《Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology》:Diarylpropionitrile, a selective agonist of estrogen receptor β, protects the kidney against ischemia–reperfusion injury and enhances the repair of tubular epithelial cells
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缺血再灌注损伤(I/R)是急性肾损伤(AKI)的主要原因,且常进展为慢性肾脏病(CKD),其特征为肾实质的纤维化改变。雌激素通过雌激素受体发挥肾脏保护作用,但雌激素受体β(ERβ)的具体作用尚不清楚。因此,本研究旨在探讨选择性ERβ激动剂二芳基丙腈(DPN)对
缺血再灌注损伤(I/R)是急性肾损伤(AKI)的主要原因,且常进展为慢性肾脏病(CKD),其特征为肾实质的纤维化改变。雌激素通过雌激素受体发挥肾脏保护作用,但雌激素受体β(ERβ)的具体作用尚不清楚。因此,本研究旨在探讨选择性ERβ激动剂二芳基丙腈(DPN)对小鼠肾脏I/R损伤及随后纤维化的影响。给予DPN可防止双侧肾脏I/R后血浆肌酐和尿素氮升高、肾小管损伤及氧化应激。DPN增强了细胞外信号调节激酶1/2(ERK)的活化,并促进了肾脏I/R后的肾小管细胞增殖。此外,给予DPN抑制了I/R诱导的间质扩张、胶原沉积以及波形蛋白(vimentin)和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达的增加。相比之下,DPN增强了肾脏I/R后肾小管上皮细胞的增殖。综上所述,这些发现表明DPN可保护肾脏免受I/R损伤并抑制纤维化发展,提示ERβ可作为治疗AKI和CKD的潜在靶点。
该研究发表于《Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology》。研究人员针对肾脏缺血再灌注损伤(I/R)这一导致急性肾损伤(AKI)并向慢性肾脏病(CKD)转化的关键病理过程,鉴于雌激素及其受体在肾脏保护中的作用尚不明确,特别是雌激素受体β(ERβ)的具体功能存在空白,开展了此项研究。研究旨在通过体内实验阐明选择性ERβ激动剂二芳基丙腈(DPN)对肾脏I/R损伤的保护机制及对后续纤维化的影响。研究结果表明,DPN通过激活特定信号通路,有效减轻肾脏损伤,促进肾小管再生,并抑制纤维化进程,为AKI及CKD的治疗提供了新的靶点证据。
在技术方法上,研究人员使用了8周龄雄性C57BL/6小鼠建立双侧肾脏缺血再灌注模型。实验分组包括假手术组、I/R模型组及DPN干预组(5 mg/kg体重)。主要技术手段涵盖:血液生化分析检测血浆肌酐(PCr)和尿素氮(BUN);组织学分析包括 periodic acid-Schiff (PAS) 染色和苏木精-伊红 (H&E) 染色评估肾小管损伤;免疫组织化学和免疫荧光染色检测增殖标志物及细胞周期抑制剂;Western blot分析检测相关蛋白表达水平;Sirius Red/Fast Green染色定量胶原沉积;以及谷胱甘肽(GSH)水平测定和谷氨酸-半胱氨酸连接酶(GCL)活性检测。
研究结果部分显示:
在“二芳基丙腈保护肾脏免受缺血再灌注损伤”部分,研究人员通过血液分析和尿液生物标志物检测发现,DPN给药显著降低了I/R术后血浆肌酐和尿素氮水平,减少了尿液中Arl13b和ac-α-tubulin等纤毛蛋白的释放,并通过PAS染色证实DPN减轻了肾小管细胞损伤,证明了DPN对肾脏功能的保护作用。
在“二芳基丙腈减轻缺血再灌注损伤后肾脏氧化应激”部分,通过Western blot和免疫组化分析,研究人员发现DPN抑制了I/R诱导的NADPH氧化酶4(NOX4)的上调及脂质过氧化产物4-羟基壬烯醛(4-HNE)的积累。同时,DPN缓解了I/R引起的总谷胱甘肽(tGSH)水平下降,并通过维持谷氨酸-半胱氨酸连接酶(GCL)活性而非改变其蛋白表达来恢复GSH稳态,证实了DPN的抗氧化机制。
在“二芳基丙腈加速肾脏缺血再灌注损伤后肾小管上皮细胞再生”部分,利用BrdU掺入试验和免疫荧光染色,研究人员观察到DPN处理组在再灌注后第3天肾小管内BrdU阳性细胞和增殖细胞核抗原(PCNA)表达显著增加,而细胞周期抑制因子p21阳性细胞减少。Western blot结果显示DPN在早期(第1天)增强了磷酸化ERK1/2(p-ERK1/2)的活化,表明DPN通过促进细胞周期进程加速了受损肾小管的修复。
在“二芳基丙腈抑制缺血再灌注损伤后纤维化”部分,在再灌注后第14天的长期观察中,研究人员通过Sirius Red染色和Western blot分析发现,DPN处理组小鼠肾间质扩张、胶原沉积以及纤维化标志物波形蛋白(vimentin)、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和磷酸化Smad3(p-Smad3)的表达均显著低于对照组,表明DPN有效抑制了从AKI向CKD过渡的纤维化重塑。
讨论部分总结指出,本研究揭示了DPN通过ERβ介导的多重保护机制:首先,DPN通过抑制NOX4介导的活性氧(ROS)爆发,减轻早期氧化应激损伤;其次,DPN通过维持GCL酶活性保护谷胱甘肽抗氧化系统;最重要的是,DPN通过激活ERK信号通路,促进肾小管上皮细胞增殖,加速组织修复,从而阻断因修复延迟导致的继发性纤维化。尽管研究受限于未能完全通过药理学拮抗或基因敲除手段确证ERβ的绝对特异性,且未纳入雌性动物进行性别差异分析,但该研究明确提出了ERβ作为治疗AKI和延缓CKD进展的潜在药物靶点,具有重要的转化医学价值。
结论部分翻译:总之,虽然已知雌激素发挥肾脏保护作用,但ERβ对肾脏I/R损伤的具体贡献尚未完全阐明。本研究提供的证据表明,选择性ERβ激动剂DPN可减轻肾脏损伤并促进肾小管再生,从而抑制受损肾脏的纤维化进展。这些发现表明,DPN通过促进受损肾小管上皮细胞的修复来限制纤维化进展,且ERβ信号可能在肾脏I/R损伤和恢复中发挥重要作用。