋亡和自噬可以相互作用(Kyriakis等人,1994;艾森伯格-勒纳等人,2009 年)。此外,先前的研究表明,在许多细胞环境中,自噬伴随而不是导致细胞死亡(Kroemer和Levine,2008)。自噬的保护和凋亡作用是统一的。保护性自噬可消除受损的细胞器,减轻氧化应激和细胞损伤,从而恢复细胞活力。相反,过度的自噬可能诱导细胞凋亡促进,从而直接导致细胞死亡。自噬的促进可能诱导保护性自噬的增强,也可能诱导促进细胞凋亡的过度自噬。我们需要通过实验进一步研究肾结石细胞凋亡与自噬的关系,关键是研究串扰点及其之间的边界。

至关重要的是,我们在讨论TFEB途径时发现,几乎所有的保护性自噬都与TFEB有关。虽然mTOR被认为是TFEB的重要调节因子,但我们已经注意到TFEB的其他调控途径,以及mTOR底物的多样性。(Kang et al., 2013;托雷恩等人,2009 年)。此外,mTOR的调节不一定只激活自噬途径,并且mTOR对肾结石模型中其他细胞事件的调节尚未进一步探索。在作者筛选的文献中,发现一种药物可能导致多种调节途径。此外,自噬通常与其他细胞事件有关,例如炎症因子释放、ERS和氧化应激。这些与细胞损伤有关。在本文收录的一些文献中,药物调控同时诱导两个以上细胞事件的调节,其中一个是自噬,另一个通过其他转导途径调节细胞事件,如炎症或氧化应激。这可能会干扰对自噬在肾结石中的作用的单独讨论。细胞内物质的高度专业化调节剂,如siRNA和shRNA,以及高靶向自噬调节剂,如torin1,在未来的研究中具有重要意义。

迄今为止确定的唯一诱导保护性自噬的信号通路是TFEB通路。我们假设肾结石中的自噬是过度自噬,而TFEB的进一步核易位促进自噬但诱导细胞保护特性,这与过度自噬的观点相矛盾。这可能意味着在肾结石模型中使用药物上调自噬诱导的损伤可能只是一种表型。这种损伤可能由其他细胞事件介导,而不是单独的自噬。另一种解释是,增强的自噬并没有达到明显的修复效果,同时,在实验环境中药物调控诱导的其他细胞事件造成的损伤更强,因此自噬的修复功能被掩盖了。这些想法仍然只是猜想,需要通过进一步增强自噬并消除其他细胞事件的干扰的实验来证实。

此外,过去的文献已经表明,过度和保护性自噬之间的界限取决于ROS水平(Nikoletopoulou等人,2013;莫雷蒂等人,2007年;祖等人,2016 年)。那么,用于肾结石诱导模型的条件对于模拟真实患者的病理生理过程是否合理,需要进一步确认。在真实情况下,细胞压力相对较低,因此自噬的上调可能是保护性自噬,但在细胞压力高的实验环境中,自噬是有害和过量的。真正的人类CaOx肾病发展了很长时间,报告表明CaOx肾病的复发往往发生在几年后(Rule等人,2014)。然而,我们讨论的实验通常缩小到4周,因此在肾结石的细胞和动物模型中,压力必须增加数倍。此外,过去的研究表明,草酸盐在较低浓度下促进上皮细胞增殖,这表明剂量是一个关注点(Kohjimoto等人,1996)。当诱导剂的应用使细胞活力显着降低时,在预实验中得出的诱导剂浓度被应用于随后的实验,其必然与实际病理生理过程中的浓度和产生的细胞效应不同。该浓度可能超过保护性自噬的极限,从而诱导过度自噬并导致细胞损伤。然而,在下调诱导肾结石试剂浓度的情况下,自噬的上调是否仍然对肾结石起破坏作用尚不确定,这就要求我们降低用量,延长实验时间,同时保证实验的效率和实用性。这种情况在以前的研究中没有被考虑和实验过,这需要通过进一步的实验来证实。

作者认为,抑制自噬可能不是一种合适的治疗方法。抑制自噬后,细胞损伤在短时间内减少。然而,由于自噬是一种重要的细胞修复机制,细胞损伤无法及时修复。随着时间的推移,细胞损伤积累到一定水平并最终走向细胞凋亡,因此自噬抑制可能更像是延迟而不是治愈肾结石复发。而且,在阅读了过去所有相关文献后,我们在体外和体内的肾结石模型中没有观察到增强的自噬,使肾功能指标恢复到正常水平,这表明我们的想法是合理的。此外,自噬下调后肾结石对其他肾细胞造成的损伤是否在体内修复和去除尚未得到深入研究。由于肾结石治疗是一个长期的过程,因此考虑长期抑制或促进自噬是否对身体有益也很重要。这就要求我们延长观察周期,专注于体内实验。在一些研究中,增强的自噬也在肾结石的发病机制中起着保护作用,更有益的是,细胞可能能够通过自噬从根本上修复细胞损伤。此外,文献表明,在某些情况下,自噬的增强也可以抑制细胞凋亡(Ding等人,2007;库鲁等人,2007年;Castine等人,2005),使自噬增强疗法更有可能。

在一些纳入的研究中,使用单一药物可能同时通过抑制自噬和延缓氧化应激来诱导对肾结石的保护。以前的研究表明,自噬的保护性和破坏性与ROS含量有关(Moretti等人,2007;尼科莱托普卢等人,2013 年;祖等人,2016 年)。作者提出,我们可以选择一种药物或多种药物的组合,可以同时缓解氧化应激和细胞应激,然后增强自噬以诱导增强保护性自噬,从而进一步消除细胞损伤。肾结石对患者生活质量和社会医疗保障有很大的负面影响。如果我们能通过调节自噬来解决这个问题,那么两者的压力就会得到缓解。在我们的下一个实验中,我们将专注于漆黄素,这是一种可以减少氧化应激并增强TFEB相关自噬的药物。

结论

本文系统综述了2017年至今肾结石相关自噬的文献,包括体内、体外和人类标本的研究。最初的研究集中在抑制肾结石自噬的治疗可能性上。但在最近的体外和体内研究中,增强的自噬已被证明对肾结石具有保护作用。此外,一些文献研究了人体组织标本。有趣的是,关于草酸钙肾结石标本中的自噬是上调还是下调,在不同的文献中存在争议。这可能与组织提取部位有关。自噬是一种经典的细胞自我修复机制。虽然自噬的抑制在短时间内表达了细胞损伤的减少,但随着损伤的积累,自噬不能很好地修复细胞损伤。而细胞损伤的积累最终会导致细胞凋亡。然而,自噬的上调可以更好地消除细胞损伤并防止最终细胞凋亡。此外,先前的研究表明,保护和破坏性自噬的发生取决于ROS水平(Moretti等人,2007;尼科莱托普卢等人,2013 年;祖等人,2016 年)。因此,作者提出了未来实验的想法:药物的组合下调氧化应激并增强自噬以诱导保护性自噬和清除细胞损伤。预计这种疗法可有效治疗草酸钙肾结石。此外,TFEB靶向激动剂应是重要的候选药物。

局限性

本系统综述可能有几个局限性。首先,草酸钙肾结石模型的构建在许多研究中各不相同,不仅在所使用的实验动物和细胞的菌株上,而且在用于诱导肾结石的药剂上,这种不一致可能会影响文章的有效性。其次,由于肾小管晶体沉积与CaOx结石形成的病理差异,小鼠肾结石模型的结果可能不适用于人类肾结石的治疗。此外,对人类标本的研究很少,关于人肾结石标本的自噬变化存在争议。

Li H, Zhou Y, Xu W, Liu J, Wang S, Jiang H. The role of autophagy in calcium oxalate kidney stone: A systematic review of the literature. Front Physiol. 2022 Sep 21;13:1008264. doi: 10.3389/fphys.2022.1008264. PMID: 36213233; PMCID: PMC9533137.

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