Citoprotektív mechanizmusok az IRI-vel szemben

A károsodás helyreállításában a citoprotektív mechanizmusok aktiválódnak, de számos tényező és a pontos hatásmechanizmus részleteiben még nem tisztázott. Az alábbiakban csak a saját vizsgálataink szempontjából fontos faktorok kerülnek részletesebb bemutatásra.

A vazodilatátor hatású nitrogén-monoxid (NO), nitrogén monoxid szintáz (NOS) enzim hatására termelődik, melynek három izoformája ismert, a konstitutív endoteliális és neuronális (eNOS, nNOS), valamint az indukálható (iNOS). A vesében mindhárom NOS izoforma expresszálódik, eltérő mennyiségben és lokalizációban. Az eNOS a glomeruláris endotél sejtekben, a proximális tubulusokban, a gyűjtőcsatornákban, valamint a Henle-kacs felszálló vastag szegmentumában található. Az nNOS elsősorban a makula denzában és az idegsejtekben expresszálódik, az iNOS pedig a mezangiális és proximális tubulus sejtekben, illetve a medulláris felszálló vastag szegmensben fejeződik ki [184]. Az eNOS és nNOS Ca²⁺-függő, míg az iNOS Ca²⁺ -független. Az eNOS inaktív állapotban a heat shock protein-90-hez (HSP-90) kötve van jelen a citoplazmában, aktiválásában az Akt jelátviteli útvonalnak fontos szerepe van, melynek hatására a HSP-90-ről leválik és foszforilálódik.

A szerin/threonin-kináz családba tartozó Akt, az IP3 útvonalon keresztül foszforilálódik, az így aktiválódott fehérje, a citoplazmából a sejtmagba kerül, ahol további fehérjék foszforilációjával számos downstream utat indukál. IRI károsodást követően az egyik legfontosabb szerepe a sejt apoptózisának gátlása, a kaszpáz-9 és a Bax/Bcl-2 foszforilációja révén[185]. A termelődő NO növeli a renális perfúziót, a renin elválasztás gátlásán keresztül csökkenti a vérnyomást, valamint nátriurézist és diurézist okoz. A trombocita aggregáció, a leukocita adhézió és az ér simaizomsejt proliferációjának szabályozása révén jelentős szerepet játszik a vesekeringés stabilizálásában [186].

Az apoptózis folyamata pro- és anti-apoptotikus faktorok expressziós egyensúlyának eredménye. IRI hatására a mitogén aktivált protein kinázok (MAPK) is indukálódnak. A MAPK családba négy parallel szerin/threonin kaszkád tartozik, az ERK1/2, a JNK, a p38 és az ERK5. Ezek a vesén belül eltérő mennyiségben és lokalizációban expresszálódnak, funkciójukat illetően az irodalom igen ellentmondásos. Összességében úgy tűnik, hogy az ERK1/2 és az ERK5 elsősorban a sejtek túlélésében, míg a p38 és a JNK útvonal az apoptózisban játszik szerepet, de a folyamatokat számos más szignalizációs útvonal, így a p53, a PI3K/Akt és az NF-κB is befolyásolja [187].

A tubuláris hipoxiára adott válaszként aktiválódik a HIF útvonal is, mely a 3.3.3 alfejezetben ismertetésre került. Ezzel párhuzamosan az ATP hiány következtében megnő a hősokk-faktor-1 (HSF-1) expressziója. A hősokk válasz központi regulátora a HSF-1, mely fiziológiás körülmények között a citoszolban HSP-90-hez kötve található, stimulus hatására a sejtmagba vándorol és beindítja a HSP-k transzkripcióját. Iszkémiás károsodást követően a legtöbb fehérje szintézise gátlódik, ezzel szemben a HSPk mRNS és fehérje szintje gyorsan és jelentős mértékben (15-25%-kal) megnő [95].

A stresszfehérjék chaperone funkciójuk révén részt vesznek a mitokondriumok károsodásának kivédésében és a sejtszerkezet megőrzésében [185]. IRI során, ATP hiányában a HSP72 a károsodott proteinek hidrofób felszínéhez köt és ezáltal mintegy „kivonja a forgalomból” a denaturált fehérjéket.

A véráramlás megindulásával az ATP hidrolízise során keletkező energiát felhasználva, a HSP72 konformációváltozáson megy át és képessé válik a károsodott proteinek térszerkezetének stabilizálására, valamint a helyreállított fehérjék elengedésére [188].

A HSP-27 a kis molekulasúlyú HSP-k családjába tartozó, egy aktin-specifikus chaperon, mely élettani körülmények között a sejtek migrációjában, növekedésében, differenciálódásában, túlélésében játszik szerepet. Elsősorban a vázizomban és a szívben fejeződik ki, de kisebb mennyiségben a vese kortikális és medulláris állományában is megtalálható. Károsító noxa (iszkémia vagy hiperglikémia) hatására szintézise megnő, immunhisztokémiai vizsgálatok a proximális tubulusok területén detektálták a legnagyobb expresszió növekedést [189]. Egyes pro-inflammatorikus faktorok (TNF-, macrophage inflammatory protein-2) gátlásával csökkenti a

neutrofil granulocita infiltrációt, a kaszpáz-rendszer gátlása révén pedig elsődleges szerepe van az apoptózis megelőzésében is [190]

A depresszió patofiziológiájának kapcsán már bemutatott S1R egyes álláspontok szerint szintén a kis molekulasúlyú chaperonok családjába tartozik, és fontos szerepe lehet az IRI-t követő citoprotektív folyamatokban. Többféle oligomer formában is jelen van, feltehetően a monomer vagy a dimer alak az aktív, míg a tetramer és az oktamer formák inaktívak. Dajkafehérje tulajdonságára utal központi jelentősége a Ca²⁺ homeosztázis szabályozásában, az oxidatív stresszel szembeni védekezésben, illetve a sejtek (elsősorban a neuronok) növekedési és érési folyamataiban. A legtöbb nagymolekulájú chaperonnal (pl. HSP70, HSP90) szemben, nem kötődik az ATP-hez, transzmembrán lokalizációja és ioncsatornákat, illetve más molekulákat (G-protein kapcsolt fehérjék) szabályozó tulajdonsága pedig megkülönbözteti a többi kismolekulasúlyú dajkafehérjétől. Mindezek alapján úgy tűnik, hogy az evolúciós szempontból igen konzervált struktúrájú, számos regulációs folyamatban központi szerepet betöltő S1R speciális chaperonként jellemezhető [191]. Több útvonalon zajlik a szabályozása, részleteiben egyik sem ismert. Inaktív állapotban egy másik chaperonhoz, a BiP-hez (HSP70-5) kötődik, agonistái a BiP-ről leválasztva aktiválják. Az ER-ban található Ca²⁺ erősíti a S1R-BiP kapcsolatot, míg IP3 hatására a Ca²⁺ szint csökken, a S1R leválik a BiP-ről és aktiválódik [95].

Tekintettel arra, hogy funkcióját a központi idegrendszeren kívül a közelmúltig szinte egyáltalán nem vizsgálták, nem meglepő, hogy protektív szerepét az IRI károsodással szemben is az agyban tanulmányozták elsőként. Az arteria cerebri media elzárásával előidézett sztrók modellben kimutatták, hogy S1R agonista (dimemorfan) adása csökkenti az infarktusos terület nagyságát, javítja a sejt túlélést és csökkenti a gyulladásos választ [192]. Patkány embolizációs sztrók modellben szelektív S1R agonista PRE-084 adásával hasonló eredményre jutottak, a kezelést követően nőtt az anti-inflammatorikus citokinek (IL-10, IL-4) mennyisége, csökkent a károsodott terület kiterjedése és a neurológiai deficit [193].

A közelmúltban egy-egy kísérletben már perifériás szervekben is vizsgálták a S1R agonisták protektív szerepét. Nyomásterheléses kardiális hipertrófia modellben kimutatták, hogy az Akt-eNOS útvonal indukálásával a kezelés csökkenti a miokardium károsodását [194]. Egy másik, aorta leszorítás indukálta iszkémiás modellben a fluvoxamin védő hatását sikerült igazolni [195]. Máj hipotermiás iszkémiás modelljében nem szelektív S1R agonista adását követően enyhébb mitokondriális károsodást és jobb májfunkciót detektáltak [196]. Mindezek az eredmények arra utalnak, hogy a S1R releváns új célmolekula lehet a vese IRI károsodásának kivédésében és ezáltal sikerrel alkalmazható a veseátültetések sikerének növelésében.