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Nature:重大突破!重编程机体的能量途径来促进肾脏损伤的自我修复!

来源:本站原创 2018-12-01 21:51

2018年12月2日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自凯斯西储大学医学院等机构的科学家们通过研究发现了一种新型通路或能增强损伤肾脏的修复功能;相关研究结果或能帮助研究人员开发新型药物来阻断或逆转人类严重肾脏疾病的进展,同时也有望应用于开发治疗诸如心脏、肝脏等器官的病变。

图片来源:Harrington Discovery Institute

肾脏能够过滤机体血液中的废弃物和多余的液体,并且通过尿液排出不安全的分子,当肾脏发生损伤或失去功能时,废弃物就会堆积并潜在诱发患者出现多种疾病症状。研究人员所发现的新型通路包括重编程机体自身的代谢路径来恢复损伤肾脏的功能,正常情况下,一种名为糖酵解的过程能将食物中的葡萄糖转化称为能量,从而维持机体正常工作,但本文研究中研究者发现,当组织受损后,机体就会将这一过程转变成为修复损伤细胞的过程。

截至目前为止,研究人员并不清楚机体如何在能量产生和机体损伤修复这两个过程中互相切换,此外,机体也很少会发挥最大化修复损伤的潜力,这通常会有利于机体能量的产生。这项研究中,研究者阐明了如何强化这一转化过程,从而导致一系列级联组织修复分子的产生,进而成功阻断小鼠肾脏疾病的进展。

研究者Stamler说道,当肾脏发生损伤时,机体就会减缓利用糖分来作为能量,反而会利用糖分来进行损伤修复;通过将葡萄糖从能量产生的模式转移到保护和修复细胞的途径上,研究人员就能控制并放大对组织损伤的修复过程,同时通过提升并推动机体自身的自我修复也能够提高受伤动物的寿命,这种方法或许能作为一种蓝图来帮助研究人员后期开发抵御组织损伤的新型疗法。

正常情况下,当细胞将脂肪、糖类和蛋白质破碎成葡萄糖时,这三种物质就会被转化成中间产物从而进入线粒体中来为机体供能,这项研究中研究者却发现这一过程似乎在损伤的组织中表现地并不一样,以肾脏为例,当肾脏损伤时机体会开启“B计划”,将葡萄糖转化称为能行使细胞修复功能的新型分子。此外,研究者还发现,名为PKM2的蛋白能控制葡萄糖时用作为细胞供能或修复损伤组织,PKM2失活会引发细胞修复功能明显上升,同时能量产生过程也会相应地减少,当发生损伤或疾病后,机体就会尝试失活PKM2来将葡萄糖转化成为损伤修复模式服务,这项研究中,研究人员放大了这种抑制作用,结果表明这一抑制过程能明显帮助小鼠抵御肾脏的损伤。

一氧化氮(NO)就是该过程中的关键分子,我们都知道,NO能保护肾脏和其它组织免受损伤,NO是用作治疗心脏疾病的硝酸甘油中的活性成分,因此有研究者就推测NO能通过扩张血管来发挥作用;这项研究中,研究人员通过研究发现,NO能吸附到辅酶A上,而辅酶A与糖酵解和能量产生有关,辅酶A能结合并将NO运输到许多不同的蛋白上,包括PKM2等分子,这就能够决定肾脏细胞利用能量或损伤修复的途径。

此外,研究者还指出,将NO加入到PKM2上还能激活组织的损伤修复,研究者Stamler发现,名为AKR1A1的蛋白能将NO从PKM2上移除,从而重新激活强大的能量产生过程,当损伤组织的愈合过程完成后,这一逆转过程就能促进葡萄糖重新转化称为能量,而这也能够帮助解释为何当人们从损伤或疾病中恢复过来后会重新恢复活力,当研究人员失活AKR1A1后,肾脏就会处于修复状态,并且受到高度保护不被疾病所影响。

目前美国大约有三千万成年人都患有肾脏疾病(大约15%的成年人),诱发肾脏疾病的原因包括高血压糖尿病等疾病,化疗以及用来心脏导管插入手术的染料等。因此目前研究人员的目标就是开发出新型药物来靶向抑制PKM2或AKR1A1,这或许能够帮助研究人员开发出有效改善数千万肾脏疾病患者的新型疗法。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Hua-Lin Zhou, Rongli Zhang, Puneet Anand, et al. Metabolic reprogramming by the S-nitroso-CoA reductase system protects against kidney injury, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0749-z

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