磷酸二酯酶5在肾脏纤维化中的保护作用

翟庆娴; 李蒙; 隆罗莎; 梁柏恩; 王蔚东

doi:10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).2023.0607

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

磷酸二酯酶5在肾脏纤维化中的保护作用

基础研究 | 更新时间：2024-02-19

- 磷酸二酯酶5在肾脏纤维化中的保护作用
  增强出版
- Phosphodiesterase 5 Inhibitors Attenuate Unilateral Ureteral Obstruction-Induced Renal Fibrosis
- 中山大学学报（医学科学版） 2023年44卷第6期页码：931-942
- 作者机构：
  
  中山大学中山医学院高血压研究所，广东广州 510080
- 作者简介：
  
  翟庆娴，第一作者，研究方向：肾脏疾病，E-mail： 1055512527@qq.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(82270744);广州市科技计划项目(202201011621)
- DOI：10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).2023.0607
  中图分类号： R3
- 纸质出版日期：2023-11-20，
  
  收稿日期：2023-05-09，
- 稿件说明：
扫描看全文
翟庆娴,李蒙,隆罗莎等.磷酸二酯酶5在肾脏纤维化中的保护作用[J].中山大学学报（医学科学版）,2023,44(06):931-942.

ZHAI Qing-xian,LI Meng,LONG Luo-sha,et al.Phosphodiesterase 5 Inhibitors Attenuate Unilateral Ureteral Obstruction-Induced Renal Fibrosis[J].Journal of Sun Yat-sen University(Medical Sciences),2023,44(06):931-942.
翟庆娴,李蒙,隆罗莎等.磷酸二酯酶5在肾脏纤维化中的保护作用[J].中山大学学报（医学科学版）,2023,44(06):931-942. DOI： 10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).2023.0607.

ZHAI Qing-xian,LI Meng,LONG Luo-sha,et al.Phosphodiesterase 5 Inhibitors Attenuate Unilateral Ureteral Obstruction-Induced Renal Fibrosis[J].Journal of Sun Yat-sen University(Medical Sciences),2023,44(06):931-942. DOI： 10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).2023.0607.

摘要

目的

探究磷酸二酯酶5（PDE5）抑制剂西地那非（SIL）或LW1646对单侧输尿管结扎（UUO）诱导的肾间质纤维化的保护作用。

方法

C57BL/6雄性小鼠被随机分为假手术Sham（

=6）、7UUO（

=6）、7UUO+SIL（

=6）或7UUO+LW1646（

=6）组，术前1h给予SIL或LW1646、或溶剂灌胃给药，连续给药7 d后处死小鼠，收集梗阻侧肾脏标本。对肾组织进行H

E和Masson’s染色，使用免疫印迹和RT-qPCR检测肾脏中的纤维化、内质网应激、自噬、凋亡相关蛋白表达水平以及纤维化相关基因表达水平。使用人近端小管上皮细胞（HK-2）给予TGF-β1 48 h，检测cGMP对内质网应激和纤维化相关蛋白水平的影响。使用衣霉素孵育HK-2细胞24 h，检测PDE5抑制剂对内质网应激、纤维化相关蛋白、自噬和凋亡蛋白水平的影响。

结果

在行UUO术后7 d小鼠体质量相对于假手术组显著下降（

0.000 1），梗阻侧肾脏可见明显肾小管扩张、肾间质炎症细胞浸润，TGF-β1蛋白和mRNA水平、内质网应激、自噬及凋亡相关蛋白表达水平显著升高（

0.05）。而给予SIL或LW1646后小鼠梗阻侧肾脏管腔扩张、炎症细胞浸润被缓解。肾脏TGF-β1的蛋白及mRNA表达水平被不同程度下调，PDE5抑制剂显著下调内质网应激、自噬和凋亡水平。在HK2细胞中，TGF-β1诱导的Fibronectin蛋白以及BiP蛋白表达水平显著升高，在cGMP的作用下可被部分逆转；衣霉素诱导的Fibronectin、BiP蛋白水平上调可被SIL或LW1646逆转，同时自噬和凋亡的异常水平也被PDE5抑制剂改变。

结论

PDE5抑制剂可以通过改善肾脏组织细胞内质网应激、自噬水平，以及抗凋亡等途径和缓解纤维化进展，同剂量的LW1646在对缓解内质网应激降低细胞外基质蛋白的表达水平的效果优于SIL。

Abstract

Objective

To investigate whether phosphodiesterase （PDE） 5 inhibitors sildenafil （SIL） or LW1646 prevented renal interstitial fibrosis induced by unilateral ureteral obstruction （UUO）.

Methods

Male C57BL/6 mice were randomly divided into four groups （

=6）， namely the Sham group， 7UUO group， 7UUO+SIL group and 7UUO+LW1646 group. Sildenafil （SIL） or LW1646， or vehicle was administered 1 hour before surgery， and the mice were continuously treated once daily （i. g.， 50 mg/kg） for 7 days. The obstructed kidneys were harvested on day 7. Hematoxylin-eosin （HE） and Masson’s staining was used to examine renal histology. Immunoblotting and RT-qPCR were used to detect the expression levels of protein and mRNA for fibrosis， apoptosis， endoplasmic reticulum （ER） stress， autophagy， and pro-fibrotic factors. Human proximal tubule epithelial cells （HK-2） were treated with TGF-β1 for 48 hours or tunicamycin for 24 hours， respectively， to evaluate whether cyclic guanosine monophosphate （cGMP） or PDE5 inhibitors prevents ER stress and pro-fibrotic responses.

Results

At the 7

days after UUO， the body weight of the mice showed a significant decrease （

0.000 1） compared with that in the sham group. The obstructed kidneys showed a significant tubular dilation and interstitial inflammation. The levels of protein and mRNA expression in apoptosis， ER stress， autophagy-related protein and pro-fibrotic factors were also markedly increased in UUO mice （

0.05）. In contrast， SIL or LW1646 treatment was associated with attenuated tubular dilation， infiltration of inflammatory cells and collagen content in the obstructed kidney of the mice. The protein and mRNA expression levels of renal TGF-β1 were markedly decreased， and the protein expression levels of apoptosis， endoplasmic reticulum stress， and autophagy markers were also significantly downregulated by PDE5 inhibitors. In HK-2 cells， TGF-β1 induced increased expression levels of fibronectin and BiP， which was at least partially reversed by cGMP， a product of PDE inhibition. Additionally， PDE5 inhibitors were found to modulate aberrant levels of autophagy and apoptosis.

Conclusion

In conclusion， PDE5 inhibitors， in particular， LW1646， can alleviate the progression of fibrosis by improving ER stress， apoptosis and autophagy as well as downregulating protein and mRNA expression of TGF-β1.

关键词

磷酸二酯酶5肾脏纤维化单侧输尿管结扎术内质网应激小鼠

Keywords

PDE5 inhibitorrenal fibrosisUUOER stressmouse

references

GBD Chronic Kidney Disease Collaboration. Global， regional， and national burden of chronic kidney disease， 1990-2017： a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017 ［J］. Lancet， 2020， 395（10225）： 709-733.

Huang R， Fu P， Ma L. Kidney fibrosis： from mechanisms to therapeutic medicines ［J］. Signal Transduct Target Ther， 2023， 8（1）： 129.

Samidurai A， Xi L， Das A， et al. Beyond erectile dysfunction： cGMP-specific phosphodiesterase 5 inhibitors for other clinical disorders ［J］. Annu Rev Pharmacol Toxicol， 2023， 63， 585-615.

Goldstein I， Burnett AL， Rosen RC， et al. The serendipitous story of sildenafil： an unexpected oral therapy for erectile dysfunction ［J］. Sex Med Rev， 2019， 7（1）： 115-128.

Ali BH， Al Za'abi M， Adham SA， et al. The effect of sildenafil on rats with adenine-induced chronic kidney disease ［J］. Biomed Pharmacother， 2018， 108： 391-402.

Hamdy MM， Abdel-Rahman MS， Badary DM， et al. Effects of furosemide and tadalafil in both conventional and nanoforms against adenine-induced chronic renal failure in rats ［J］. Eur J Med Res， 2022， 27（1）： 117.

Hu SW， Wang YH， Huang JS， et al. The PDE5 inhibitor， vardenafil， ameliorates progressive pathological changes in a focal segmental glomerulosclerosis mouse model ［J］. Life Sci， 2022， 309， 120992.

Rodríguez-Iturbe B， Ferrebuz A， Vanegas V， et al. Early treatment with cGMP phosphodiesterase inhibitor ameliorates progression of renal damage ［J］. Kidney Int， 2005， 68（5）： 2131-2142.

Tomita N， Hotta Y， Naiki-Ito A， et al. The phosphodiesterase 5 inhibitor tadalafil has renoprotective effects in a rat model of chronic kidney disease ［J］. Physiol Rep， 2020， 8（17）： e14556.

Armaly Z， Artol S， Jabbour AR， et al. Impact of pretreatment with carnitine and tadalafil on contrast-induced nephropathy in CKD patients ［J］. Ren Fail， 2019， 41（1）： 976-986.

Seibel I， Poli De Figueiredo CE， Telöken C， et al. Efficacy of oral sildenafil in hemodialysis patients with erectile dysfunction ［J］. J Am Soc Nephrol， 2002， 13（11）： 2770-2775.

Wu D， Zhang T， Chen Y， et al. Discovery and optimization of chromeno［2，3-c］pyrrol-9（2H）-ones as novel selective and orally bioavailable phosphodiesterase 5 inhibitors for the treatment of pulmonary arterial hypertension ［J］. J Med Chem， 2017， 60（15）： 6622-6637.

Zhao X， Kong Y， Li S， et al. A newly synthesized specific PDE5A inhibitor LW1646 attenuated lipid‐induced kidney injuries through inhibiting endoplasmic reticulum stress ［J］. The FASEB Journal， 2022， 36（S1）.

Wu D， Huang Y， Chen Y， et al. Optimization of chromeno［2，3- c］pyrrol-9（2 H）-ones as highly potent， selective， and orally bioavailable PDE5 inhibitors： structure-activity relationship， X-ray crystal structure， and pharmacodynamic effect on pulmonary arterial hypertension ［J］. J Med Chem， 2018， 61（18）： 8468-8473.

Martínez-Klimova E， Aparicio-Trejo OE， Tapia E， et al. Unilateral ureteral obstruction as a model to investigate fibrosis-attenuating treatments ［J］. Biomolecules， 2019， 9（4）： 141.

Ruiz-Ortega M， Rayego-Mateos S， Lamas S， et al. Targeting the progression of chronic kidney disease ［J］. Nat Rev Nephrol， 2020， 16（5）： 269-288.

Wetzl V， Schinner E， Kees F， et al. Differences in the renal antifibrotic cGMP/cGKI-dependent signaling of serelaxin， zaprinast， and their combination ［J］. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology， 2017， 390（9）： 939-948.

Zhu CY， Liu M， Liu YZ， et al. Preventive effect of phosphodiesterase 5 inhibitor tadalafil on experimental post-pyelonephritic renal injury in rats ［J］. J Surg Res， 2014， 186（1）： 253-261.

Cui W， Maimaitiyiming H， Qi X， et al. Increasing cGMP-dependent protein kinase activity attenuates unilateral ureteral obstruction-induced renal fibrosis ［J］. Am J Physiol Renal Physiol， 2014， 306（9）： F996-1007.

Vallée A， Lecarpentier Y. TGF-β in fibrosis by acting as a conductor for contractile properties of myofibroblasts ［J］. Cell & Bioscience， 2019， 9（1）： 98.

Scharenberg MA， Pippenger BE， Sack R， et al. TGF-β-induced differentiation into myofibroblasts involves specific regulation of two MKL1 isoforms ［J］. J Cell Sci， 2014， 127（Pt 5）： 1079-1091.

Rypdal KB， Erusappan PM， Melleby AO， et al. The extracellular matrix glycoprotein ADAMTSL2 is increased in heart failure and inhibits TGFβ signalling in cardiac fibroblasts ［J］. Scientific Reports， 2021， 11（1）： 19757.

Lamouille S， Xu J， Derynck R. Molecular mechanisms of epithelial-mesenchymal transition ［J］. Nat Rev Mol Cell Biol， 2014， 15（3）： 178-196.

Shu S， Wang H， Zhu J， et al. Reciprocal regulation between ER stress and autophagy in renal tubular fibrosis and apoptosis ［J］. Cell Death Dis， 2021， 12（11）： 1016.

Burman A， Tanjore H， Blackwell TS. Endoplasmic reticulum stress in pulmonary fibrosis ［J］. Matrix Biol， 2018， 68-69， 355-365.

Woll KA， Van Petegem F. Calcium-release channels： structure and function of IP（3） receptors and ryanodine receptors ［J］. Physiol Rev， 2022， 102（1）： 209-268.

Livingston MJ， Ding HF， Huang S， et al. Persistent activation of autophagy in kidney tubular cells promotes renal interstitial fibrosis during unilateral ureteral obstruction ［J］. Autophagy， 2016， 12（6）： 976-998.

Park JY， Yoo KD， Bae E， et al. Blockade of STAT3 signaling alleviates the progression of acute kidney injury to chronic kidney disease through antiapoptosis ［J］. Am J Physiol Renal Physiol， 2022， 322（5）： F553-F572.

Chen CM， Lin CY， Chung YP， et al. Protective effects of nootkatone on renal inflammation， apoptosis， and fibrosis in a unilateral ureteral obstructive mouse model ［J］. Nutrients， 2021， 13（11）： 3921.

董凤梅，韩凌. 鬼针草总黄酮调控PI3K/Akt/mTOR自噬通路对高血压大鼠心肌纤维化的影响［J］. 广东医学， 2023， 44（6）： 720-728.

Dong FM， Han L. Effects of total flavonoids of Stipium bidens bipinnata L on myocardial fibrosis inhypertensive rats by regulating autophagy pathway of PI3K/Akt/mTOR［J］. Guangdong Med ， 2023， 44（6）： 720-728.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

激活TGR5缓解肾缺血再灌注后肾脏纤维化损伤

喹吡罗诱导的慢性强迫症小鼠模型的改进

广州管圆线虫感染对不同宿主免疫系统的影响

血管平滑肌细胞自噬对小鼠主动脉夹层形成的影响

小鼠脂肪间充质肝细胞的分离培养及生物学特性分析