الإجهاد التأكسدي وإصابة نقص التروية/إعادة ضخ الدم في زراعة الكلى: التركيز على مرض التصلب الحديدي والميتوفاجي ومضادات الأكسدة الجديدة

خلاصة:على الرغم من التقدم التقني والدوائي فيدواء زراعة الكلى، قد يعاني بعض المرضىالمضاعفات الحادة بعد عملية الزرع. ومن الآليات المشاركة في هذه الظروف،إقفار/اعادة ضخ (I/R)إصابةقد يكون له دور فيزيولوجي مرضي أساسي لأنه أحد الأسباب الرئيسية لتأخر وظيفة الكسب غير المشروع (DGF)، وهو انتعاش بطيء لوظيفة الكلى مع الحاجة إلى غسيل الكلى (بشكل عام خلال الأسبوع الأول بعد الزرع). DGF له تأثير اجتماعي واقتصادي كبير لأنه يرتبط بالاستشفاء لفترة طويلة وتطور مضاعفات حادة (بما في ذلك الرفض الحاد). أثناء إصابة I/R، يلعب الإجهاد التأكسدي دورًا رئيسيًا في تنشيط العديد من المسارات بما في ذلكالحديدي، موت الخلايا الناجم عن الحديد والذي يتميز بتراكم الحديد والإفراط في بيروكسيد الدهون، والتخفيف من التآكل، وهو تدهور انتقائي للميتوكوندريا التالفة عن طريق الالتهام الذاتي. قد يسهم التصلب الحديدي في تلف الكلى، في حين يمكن أن يكون للميتوفاجي دور وقائي عن طريق الحد من إطلاق أنواع الأكسجين التفاعلية من الميتوكوندريا المختلة. قد يوفر الفهم العميق لكلا المسارين إمكانية تحديد مؤشرات حيوية جديدة غير جراحية للتشخيص المبكر لـ DGF وإدخال استراتيجيات دوائية جديدة قابلة للاستخدام سريريًا. في هذه المراجعة، نلخص جميع المعرفة ذات الصلة في هذا المجال ونناقش الاستراتيجيات الدوائية الحالية المضادة للأكسدة والتي يمكن أن تمثل، في المستقبل، علاجات محتملة لإصابة I/R.

الكلمات المفتاحية: نقص التروية / إصابة ضخه.الاكسدة; الحديدي.ميتوفاجي;زرع الكلى

انقر هنا للحصول على العشبية CISTANCHE للكلى

1 المقدمة

زرع الكلىيمثل الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة للعلاج ببدائل الكلى للمرضى الذين يعانون من الفشل الكلوي المزمن الذي لا رجعة فيه (مرض الكلى في نهاية المرحلة، المرحلة 5 من مرض الكلى المزمن) [1]. ومع ذلك، على الرغم من التقدم التقني والصيدلاني المستمر في طب زراعة الأعضاء، فإن بعض المرضى يصابون بمضاعفات حادة مبكرة بعد عملية الزرع ويعانون من تعافي بطيء لوظيفة الكلى مع الحاجة إلى غسيل الكلى (بشكل عام خلال الأسبوع الأول بعد عملية الزرع). هذه الحالة السريرية، وهي وظيفة الكسب غير المشروع المتأخر (DGF)، لها تأثير اجتماعي واقتصادي كبير لأنها ترتبط بالاستشفاء لفترات طويلة [2]، والأساليب الدوائية المتعددة (خاصة في وجود رفض مصاحب للطعم الحاد المصاحب) [3]، و بقاء الكسب غير المشروع أقصر [4]

خطر DGF أعلى في عضو معينبرامج زراعة الأعضاء باستخدام الكلىمن المتبرعين غير النابضين، وكبار السن، والمصابين بأمراض متعددة (على سبيل المثال، مرض السكري وارتفاع ضغط الدم)، والمتلقين الذين يعانون من فشل سابق في الطعم الخيفي و/أو جميع الأشخاص الحساسين، والأعضاء المتضررة بسبب إصابة الكلى الحادة ووقت نقص التروية البارد المطول [5،6]

على وجه الخصوص، خلال نقص التروية، قد يؤدي الانخفاض الكبير في إمدادات الأكسجين وما يترتب على ذلك من تحول خلوي من التمثيل الغذائي الهوائي إلى التمثيل الغذائي اللاهوائي، إلى انخفاض معدل إنتاج ATP [7] ويسبب تراكم اللاكتات (مما يؤدي إلى الحماض). وبالتالي، يمكن أن تصبح مضخات Na+/K+ ATPases وNa+/H+ وCa2+-ATPase غير فعالة، ويتراكم الصوديوم والهيدروجين والكالسيوم في السيتوبلازم مع ما يترتب على ذلك من فرط الأسمولية، وارتفاع في نقل الماء عبر أغشية الخلايا، و تورم الخلايا [8].

أثناء ضخه، قد تحدث زيادة سريعة في الأكسجين ودرجة الحموضة الطبيعيةتعزيز الكالسيوم عصاري خلويتركيز تنشيط بروتياز السيستين (على سبيل المثال، كالبينس، كاسباسيس) وتحفيز مسار موت الخلايا المبرمج. علاوة على ذلك، يحفز الحمل الزائد للكالسيوم فتح المسام الانتقالية لنفاذية الميتوكوندريا (mPTP) التي تسمح بإطلاق مواد مثل السيتوكروم C والسكسينات والحمض النووي للميتوكوندريا والتي يمكن أن تحفز موت الخلايا من خلال موت الخلايا المبرمج والنخر وتكون بمثابة أنماط جزيئية مرتبطة بالخطر/الضرر. (DAMP) يعزز تنشيط كل من المناعة الفطرية والتكيفية [9-11]. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي هذه الآليات إلى التليف الخلالي التدريجي [12-14].

علاوة على ذلك، قد يحدث الإفراط في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) بعد نقص التروية/إعادة التروية (I/R) عن طريق إلغاء تنظيم العديد من الإنزيمات القادرة على تقليل الأكسجين الجزيئي الذي يشكل الأكسيد الفائق و/أو بيروكسيد الهيدروجين مثل أوكسيديز NADPH، وسينسيز أكسيد النيتريك (NOS). )، وسلسلة نقل الإلكترون الميتوكوندريا، وأكسيدوريدوكتاس الزانثين (XOR).

XOR عبارة عن إنزيم موليبدوفلافون معقد يتحكم في خطوة الحد من معدل تقويض البيورين ويوجد في شكلين قابلين للتحويل، نازعة هيدروجين الزانثين (XDH) وأكسيداز الزانثين (XO). يفضل أن يستخدم XDH NAD+ كمستقبل للإلكترون، بينما يستخدم XO O2 كمستقبل للإلكترون الطرفي وبالتالي يُظهر القدرة على توليد ROS [15]. يحول هذا الإنزيم الهيبوكسانثين إلى أكسيد الزانثين الفائق (O2 -) وبيروكسيد الهيدروجين (H2O2) اللذين يلعبان دورًا مهمًا في التوسط في تجنيد و/أو تنشيط كريات الدم البيضاء التي تنظم تلف الأنسجة [16].

بالإضافة إلى ذلك، فإن أكاسيداز NADPH، وهي مجمعات متعددة القسيمات تولد الأكسيد الفائق أو H2O2، وتتكون من سبعة أفراد من العائلة (NOX1–5، DUOX1–2) [17]، متورطة في إنتاج ROS بعد I / R. تستخدم إنزيمات أكاسيد النيتروجين الأكسجين كمستقبل نهائي للإلكترون عبر مجموعات NADPH، وFAD، والهيم. تنتج إنزيمات DUOX في الغالب بيروكسيد الهيدروجين مع أكاسيد النيتروجين -4، بينما تنتج نظائر إنزيمات أكاسيد النيتروجين المتبقية إلى حد كبير أكسيد فائق. أكاسيد النيتروجين غير نشطة بشكل أساسي وتتطلب تحفيز الخلايا للانتقال إلى الغشاء وتوليد ROS [16]. في I/R قد يتم تنشيط هذا المركب الأنزيمي بواسطة العديد من الوسائط الكيميائية التي يتم إنتاجها وإطلاقها بواسطة الخلايا، مثل عامل تثبيط نقص الأكسجة -1 (HIF-1 ) [18]، فسفوليباز A2 [19]، حمض الأراكيدونيك [20]، النظام المكمل [21]، السيتوكينات مثل TNF- و IL-1 من الخلايا البلعمية والخلايا البدينة [22].

مصدر آخر لـ ROS هو NOS غير المنفصل الذي ينتج أكسيد النيتريك (NO) عن طريق تحويل L-arginine إلى L-citrulline باستخدام NADPH كركيزة مختزلة ورباعي هيدروبيوبترين (BH4) كعامل مساعد حساس للأكسدة والاختزال. قد يتحول هذا الإنزيم، في ظل ظروف نقص الأكسجين، إلى إنزيم مولد للأكسجين بسبب انخفاض تركيز BH4، مما يزيد من الضرر التأكسدي [23].

علاوة على ذلك، تساهم الميتوكوندريا، وهي العضيات التي تولد معظم الطاقة الكيميائية اللازمة لتشغيل الخلية، في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية من خلال التخفيض غير المتساوي للأكسجين بشكل رئيسي عن طريق تسرب الإلكترونات في المركب I و-ketoglutarate dehydrogenase [24].

أثناء نقص التروية، يؤدي تغيير بنية الميتوكوندريا، وارتفاع نسبة NADH/NAD+، وتراكم مستقلب دورة حمض الستريك إلى تفاقم هذه العملية [25،26].

يلعب الإجهاد التأكسدي دورًا رئيسيًا في تلف الأعضاء بعد I / R عن طريق تنشيط الخلايا الحديدية، وهو موت الخلايا الناجم عن الحديد والذي يتميز بتراكم الحديد، والإفراط في ROS، ومنتجات بيروكسيد الدهون، والتأكل، والتحلل الانتقائي للميتوكوندريا التالفة عن طريق الالتهام الذاتي.

2. التصلب الحديدي: دور في إصابة I/R لطعم الكلى

Ferroptosis هو شكل من أشكال موت الخلايا المنظم الناتج عن تراكم الحديد وبيروكسيد الدهون وتمزق غشاء البلازما اللاحق [27]. ويتميز بشكل رئيسي بما يلي: نواة تفتقر إلى تكاثف الكروماتين، والميتوكوندريا مع انخفاض حجمها وأعرافها، وتضخم الخلايا بشكل كبير، وتمزق غشاء البلازما [28،29].

في سياق I / R الكلوي، قد يؤدي تراكم الحديد، من خلال تفاعل الفنتون، إلى توليد كمية كبيرة من ROS (تزداد أيضًا بسبب خلل الميتوكوندريا المصاحب ونشاط عائلة أكاسيد النيتروجين) التي يمكن أن تعزز بشدة الإجهاد التأكسدي داخل الخلايا وبيروكسيد الدهون (شكل 1)

الشكل 1. التمثيل التخطيطي لآليات الحديدي والتخفيف من الإصابة بنقص تروية الكلى/ضخه (I/R). أثناء I / R تساهم العديد من المسارات في الإصابة بالحديد: (1) الإفراط في إنتاج ROS بواسطة NADPH أوكسيديز (NOX)، وسينسيز أكسيد النيتريك (NOS)، وأكسيدوريدوكتيز الزانثين (XOR)، والميتوكوندريا يعزز بيروكسيد الدهون وتمزق الغشاء البلازمي؛ (2) انخفاض محتوى الجلوتاثيون (GSH) يمنع نشاط الجلوتاثيون بيروكسيديز 4 (GPX4) وعمله الوقائي ضد بيروكسيد الدهون الغشائية؛ (3) يمكن أن يؤدي I/R إلى تحفيز بلعمة الفيريتين بشكل غير مباشر مما يتسبب في تدهور الفيريتين داخل الخلايا، وزيادة تجمع الحديد القابل للالتصاق داخل الخلايا. يتم تنشيط Mitophagy في I / R من خلال كل من الآليات المعتمدة على اليوبيكويتين والمستقلة عن اليوبيكويتين ويبدو أن لها دور وقائي في إصابة I / R عن طريق تقليل إطلاق أنواع الأكسجين التفاعلية من الميتوكوندريا المختلة وظيفياً. في الظروف الفسيولوجية، يتم استيراد PINK1 إلى الميتوكوندريا حيث يتم تقطيعه بواسطة بروتياز السيرين داخل الغشاء البريسيلين المرتبط بالشبه المعيني (PARL) ويتحلل في النهاية. عندما تتضرر الميتوكوندريا وتفقد إمكاناتها الغشائية، يتراكم PINK1 على الغشاء الخارجي للميتوكوندريا (MOM) ويقوم بتجنيد باركين. ينشر باركين العديد من ركائز الميتوكوندريا في كل مكان مثل بروتين قناة انتقائية الأنيون المعتمد على الجهد (VDAC) والبروتين الشبيه بالداينامين (DRP1). يمكن لهذه البروتينات المنتشرة في كل مكان تجنيد مستقبلات الميتوفاجي (مثل optineurin، p62) التي تربط الميتوكوندريا بالتوباجوسومات من خلال التفاعل مع LC3. يؤدي هذا إلى ابتلاع الالتهام الذاتي للعضية اللازمة لتدهورها. يتم تنظيم الآلية المستقلة عن اليوبيكويتين بواسطة مستقبلات التخفيف التي تتمركز على MOM، مثل البروتين التفاعلي BCL2 3 (BNIP3)، وBNIP3-like (BNIP3L/NIX)، ومجال FUN14 الذي يحتوي على 1 (FUNDC1). تعمل هذه البروتينات على ربط الميتوكوندريا بالجسيمات البلعمية الذاتية من خلال التفاعل المباشر مع LC3.

هناك مساران قد يؤديان إلى الإصابة بمرض التصلب الحديدي: المسار الخارجي والجوهري [27]. يبدأ المسار الخارجي من خلال تثبيط مبادل السيستين/الغلوتامات في الغشاء، أي نظام XC، الذي يتوسط دخول السيستين إلى الخلايا، والذي يستخدم لتخليق الجلوتاثيون (GSH) [30]، وهو عامل مساعد يستخدمه الجلوتاثيون بيروكسيديز 4 (GPX4) للقضاء على بيروكسيد الدهون في أغشية الخلايا. ولذلك، فإن تثبيط نظام XC يقلل بشكل غير مباشر من نشاط GPX4 مع ما يترتب على ذلك من تراكم بيروكسيدات الدهون القاتلة وتحريض الإصابة بالحديد. العديد من العوامل مثل الإيلاستين، والسلفاسالازين، والسرافينيب، عن طريق حجب نظام XC، قادرة على إثارة التصلب الحديدي من خلال هذه الآلية.

يتم تحفيز المسار الداخلي بشكل أساسي عن طريق الأدوية أو مثبطات الجزيئات الصغيرة مثل RSL3 وML162 وML210 وFIN56 وFINO2 والتي يمكن أن تمنع نشاط GPX4 بشكل مباشر أو غير مباشر [31]. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للجزيئات التي تنظم امتصاص الحديد وتخزينه واستخدامه (مثل الفيريتين، والترانسفيرين، واللاكتوترانسفيرين) أن تؤثر على التصلب الحديدي عن طريق زيادة مستويات الحديد المتغير (مصدر الحديد الحر الذي كان متاحًا نسبيًا لتفاعل الفنتون) في الخلية [32 ]. الترانسفيرين واللاكتوترانسفيرين هما بروتينان مسؤولان عن نقل الحديد، حيث يرتبطان بمستقبلاتهما، ويتوسطان في استيراد الحديد إلى السيتوبلازم. الفيريتين هو بروتين تخزين الحديد داخل الخلايا والذي يمكن أن يتحلل بواسطة الليزوزومات في عملية تسمى بلع الفيريتين ويزيد من مستويات الحديد الحر وبالتالي يعزز الإصابة بالتصلب الحديدي [33] (الشكل 1).

على النقيض من ذلك، تمنع الأنظمة الأنزيمية وغير الأنزيمية (CoQ10، وفيتامين E، والفيروستاتين، والليبروكستاتين)، جنبًا إلى جنب مع أنظمة إصلاح الأغشية، بيروكسيد الدهون وتحمي الخلايا من الإصابة بالحديد [34-37].

أفادت الدراسات الحديثة أن مرض الخلايا الحديدية قد يكون متورطًا في المسار الفيزيولوجي المرضي المرتبط بإصابة I / R [29،38].

سو وآخرون. [39] أظهر أن البانيكسين 1، وهي قناة غشائية تشارك في تنظيم إطلاق ATP كجزيء DAMP قادر على تنشيط موت الخلايا المبرمج أو إشارات الالتهام الذاتي في الظروف المؤكسدة [40،41]، قد ينشط التصلب الحديدي في نموذج فأر لإصابة I / R الكلوية [39] 39]. يرتبط خروج جين panx1 في الفئران المعرضة لـ I / R بزيادة أقل في الكرياتينين في المصل وانخفاض موت الخلايا الأنبوبية مع انخفاض بيروكسيد الدهون مقارنة بالفئران من النوع البري. يبدو أن هذا التأثير الوقائي يتوسط من خلال تعطيل مسار MAPK / ERK والتنظيم الأعلى لجين الهيم أوكسجيناز المضاد للأكسدة -1 (H O -1).

يمكن أيضًا ممارسة التأثيرات الوقائية المضادة لمرض التصلب الحديدي من خلال نشاط مُعزز تجديد الكبد (ALR)، وهو إنزيم أوكسيديز سلفهيدريل المتمركز في الفضاء بين الغشائي للميتوكوندريا. يشارك هذا الإنزيم في "نظام ترحيل ثنائي الكبريتيد" الذي يتوسط استيراد البروتينات إلى الفضاء بين الغشائي [42] وله خصائص مضادة للموت المبرمج ومضادة للأكسدة. تمت زيادة تعبير ALR بشكل ملحوظ في الجرذان الإقفارية وإدارة ALR البشري المؤتلف، من خلال تعزيز تكاثر الخلايا الأنبوبية الكلوية وتخفيف موت الخلايا المبرمج للخلايا الأنبوبية، مما يقلل بشكل فعال من الإصابة الأنبوبية ويخفف من ضعف وظيفة الكلى [43،44].

يمكن أيضًا التوسط في الدور الوقائي لـ ALR في التصلب الحديدي من خلال تقليل مستويات ROS عبر تفاعله مع نظام GSH-GPX4 [45] ومن خلال تعزيز إزالة الميتوكوندريا التالفة (آلية تسمى mitophagy) [46].

لذلك، قد يمثل تنشيط ALR استراتيجية علاجية وقائية مستقبلية محتملة للإصابة بالطعم الخيفي الناجم عن I / R.

3. ميتوفاجي: لاعب آخر في إصابة I/R لطعم الكلى

الميتوكوندريا التالفة أو المختلة وظيفيا تلحق الضرر بالخلية عن طريق إنتاج كمية كبيرة من ROS وإطلاق العوامل المؤيدة للاستماتة. وبالتالي، فإن إزالة هذه العضيات في الوقت المناسب أمر بالغ الأهمية لتحقيق التوازن الخلوي والقدرة على البقاء [47].

Mitophagy هي آلية التحلل الانتقائي للميتوكوندريا التالفة عن طريق الالتهام الذاتي [48] الذي يتم تنفيذه بواسطة مسار يعتمد على اليوبيكويتين ومستقل عنه. يتم تنظيم الأول بواسطة مسار باركين كيناز 1 (PINK1) الناجم عن PTEN. PINK1 عبارة عن سيرين / ثريونين كيناز الميتوكوندريا وباركين هو ليجاز يوبيكويتين E3 عصاري خلوي. في الظروف الفسيولوجية، يتم استيراد PINK1 إلى الميتوكوندريا حيث يتم تقطيعه بواسطة بروتياز السيرين داخل الغشاء البريسينيلين المرتبط بالشبه المعيني (PARL) ويتحلل في النهاية [49]. عندما تتضرر الميتوكوندريا وتفقد إمكاناتها الغشائية، يتم إعاقة استيراد PINK1 مما يؤدي إلى تراكم هذا الكيناز في الغشاء الخارجي للميتوكوندريا (MOM). بعد ذلك، يقوم PINK1 بتجنيد باركين وتنشيط نشاط الليغاز الخاص به [50]. ينشر باركين العديد من ركائز الميتوكوندريا في كل مكان مثل ميتوفوسين 2 (Mfn2)، وبروتين قناة انتقائية الأنيون المعتمد على الجهد (VDAC)، والبروتين الشبيه بالداينامين (DRP1). يمكن لهذه البروتينات المنتشرة في كل مكان تجنيد مستقبلات البلعمة (مثل optineurin، p62، NBR1) التي تربط الميتوكوندريا بالجسيمات البلعمية الذاتية من خلال التفاعل مع LC3. يؤدي هذا إلى ابتلاع الالتهام الذاتي للعضية اللازمة لتدهورها [49،51].

يتم تنظيم الآلية المستقلة عن اليوبيكويتين بواسطة مستقبلات التخفيف التي تتمركز على MOM مثل البروتين التفاعلي BCL2 3 (BNIP3)، BNIP3-like (BNIP3L/NIX)، ومجال FUN14 الذي يحتوي على 1 (FUNDC1) [52،53] . تعمل هذه البروتينات على ربط الميتوكوندريا بالجسيمات البلعمية الذاتية من خلال التفاعل المباشر مع LC3 [54] (الشكل 1).

يتم تنظيم الميتوفاجي أيضًا بواسطة البروتينات التي تشارك في آليات اندماج وانشطار هذه العضيات. يؤدي الاندماج إلى تكوين ميتوكوندريا واحدة من هياكل مستقلة سابقًا [55]، مما يؤدي إلى توليد شبكات ذات أغشية مستمرة وتجويف مصفوفي [56]. ينتج الانشطار عضية ابنة واحدة أو أكثر، وفي حالة انخفاض إمكانات غشاء الميتوكوندريا، يتم فصل هذه العضية للتخلص منها عن طريق الالتهام الذاتي [56].

يبدو أن تنسيق الانشطار/الانصهار والتخفيف من التآكل يتم بوساطة FUNDC1. في الظروف الفسيولوجية، يقوم هذا المستقبل بتثبيت ضمور العصب البصري GTPases المرتبط بالدينامينات 1 (OPA1) باتجاه السطح الداخلي للـ MOM. استجابةً لإجهاد الميتوكوندريا، فإن تفكيك مجمع FUNDC1-OPA1 وتوظيف Drp1 يعزز انشطار الميتوكوندريا وميتوفاجي [57].

قد تلعب آلية الالتهام الذاتي المعقدة والرائعة متعددة العوامل دورًا وقائيًا في الطعوم التي تخضع لإصابة I / R. أدى نقص BNIP3 أو Pink1 و/أو باركين في نماذج الفئران المصابة بإصابة I/R الكلوية إلى زيادة إنتاج ROS، وموت الخلايا المبرمج، والالتهاب الأنبوبي الخلالي [58-61]. تم الحصول على نفس التأثيرات من خلال قمع سلسلة الميتوفاجيك من خلال العمل على البروتينات التي تنظم الانشطار (على سبيل المثال، Drp1) أو الاندماج (على سبيل المثال، OPA1) [62،63]. تمت ملاحظة التأثيرات الوقائية للتخفيف من البلعمة على الكلى التي تتعرض لإصابة I / R بعد الشرط المسبق الإقفاري [64]، وهي فترة قصيرة من إعادة ضخ الدم بنقص التروية غير المميتة التي تحمي الأعضاء الصلبة من إصابة I / R الممتدة اللاحقة [65]. أدى تنظيم عملية التخفيف من خلال مسار PINK 1- باركين إلى تحسين وظيفة الميتوكوندريا وتقليل إنتاج ROS وتعزيز بقاء الخلية [64]. تشير كل هذه النتائج إلى أن التخفيف، والحفاظ على جودة الميتوكوندريا وبقاء الخلايا الأنبوبية، يمكن أن يمثل آلية وقائية قيمة ضد إصابة I / R التي ينبغي تعزيزها عن طريق التدخلات الدوائية.

الخدمة الداعمة لشركة Wecistanche - أكبر مصدر للسيستانش في الصين:

البريد الإلكتروني:wallence.suen@wecistanche.com

واتساب/هاتف:+86 15292862950

تسوق لمزيد من تفاصيل المواصفات:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop

احصل على مستخلص السيستانش العضوي الطبيعي الذي يحتوي على 25% من الإكيناكوسيد و9% من الأكتيوسايد للكلى.