Cistanche Research: العوامل الوراثية اللاجينية للفوسفاتيز القلوية في أمراض الكلى المزمنة ، الجزء 2

انقرهناللجزء 1

اللائحة الخارجيةالفوسفاتيز القلوية

تمت صياغة مصطلح Epigenotype في عام 1942 من قبل Waddington الذي خلص إلى أن بين النمط الوراثي والنمط الظاهري تكمن مجموعة كاملة من عمليات التنمية '[84]. التعريف الحديث لـعلم التخلقيتضمن تعديلات على الحمض النووي والبروتينات المرتبطة به ، ولا تتضمن تغييرات في تسلسل الحمض النووي الأساسي ، والتي تتأثر بالبيئة ويتم الحفاظ عليها أثناء انقسام الخلية التي تسبب تغيرات مستقرة في التعبير الجيني [85 &]. الرئيسيةجينيالعوامل هي مثيلة الحمض النووي ، والتغيرات اللاحقة للترجمة للهيستونات ، وهيكل الكروماتين عالي الترتيب. تؤثر التعديلات اللاحقة للترجمة للهيستونات على بنية الكروماتين ، وإمكانية الوصول ، وتوظيف آلات النسخ لتحديد ما إذا كانت الجينات تعمل أم لا. هذه التعديلات الديناميكية تنسق الاستجابات الخلوية للمنبهات البيئية أو التنموية أو الأيضية من خلال تعديل الترنسكربيتوم. لكن،علم التخلقيمكن أن يكون أساس التعبير الجيني غير المنظم في حالات المرض بما في ذلك السرطان [86] والعمليات الالتهابية المرضية [87]. الإنزيمات أو البروتينات التي تولد أو تتفاعل معهاجينييمكن تصنيف التعديلات على أنها كتّاب أو ممحاة أو قراء ، اعتمادًا على ما إذا كانت تضيف أو تزيل أو تتعرف على تعديل ما بعد الترجمة (الشكل 3).

الشكل 3. يتكون الكروماتين من الحمض النووي والبروتينات التي تولد هيكلًا مضغوطًا مهمًا لتعبئة واستقرار الكروموسومات حقيقية النواة. مكونات البروتين الأساسية هي الهستونات ، والتي حولها يتم لف الحمض النووي لتشكيل جسيم نووي.علم التخلقيتضمن تعديلات تساهمية للكروماتين لا تؤثر على تسلسل الحمض النووي الأساسي. تؤثر التعديلات التساهمية على الكروماتين على كل من بنية الكروماتين وتوظيف مجمعات النسخ التي ، في الواقع ، تعمل على تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها. هذه ديناميكيةجينييتم إجراء التعديلات عن طريق إضافة (كتابة) وإزالة (محو) التعديلات اللاحقة للترجمة ، متبوعة بـ "القراءة" ، والتي تملي التعبير الجيني والاستجابة المظهرية النهائية.

هيستون أستلة

يرتبط أستيل هيستون ببنية كروماتين مفتوحة وإمكانية الوصول لربط عامل النسخ والنسخ النشط [88 &]. هيستون لتأثيرات الأستلةقلويتعبير الفوسفاتيز. تعمل مثبطات هيستون ديستيلاز (HDACi) على زيادة أستلة الكروماتين. في المختبر ، والتعبير الناجم عن HDACiقلويالفوسفاتيز-L عزز التمايز العظمي للخلايا الجذعية اللحمية البشرية [89]. ميكانيكيًا ، ارتبط أسيتيل الهيستون بتنظيم البروتينات المكونة للعظام ، وإشارات WNT ، وتحريض RUNX2 [90]. ما إذا كان acetylation يؤثر بشكل مباشر على المروجينقلويالفوسفاتيز-L التعبير هو مجال البحث المستمر.

أظهرت دراسات مثيلة الحمض النووي أنقلويالفوسفاتيز-L المروج A1E ميثيل بدرجة عالية [91]. Delgado-Calle et al. [92] ، أظهر أن مثيلة الحمض النووي لها دور مهم في تعديلقلويالفوسفاتيزالتعبير في خلايا شبيهة بالخلايا البشرية. أظهروا علاقة عكسية بين حالة المثيلة لجزيرة CpG الممتدة من -579 إلى -836 نقطة أساسقلويالفوسفاتيزبما في ذلك منطقة المروج ، مما يعني ذلكجينيالتنظيم عن طريق إزالة ميثيل الحمض النووي يعزز بقوةقلويالفوسفاتيزالتعبير والنشاط [92]. في VSMC ، تعدل كل من البلورات النانوية الفوسفاتية وهيدروكسيباتيت مثيلة الحمض النووي ، مما يؤدي إلى زيادة نشاط الفوسفاتاز القلوي وتحريض النمط الظاهري الشبيه ببرومة العظم [93،94]

يمكن أن يتجنب Cistanche مرض الكلى المزمن.

MicroRNAs

RNAs طويلة غير مشفرة وmicroRNAsهي أيضا المفتاحجينيالعوامل التي تشارك في تنظيم الجينات بعد النسخ [77،95 &]. الmicroRNAsهي جزيئات صغيرة من الحمض النووي الريبي أحادية الشريطة غير مشفرة ، حوالي 18-25 نيوكليوتيد ، والتي تمنع تخليق البروتين عن طريق الارتباط 30- بالمنطقة غير المترجمة من الرنا المرسال لمنع ترجمة البروتين و / أو تعديل استقرار الرنا المرسال. تم تقدير ، من خلال التنبؤات الحسابية ، أن أكثر من 50 في المائة من جميع جينات ترميز البروتين البشري يمكن تنظيمها بواسطةmicroRNAs[96]. تنظيم العظامmicroRNAsتلعب دورًا رئيسيًا في التمايز العظمي ومسارات الإشارات المشاركة في تكون العظم [77،95 &، 97،98]. يتم تقليل عوامل النسخ الرئيسية Runx2 و Osx بواسطة العديدmicroRNAsفي الخلايا اللحمية متعددة القدرات لقمع النمط الظاهري للعظام في الخلايا والأنسجة غير العظمية [77،99].

بعضmicroRNAsتم اكتشاف أنها تثبط وتعزز مسارات إشارات مميزة تتعلق بالتمايز العظمي [95 & ، 100 &]. انخفاض تعبير mRNA للكولاجين 1 ،قلويالفوسفاتيز، و osteocalcin أثناء الإفراط في التعبير عن miR - 375 ، مما يشير إلى أن miR -375 يمكن أن يمنع التمايز العظمي من خلال استهداف Runx2 [101]. تم الإبلاغ أيضًا عن أن الإفراط في التعبير عن miR -133 a -5 p يمنعقلويالفوسفاتيزالتعبير والتمعدن من خلال استهداف Runx2 [102]. لي وآخرون. [103] ، أظهر أن miR -216 تعزيز تمايز بانيات العظم وتعزيز تكوين العظام.

تستهدف التدخلات الوراثية الصيدلانيةالفوسفاتيز القلوية

MicroRNAs

نظرًا للتعبير في كل مكان عن الفوسفاتيز القلوي ، ودوره المركزي في التمعدن الحيوي ، وارتفاع معدل حدوثتكلس الأوعية الدمويةفي المرضى الذين يعانون منمزمنالكلىمرض، فمن المعقول أن تستكشف علم الأدويةجينيتعديل الفوسفاتيز القلوي كإجراء علاجي محتمل يهدف إلى الوقاية من مضاعفات القلب والأوعية الدموية فيمزمنالكلىمرض[9 و]. تشير الأدلة الحديثة إلى ذلكmicroRNAsيتم تحريرها فيمزمنالكلىمرض- اضطرابات المعادن والعظام [104]. تدعم الدراسات التجريبية مفهوم أنmicroRNAsهي أهداف محتملة للتحسينتكلس الأوعية الدموية[100 &]. وفقًا لإصدار miRBase 22 ، تسلسل 2656 بشريًا ناضجًاmicroRNAsتم فهرستها حتى الآن [105]. ومن ثم ، فإن تضمين معظمmicroRNAsالتي تم التحقيق فيها على مر السنين في هذا الاستعراض. ومع ذلك ، توضح البيانات الحديثة أن تكلس الأبهر الناجم عن الفوسفات يؤدي إلى تعديل miRNA من خلال تنظيم miR -200 c و miR -155 و miR -322 ، بينما miR -708 و miR {{ تم إلغاء تنظيم 5}} [106 &]. آخرmicroRNAsالتي تشارك فيهاتكلس الأوعية الدموية، وبالتالي فإن أهداف العلاج المحتملة هي miR -29 a / b، miR -30 d / e، miR -125 b، miR -135 a، miR -143، miR -145 و miR -204 و miR223 و miR -762 [107]. تستهدف معظم هذه الرنا الميكروية عاملي النسخ الرئيسيين Runx2 و Osx اللذين يؤثران على نشاط إنزيم الفوسفاتاز القلوي والتمعدن الحيوي. مما لا شك فيه،microRNAsلها دور رئيسي في تنظيم تطورتكلس الأوعية الدموية؛ ومع ذلك ، فإن وفرة عالية منmicroRNAsيتطلب دراسات واسعة النطاق على نطاق الإبيجينوم للاستفادة الكاملة من إمكاناتجينيتنظيم من قبلmicroRNAsلمقاربات علاجية جديدة للتحسينتكلس الأوعية الدموية.

Bromodomain والتثبيط الطرفي الإضافي Bromodomain والبروتينات الطرفية الإضافية (BET) BRD2 و BRD3 و BRD4 و BRDT عبارة عن قارئات للكروماتين لا تربط فقط ليسين الأسيتيل على ذيول الهيستون وعوامل النسخ عبر برومودومين 1 و 2 ولكن أيضًا تجنيد آلات النسخ لتنظيم التعبير الجيني [108]. تمنع مثبطات BET (BETi) تفاعل بروتينات BET مع هيستونات الأسيتيل أو عوامل النسخ للتأثير على التعبير عن الجينات المستهدفة [88 &].أبابيتالونهو BETi متاح شفويا في التطوير السريري لعلاجالقلب والأوعية الدموية مرض. يربط بشكل تفضيلي البرومودومين 2 في بروتينات BET (الشكل 4) ، مما يميزه عن pan-BETi الذي يستهدف نطاقات البرومودوم 1 و 2 مع تقارب متساوٍ [109]. في التجارب السريرية ،ابابتالونخفض العلاج الأحداث القلبية العكسية الرئيسية (MACE) في المرضى الذين يعانون منالقلب والأوعية الدمويةمرضوكان مرتبطًا بالحد من المخاطر النسبية بنسبة 44 بالمائة بالإضافة إلى مستوى الرعاية [110 &]. ارتبط تقليل MACE حسب الأبجدية وحدها مع تقليل الفوسفاتاز القلوي في الدم ، بغض النظر عن عوامل الخطر القلبية الوعائية التقليدية والالتهابات [111 &]. أظهرت الدراسات أن هذا الدواء يعدل بشكل متزامن عوامل تعزز استقرار اللويحات المتصلبة العصيدية وتقليل MACE. زاد كوليسترول البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL) [110 & ، 112] ، بينما تم قمع الشلال التكميلي ورد فعل الطور الحاد ووسائط التهاب الأوعية الدموية [113،114].

الشكل 4. أستلة الكروماتين هو تعديل جيني مرتبط ببنية كروماتين مفتوحة ونسخ نشط. البرومودومين والبروتينات الطرفية الإضافية عبارة عن `` قارئات لكروماتين '' تربط ليسين الأسيتيل على الهستونات أو عوامل النسخ عبر اثنين من النطاقات الترادفية 1 و 2 وتوظف آلات النسخ (مثل عامل استطالة النسخ الإيجابي و RNA polymerase II) لدفع التعبير عن البرومودومين والحساسية الطرفية الإضافية الجينات.أبابيتالونهو مثبط جزيء صغير متاح عن طريق الفم من البرومودومين والبرومودومات الطرفية الإضافية التي تتسبب في إطلاق البرومودومين والبروتين الطرفي الإضافي من الكروماتين ، ونتيجة لذلك ، يتم تقليل تنظيم البرومودومين والنسخ الجيني الحساس الإضافي.أبابيتالونيستهدف بشكل تفضيلي البرومودومين 2 (تمثله الهالة الصفراء) ، وهي خاصية تميزه عن البرومودومين ومثبطات الطرفية الإضافية التي تربط البرومودومين 1 و 2 مع تقارب متساوٍ.

فيمزمنالكلىمرضالمرضى الذين لديهم تاريخالقلب والأوعية الدمويةمرضتحسن العلاج الأبجدي وحدهوظائف الكلىوانخفاض مستويات الفوسفاتيز القلوية المنتشرة [115]. ميكانيكياابابتالونخاضع للتنظيمقلويالفوسفاتيزالتعبير في خلايا الكبد البشرية الأولية و VSMC ، ونتيجة لذلك ، قلل من مستويات بروتين فوسفاتيز TNalkaline والنشاط الأنزيمي. مثبطات الجزيئات الصغيرةقلويالفوسفاتيزتم تقييمها كعلاج لتكلس الأوعية الدموية[14] ، ومع ذلك ،ابابتالونقد يكون أول جزيء في المرحلة السريرية يتم تعديلهقلويالفوسفاتيزإنتاج. في المختبر،ابابتالونعارض تكلس VSMCs المستزرعة في ظروف تكون العظم من خلالجينيآلية تنطوي على BRD4 التي تمنع تحريض الجينات الأولية ، بما في ذلك RUNX2 والقلويةالفوسفاتيز[116& ].

جرعة واحدة منابابتالونفيمزمن الكلىمرضأدت المرحلة 4-5 من المرضى بسرعة إلى تقليل العديد من السيتوكينات الالتهابية ، بما في ذلك IL -6 [2]. في نفس الدراسة ، تنبأ التنميط البروتيني لأكثر من 1300 بروتين بلازما بتنشيط العديد من المسارات المناعية والالتهابية في المرضى الذين يعانون من ضعف.الكلىوظيفة، بما في ذلك العامل النووي kB (NF-kB) ، IL -6 ، أو إشارات بروتين العظام. تم تقليل تنظيم هذه المسارات الكنسية بجرعة واحدة من أبابيتالون ، مما سيؤثر بشكل إيجابي على تطور القصور الكلوي وما يرتبط به منتكلس الأوعية الدموية.

يمكن أن تتحسن الحالةوظائف الكلى.

البرومودومين والتثبيط الطرفي الإضافي في اضطرابات العظام الأيضية: الآثار المترتبة على الحثل العظمي الكلوي

أظهرت النماذج قبل السريرية المميزة لأمراض العظام الأيضية أن BETi لا يقلل من بنية العظام أو الخصائص الميكانيكية ، وبدلاً من ذلك قد يزيد حجم العظام ويعيد القوة الميكانيكية [117-120]. تظهر هذه الدراسات أن التأثيرات المفيدة لـ BETi على اضطرابات العظام تنبع أيضًا من التأثيرات المضادة للالتهاباتجينيتعديل العوامل الرئيسية في إعادة تشكيل العظام ، بما في ذلك TN-قلويالفوسفاتيز. N-methyl pyrrolidone (NMP) هو سواغ دوائي معتمد من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية تم تحديده على أنه BETi نشط بيولوجيًا [121]. الدراسات التي أجريت على NMP في النماذج قبل السريرية لتنكس العظام قد وضعت BETi كإستراتيجية دوائية للوقاية أو العلاج من أمراض العظام التي تتميز بارتشاف العظم المفرط. أظهرت العديد من الدراسات أن BETi يقمع الاستجابات الالتهابية بوساطة TNFa و NF-kB [3،122-124]. عزز NMP نمو العظم المعدني الذي تم حظره بواسطة TNFa واستعاد التعبير المثبط لـ TNFa من الجينات الأساسية للعظم ، بما في ذلكقلويالفوسفاتيزو RUNX2 و SP7 / Osterix [125]. بالإضافة إلى ذلك ، عزز NMP تجديد العظام من خلال تعزيز إشارات BMP2 في بانيات العظم [126] وتثبيط تمايز ناقضات العظم لتخفيف ارتشاف العظم الناجم عن منشط مستقبلات NF-kB ligand [127]. وقد ثبت أن NMP يزيد من قابلية بانيات العظم أثناء نقص الأكسجة ويواجه نقص الأكسجة الناجم عن نقص الأكسجة في الجينات الرئيسية المشاركة في التمعدن ، بما في ذلكقلويالفوسفاتيز[128]. ميكانيكيًا ، كان علاج NMP وقائيًا في الحفاظ على تمايز بانيات العظم أثناء نقص الأكسجة جزئيًا عن طريق تثبيط إشارات NF-kB. حافظ NMP على كثافة المعادن في العظام ونوعية العظام في الفئران التي تم استئصال المبايض [121] ، مما أدى بشكل أساسي إلى التخفيف من هشاشة العظام الناجم عن استنفاد هرمون الاستروجين. تم التحقق من النتائج في دراسات مماثلة باستخدام N ، N-dimethylacetamide [127] ، أو BETi JQ1 الأكثر فاعلية ، حيث عكس العلاج فقدان العظام الناجم عن نقص هرمون الاستروجين [117]. تشير هذه البيانات إلى أن علاج BETi يمكن أن يزيد من كتلة العظام ويحسن دوران العظام في اضطرابات العظام الالتهابية وربما فيمزمنالكلىمرض.

استنتاج

تداول الفوسفاتيز القلوي هو علامة مخاطر قوية ومستقلة لالقلب والأوعية الدمويةمرضوالوفيات في عموم السكان ومزمنالكلىمرض. التعبير في كل مكان عن الفوسفاتيز القلوي ومشاركته في العديد من العمليات الفيزيولوجية المرضية المرتبطةالقلب والأوعية الدمويةمرض، أمراض العظام،مزمنالكلىمرضالتقدم ، والخلل المعرفي يجعلها مناسبة لعوامل متعددةجينيالتدخلات. نتائج إيجابية من الدراسات السريرية مع رواية BETiابابتالونتورط دور الفوسفاتيز القلوي كهدف جديد محتمل لعلاج القلب والأوعية الدموية. الدراسات التجريبية مع BET إضافية هي وmicroRNAsتشير إلى إمكانات علاجية أوسع لـجينيتعديل الفوسفاتيز القلوي. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد نهائي الفوسفاتيز القلوي كمستوى مستهدف للعلاج السريري ولتوضيح تأثير خفض الفوسفاتيز القلوي في الدم نحو مستويات أهداف محددة على النتائج السريرية.

شكر وتقدير

يتم دعم PM من قبل ALF لمنح منطقة O¨stergo¨tland ، السويد. KK-Z. مدعوم من NIDDK منح R {01- DK095668 و K 24- DK091419 بالإضافة إلى المنح الخيرية من السيد هارولد سيمونز والسيد لويس تشانغ والدكتور جوزيف لي و AVEO.

الدعم المالي والرعاية

لا أحد.

تضارب المصالح

MH عضو في المجلس الاستشاري الإكلينيكي للكلى لشركة Resverlogix Inc. وموظف في Diaverum Sweden، AB. وقد تلقى الاستشارات وتكريم المتحدثين من Resverlogix و Amgen. تستخدم DG و EK ees من Resverlogix. KK-Z. هو عضو في المجلس الاستشاري السريري للكلى في Resverlogix. ليس لدى PM أي تضارب في المصالح يتعلق بهذه المقالة.

المراجع والقراءة الموصى بها

1. Stenvinkel P، Larsson TE.فشل كلوي مزمن: نموذج سريري للشيخوخة المبكرة. أنا J الكلى ديس 2013 ؛ 62: 339–351.

2. Kooman JP ، Kotanko P ، Schols AM ، et al.فشل كلوي مزمنوالشيخوخة المبكرة. نات ريف نفرول 2014 ؛ 10: 732-742.

3. Wasiak S ، Tsujikawa LM ، Halliday C ، وآخرون. الاستفادة منابابتالونعلى بروتينات البلازما في أمراض الكلى. ممثل الكلى الدولي 2018 ؛ 3: 711-721.

4. ميلان J. Mammalianالفوسفاتيز القلوية: من علم الأحياء إلى تطبيقات في الطب والتكنولوجيا الحيوية. واينهايم: وايلي. 2006.

5. Buchet R ، Millan JL ، Magne D. وظائف متعددة الأنظمةالفوسفاتازات القلوية. طرق Mol Biol 2013 ؛ 1053: 27-51.

6. آنه دي جي ، إيدن إيه ، فارلي جونيور. الكمي للذوبان والهيكل العظميالفوسفاتيز القلوية، وغير قابلة للذوبانالفوسفاتيز القلويةأنشطة مرساة هيدروليز في مصل الإنسان. كلين شيم اكتا 2001 ؛ 311: 137-148.

7. آنه دي جي ، ديماي إتش بي ، هول إس إل ، فارلي جونيور. الهيكل العظميالفوسفاتيز القلويةيتم إطلاق النشاط بشكل أساسي من بانيات العظم البشرية في شكل غير قابل للذوبان ، ويتم تثبيط الإطلاق الصافي بواسطة الكالسيوم وعوامل نمو الهيكل العظمي. أنسجة كالسيف إنت 1998 ؛ 62: 332 - 340.

8. ماجنوسون بي ، شارب كاليفورنيا ، فارلي جونيور. توزيعات مختلفة من عظام الإنسانالفوسفاتيز القلويةالأشكال الإسوية في مقتطفات أنسجة العظام والمصل. كلين شيم اكتا 2002 ؛ 325: 59-70.