Buyrak rivojlanishida ona kasalligi va epigenetik tartibga solish

qo'shimcha ma'lumot uchun:ali.ma@wecistanche.com

Ⅱ QISM: Atrof-muhit sharoitlarining nefron soniga ta'siri: ona kasalligini modellashtirish va buyrak rivojlanishida epigenetik tartibga solish

Lars Fuhrmann, Saskia Lindner, Aleksandr-Tomas Xauzer, Klemens Xose va boshqalar.

Abstrakt

O'sib borayotgan dalillar to'plami shuni ko'rsatadiki, tug'ilishda nefron sonining kamligi surunkali buyrak kasalligi yoki keyingi hayotda gipertoniya xavfini oshirishi mumkin. Onaning noto'g'ri ovqatlanishi, dori-darmonlar va chekish kabi ekologik stresslar tug'ilishda buyrak hajmiga ta'sir qilishi mumkin. Yagona o'zgaruvchan atrof-muhit sharoitlarini modellashtirish uchun metanefrik organ madaniyatlaridan foydalangan holda, ona kasalliklarining modellari rivojlanishning buzilishi naqshlari uchun baholandi. Gipertermiya buyrak rivojlanishiga cheklangan ta'sir ko'rsatgan bo'lsa-da, xomilalik temir tanqisligi buyrak o'sishi va nefrogenezning barcha proksimal fenotipi bilan jiddiy buzilishi bilan bog'liq edi. Yuqori glyukoza sharoitida buyrak eksplantlarini etishtirish insonning diabetik nefropatiyasiga o'xshash hujayrali va transkriptomik o'zgarishlarga olib keldi. Qisqa muddatli yuqori glyukoza madaniyati sharoitlari DNK metilatsiyasi bilan bog'liq epigenetik xotirada uzoq muddatli o'zgarishlar uchun etarli edi. Nihoyat, epigenetik modifikatorlarning buyrak rivojlanishidagi roli kichik birikma kutubxonasi yordamida sinovdan o'tkazildi. Tanlangan epigenetik inhibitorlar orasida HDAC (entinostat, TH39), histon demetilaz (deferasiroks, deferoksamin) va histon metiltransferaza (siprogeptadin) inhibitörleri kabi turli xil birikmalar buyrak o'sishiga ta'sir ko'rsatdi. Shunday qilib, metanefrik organ madaniyatlari metabolik sharoitlarni o'rganish uchun qimmatli tizim va buyrak rivojlanishida epigenetik modifikatorlarni skrining qilish vositasini ta'minlaydi.

Buyrak funktsiyasi uchun Urdu tilida Cistanche-ga bosing

Ⅰ QISM UCHUN SHU YERGA BOSING

3. Munozara

Buyrak rivojlanishi birinchi navbatda bachadonda sodir bo'ladi va metabolik va atrof-muhit ta'sirining aralashuviga duchor bo'ladi. Nefron soni tug'ilish paytida aniqlanadi va ko'payib borayotgan dalillar nefron sonining pastligi keyingi hayotda gipertoniya va surunkali buyrak kasalligi rivojlanishi uchun xavf omili ekanligini ko'rsatadi [2-4,60]. Biroq, nefron soni va harakat usullariga ta'sir qiluvchi ko'plab omillar hali ham noma'lum. Bu erda Transwell qo'shimchalarida o'stirilgan dual-lyuminestsent muxbir sichqonlarining embrion buyraklari onaning metabolik sharoitlarini modellashtirish va epigenetik inhibitorlarni tekshirish uchun ishlatilgan.

Hozirgi kunda ko'plab tadqiqotlar inson iPS hujayralari [61] yordamida buyrak organoidlarini o'z ichiga olgan bo'lsa-da, buyrak madaniyati metabolik sharoitlar yoki inhibitiv vositalar vositachiligida fenotiplarni batafsil tahlil qilish uchun qimmatli vositadir. Progenitor hujayra madaniyati va buyrak organoidlari teratogenlikni tekshirish uchun katta potentsialga ega bo'lgan muqobil bo'lsa-da, ular farqlanish va o'sishning yuqori o'zgaruvchanligi va an'anaviy organ tuzilishining yo'qligi kabi cheklovlarga duchor bo'ladi. Bu metanefrik organ madaniyatini in vivo jonli ravishda amalga oshirish mumkin bo'lmagan sharoitlarni tekshirish uchun qimmatli muqobil qiladi.

Shunday qilib, gipertermiya va temir tanqisligi buyrak o'sishi va nefron soni bo'yicha turli xil natijalarga ega bo'lgan atrof-muhit sharoitlarini o'rganishning ikkita misolini beradi. Gipertermiyaning buyrak o'sishiga ta'siri to'g'risidagi ma'lumotlar kam bo'lsa-da, ex vivo temirni cheklash ta'siri kalamushlarda onaning temir tanqisligi haqidagi oldingi hisobotlarga mos keladi [23.24], garchi model bachadonda aniq takrorlashda cheklangan bo'lsa-da. kontsentratsiyasi va temir kinetikasi. Natijalarimiz, shuningdek, temir cheklangan holatda mitotik faollik pasayganligini ko'rsatdi. Temir ko'plab hujayra jarayonlarida muhim rol o'ynaydi, masalan, hujayra aylanishi [62]. Bizning morfologik tahlilimiz butunlay proksimal nefron farqlash fenotipini ko'rsatdi, bu, ehtimol, inhibe qilingan kanonik Wnt signalizatsiyasi natijasida. Wnt signalizatsiyasi bilan bog'liq genlarning keng tarqalgan pastga regulyatsiyasi ilgari onada temir tanqisligiga duchor bo'lgan kalamush avlodlarining mikroarray tahlilida xabar qilingan [63]. Mexanik jihatdan, xelatlovchi moddalar tomonidan hujayra ichidagi temirning kamayishi saraton va nerv progenitor hujayralarida kanonik Wnt yo'lining asosiy quyi oqim effektor oqsili -kateninning proteasomal degradatsiyasini keltirib chiqarishi ko'rsatilgan [64,65].

Boshqa metabolik holat sifatida, yuqori glyukoza ta'sirini modellashtirish in vivo streptozototsin tomonidan qo'zg'atilgan onaning diabetiga o'xshash ta'sirga olib keldi [10,26,27,66-71]. Bizning modelimiz 30 mM glyukoza sharoitlarining ta'sirini qayta ishlab chiqara olmasa-da, ehtimol sichqoncha fonining ilgari xabar qilingan ta'siri tufayli [28,72], 55 mM glyukoza sharoitlari o'sishning pasayishiga va nefron sonining kamayishiga olib keldi. Glomerulyarlarda gistologik va ultrastrukturada aniq o'zgarishlar ko'rindi, glomerulyar bazal matritsaning kengayishi inson diabetik nefropatiyasiga o'xshaydi. Sichqon homilasi va odamning kattalar buyraklarining yuqori glyukozaga reaktsiyasi o'rtasidagi o'xshashlik ECM kengayishi va asosiy podotsit genlarini pastga regulyatsiyasi bilan hayratlanarli edi va ko'plab ma'lum diabet bilan bog'liq genlarni aniqladi, bu podotsitlar va tubulalarda o'xshash mexanizmlardan foydalanishni ko'rsatadi. Shu bilan birga, bir xil asosiy yo'llar diabetik nefropatiyada dedifferentsiyaga olib keladimi yoki homila differentsiatsiyasi paytida differentsiatsiyaning pasayishi hozirgacha noma'lum. Qizig'i shundaki, giper-ketonemiya kabi diabetik muhitning glyukoza bo'lmagan o'zgarishlari ham teratogenezga vositachilik qilgani ko'rsatilgan, ammo buyrak madaniyati modelida takrorlanmagan [73,74]. Bizning modelimizda giperglikemiyaning uzoq muddatli ta'siri ham takrorlanar edi, bu avvalgi hisobotlarga o'xshash glikemiya normallashganidan keyin doimiy o'sish sekinlashishini ko'rsatdi [10]. Bundan tashqari, DNK metilatsiyasi tahlili takrorlanuvchi hududlarda uzoq muddatli DNK gipometilatsiyasini va past glyukoza muhitiga qaytgandan so'ng Ppargcla lokusuda gipermetilatsiyani aniqladi, bu metabolik stress davridan keyin metabolik xotiraning shakllanishini ko'rsatadi [30]. Qandli diabetda differensial tartibga solinadigan ko'plab genlar ham ilgari epigenetik jihatdan tartibga solinishi ko'rsatilgan. Masalan, yuqori tartibga solingan MEST geni homiladorlik qandli diabetda ona tomonidan muhrlangan va gipometillangan [75]. S100A4 semiz bolalarda insulin qarshiligining differentsial metillangan belgisidir [76]. Past tartibga solinadigan genlardan ESM1 va RASGRP3 homiladorlik qandli diabetida differensial metillangan genlarga misol bo'lib, diabet va epigenetik tartibga solish o'rtasidagi bog'liqlik kuchayib borayotganini ko'rsatadi. Shunday qilib, bizning tizimimiz epigenetik modifikatsiyani yoki homila dasturlashni muhim tartibga solish mexanizmi sifatida ta'kidlaydi.

Bir qancha epigenetik tartibga soluvchi fermentlar buyrak morfogenezida ham, kattalar organlari faoliyati va kasalliklarida ham transkripsiyani tartibga solishda ishtirok etishi ma'lum [30,40,79-81]. Buyrak madaniyatini skrining vositasi sifatida ishlatib, biz buyrak rivojlanishi va nefron morfogenezida rol o'ynaydigan qo'shimcha epigenetik modifikatorlarni qidirdik. Entinostat (MS{3}}) nefron progenitor hujayralarida yoki siydik yo'llarining kurtak hujayralarida HDAC1 va HDAC2 ning ilgari xabar qilingan genetik o'chirilishi bilan mos ravishda buyrak hajmini qisqartirdi [44,82,83]. HDAC8 ning TH39 tomonidan inhibe qilinishi, shuningdek, eksplantning o'sishining keskin pasayishiga va differentsiatsiyaning yo'qligiga olib kelgan bo'lsa-da, yuqori o'ziga xos HDAC8 inhibitori PCI-34051hech qanday ta'sir ko'rsatmadi, bu boshqa HDAClar kabi TH39 ning maqsaddan tashqari ta'siriga ishora qildi. Temir tanqisligi sharoitida yetishtirilgan buyraklar fenotipiga o'xshash fenotip bilan, temirga bog'liq JumonjiC-domenini o'z ichiga olgan giston demetilazlarining nashr etilgan inhibitörleri deferasiroks va deferoksamin, temir xelyatsiyasi tufayli maqsaddan tashqari ta'sir ko'rsatishi mumkin. Gistamin antagonisti va Set7/9 giston metiltransferazasining nashr etilgan inhibitori bo'lgan siprogeptadin progenitor hujayralar populyatsiyasining tarqalishiga olib keladigan noyob fenotipni namoyish etgan bo'lsa-da, qo'shimcha natijalar Wnt signalizatsiya yo'lini o'z ichiga olgan maqsaddan tashqari ta'sirlarni ko'rsatdi [48]. Umuman olganda, FDA tomonidan tasdiqlangan inhibitorlarning ushbu kutubxonasi epigenetik modulyatorlarni tez va samarali skrining qilish imkoniyatini ko'rsatadi. Ishlatilgan vaqt chegarasi cheklanganligi sababli, ta'sir ko'rsatish uchun uzoq vaqt ta'sir qilishni talab qiluvchi inhibitorlar ushbu sozlashda o'tkazib yuborilgan bo'lishi mumkin. Shunday qilib, Dnmt1 nokautining nashr etilgan fenotipiga qaramay, azatsitidin ta'sir ko'rsatmadi [30].

Buyrak madaniyati tizimi buyrakning mustahkam rivojlanishini ta'minlasa-da, bir nechta jihatlar ushbu reduksionistik modeldagi natijalarni tekshirish yoki sharhlashni cheklaydi. Birinchidan, tadqiqotlar sichqoncha va inson rivojlanishi va gen ifodasidagi farqlarni ko'rsatdi, bu sichqoncha modelidan foydalanishni cheklaydi. Keyinchalik, ushbu tizimdagi vaqt cheklovlari barcha murakkab jarayonlarning rivojlanishiga imkon bermasligi mumkin. Bu ushbu tadqiqotda buyrak rivojlanishiga ta'sir qilolmaydigan atrof-muhit sharoitlari va epigenetik inhibitorlarni hisobga olishi mumkin. Bundan tashqari, ba'zi ingibitorlar boshqa yo'llarning inhibisyoniga hissa qo'shishi mumkin bo'lgan nospesifik ta'sir ko'rsatadi, masalan, siprogeptadin misolida, bu o'z ta'sirini GSK3-beta faollashuvi yoki temir xelyatsiyasi orqali namoyon qiladi. deferasiroks/deferoksamin. Ushbu kontseptsiyani isbotlovchi tadqiqotdan tashqari, epigenetik inhibitor ekrani ko'proq (o'ziga xos) inhibitorlarga kengaytirilishi mumkin; uzoq muddatli davrlar; qo'shimcha o'rganish mezonlari, masalan, nefron soni va ureteriya kurtaklari shoxlanishi; va transkriptomik va epigenetik tadqiqotlar.

Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, buyrak madaniyati gipertermiya, temir tanqisligi va ona diabeti kabi bir qator ona kasalliklari modellarini tavsiflash va farmakologik birikmalarni skrining qilish imkonini beradi, bu rivojlanayotgan kasalliklarning atrof-muhit ta'siri o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni o'rganish uchun qulay platformani ta'minlaydi. buyrak va uning epigenetik dasturlashi.

Ma'lumotnomalar

1. Barker, DJ. Katta yoshdagi kasallikning homila va chaqaloq kelib chiqishi. BMJ 1990, 301, 1111. [CrossRef]

2. Vang, X.; Garrett, MR Nefron soni, gipertenziya va CKD: odamlar va hayvonlar modellaridan fiziologik va genetik tushuncha. Fiziologik/tuproq. Genom.2017,49, 180-192. [CrossRef] [PubMed]

3. Xyuson, MDDouglas-Denton, R.; Bertram, JF; Hoy, WE Gipertenziya, glomerular soni va afro-amerikaliklar va AQShning janubi-sharqidagi oq tanlilarda tug'ilish vazni. Buyrak Int. 2006. 69,671-678. [CrossRefl [PubMedl

4. Keller, G.; Zimmer, G.; Mall, G.; Rits, E.; Amann, K. Nefron soni birlamchi gipertenziya bilan og'rigan bemorlarda.N.Engl.I. Med. 2003, 348, 101-108. [CrossRef] [PubMed]

5. Lelievre-Pegorier, M; Vilar, J.; Ferrier, ML; Moreau, E.; Freund, N.Gilbert, T.; Merlet-Benichou, C.Mild A vitamini etishmovchiligi kalamushda tug'ma nefron etishmovchiligiga olib keladi. Buyrak Int.1998,54, 1455-1462. [CrossRef] [PubMed]

6. Langley-Evans, SC; Welham, SJ; Jekson, AA Xomilaning onaning past proteinli dietasiga ta'siri nefrogenezni buzadi va kalamushda gipertenziyani rivojlantiradi. Life Sci.1999, 64, 965-974. [CrossRef]

7. Singx, RR; Moritz, KM; Bertram, JF; Cullen-McEwen, LA Deksametazon ta'sirining kalamush metanefrik rivojlanishiga ta'siri: In vitro va in vivo tadqiqotlar. Am.J. Fiziol.Buyrak. Physiol.2007, 293, F548-F554. [CrossRef]

8. Cain IE: Di Giovanni, V; Smeeton, J; Rosenblum, ND Buyrak gipoplaziyasining genetikasi: nefronning ta'minlanishini nazorat qiluvchi mexanizmlar haqida tushunchalar. Pediatr. Res.2010, 68, 91-98. [CrossRefl

9. Lyuis. RM: Peshona, AJ: Petry, CL: Ozanne.SE: Hales. C, N, Sichqonchada onaning dietasida temirni cheklash orqali qon bosimini uzoq muddatli dasturlash. Br. J. Nutr. 2002, 88, 283-290. [CrossRef]

10. Xokke, SN; Armitaj, JA; Puelles, VG; Qisqa, KM; Jons, L.; Smit, IM.; Bertram, JF; Cullen-McEwen, LA Diabetik va insulin bilan davolangan homiladorlik avlodlarida siydik yo'llarining shoxlanishi morfogenezi va nefronning o'zgarishi. PLoS ONE 2013, 8, e58243.

11. Xyuson, M; Farris, AB, 3-chi; Duglas-Denton, R.; Hov, WE; Bertram, JF otopsiya buyraklarida glomerulyar soni va hajmi: tug'ilish vazniga munosabat. Buyrak Int.2003, 63,2113-2122. [CrossRef] [PubMed]

12. Bianchi, G.; Fox, U.; Di Franchesko, GF; Jovanetti, AM; Pagetti, D. O'z-o'zidan gipertonik kalamushlar va normotenziv kalamushlar o'rtasida buyraklar o'zaro transplantatsiyasi natijasida hosil bo'lgan qon bosimi o'zgarishi. Klin. Sci. Mol. Med. 1974, 47, 435-448. [CrossRef] [PubMed]

13. Trowell, in vitro organ madaniyati uchun OAA modifikatsiyalangan texnikasi. Exp. Hujayra Res. 1954, 6,246-248. [CrossRefl

14. Saksen, L.; Lehtonen, E. Organ madaniyatida embrion buyrak. Differentsiatsiya 1987, 36,2-11. [CrossRef]

15. Andersen, AM; Vastrup, P.; Volfart, J.; Andersen, PK; Olsen, J.; Melbye, M. Homiladorlikdagi isitma va homila o'limi xavfi: Kohort tadqiqoti. Lancet 2002, 360, 1552-1556. [CrossRef]

16. Edvards, MJ. Gipertermiya teratogen sifatida: eksperimental tadqiqotlar va ularning klinik ahamiyatini ko'rib chiqish. Toronto. Saraton kasalligi. Mutagen. 1986, 6, 563-582. [CrossRef] [PubMed]

17. Dreier, JW; Andersen, AM; Berg-Beckhoff, G. Tizimli tahlil va meta-tahlillar: Homiladorlikdagi isitma va naslning sog'lig'iga ta'siri. Pediatriya 2014, 133, e674-e688. [CrossRef]

18. Waller, DK; Hashmi, SS; Xoyt, AT; Duong, HT: Tinker, SC; Gallaway, MS; Olney, RS; Finnell, RH; Hecht, JT; Kanfild, MA; va boshqalar. Erta homiladorlik davrida sovuq yoki grippdan isitma va yurak bo'lmagan tug'ma nuqsonlar xavfi haqida onaning hisoboti, Tug'ilish nuqsonlarining oldini olish bo'yicha milliy tadqiqot, 1997-2011.Tug'ilish nuqsonlari Res.2018, 110,342-351. [CrossRef]

19. Abe, K; Honein, MA; Mur, CAMaternal febril kasalliklar, dori-darmonlarni qo'llash va tug'ma buyrak anomaliyalari xavfi. Tug'ma nuqsonlar Res.A Clin. Mol.Teratol.2003,67, 911-918. [CrossRef]