Rola Czynnika Transkrypcyjnego Nrf2 Oraz Oksygenazy Hemowej1 W Uszkodzeniu

rola czynnika transkrypcyjnego nrf2 oraz oksygenazy hemowej-1 w uszkodzeniu nerek wywoływanym ochratoksyną a anna stachurska promotor:

Rola czynnika transkrypcyjnego Nrf2 oraz oksygenazy hemowej-1 w
uszkodzeniu nerek wywoływanym ochratoksyną A
Anna Stachurska
promotor: prof. dr hab. Józef Dulak
promotor pomocniczy: dr Agnieszka Łoboda
Ochratoksyna A (OTA) jest mikotoksyną produkowaną przez niektóre
gatunki grzybów, głównie przez Aspergillus ochraceus oraz Penicillium
verrucosum. Związek ten zanieczyszcza zarówno produkty pochodzenia
roślinnego, takie jak chleb, płatki, kawa, a także zwierzęcego.
Czynnik transkrypcyjny Nrf2 jest głównym regulatorem odpowiedzi
komórki na stres utleniający. Jednym z genów regulowanych przez Nrf2
jest oksygenaza hemowa-1 (HO-1), indukowany enzym katalizujący reakcję
rozkładu hemu. Oba czynniki wykazują działanie ochronne w nerkach,
niemniej jednak ich rola w zapobieganiu uszkodzeniom wywoływanym przez
OTA nie jest do końca wyjaśniona.
Wpływ Nrf2 i HO-1 na zmiany wywoływane przez OTA był badany zarówno in
vitro na linii komórkek kanalików proksymalnych nerki świni (LLC-PK1)
jak i in vivo z wykorzystaniem myszy z różnym poziomem Nrf2 (Nrf2+/+,
Nrf2+/- oraz Nrf2-/-) a także HO-1 (HO-1+/+, HO-1+/- oraz HO-1-/-).
W komórkach linii LLC-PK1 nadekspresja Nrf2 oraz HO-1 przy pomocy
wektorów adenowirusowych zmniejsza wywoływane przez OTA zahamowanie
proliferacji komórek oraz zwiększenie produkcji reaktywnych form tlenu
(RFT) oraz ekspresji profibrotycznych czynników z rodziny TGFβ.
Doświadczenia wykonane z wykorzystaniem przeciwutleniaczy –
deferoksaminy (DFO) oraz N-acetylocysteiny (NAC) pokazały, iż
protekcyjny efekt Nrf2 i HO-1 obniżający indukcję TGFβ jest związany z
obniżeniem poziomu RFT. OTA zmniejsza również ekspresję czynnika
wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF), a efekt ten jest niezależny od Nrf2
oraz HO-1. Jednocześnie niedotlenienie i aktywowany przez niego
czynnik transkrypcyjny HIF-2α podnoszą zahamowaną przez OTA ekspresję
VEGF. Zaobserwowano również wzrost poziomu p53. Zahamowanie p53 przy
pomocy pifitryny-α zwiększa obniżany pod wpływem OTA poziom HIF-2α,
VEGF, Nrf2 oraz HO-1.
Doświadczenia in vivo pokazały, iż OTA ma działanie nefrotoksyczne i
powoduje wzrost poziomu markerów uszkodzenia nerek w surowicy myszy.
Analiza ekspresji genów w nerkach myszy wykazała, że OTA wpływa na
ekspresję genów kodujących białka związane z regulacją produkcji
macierzy zewnątrzkomórkowej, genów regulowanych przez p53, regulatora
cyklu komórkowego c-myc, VEGF, genów kodujących białka zaangażowane w
odpowiedź antyutleniającą, cytokiny prozapalne oraz białka połączeń
międzykomórkowych. Ponadto wykazano, że OTA reguluje ekspresję takich
białek jak VEGF, KC, E-selektyna, MMP-9, ICAM oraz PAI-1 w surowicy
myszy. Część zaobserwowanych zmian jest zależna od poziomu Nrf2 lub
HO-1.
Ponadto, zbadano, że dodatkowa aktywacja Nrf2 poprzez podanie
sulforafanu u myszy z normalnym poziomem tego czynnika, zapobiega
wywołanemu przez OTA zwiększeniu ekspresji genów apoptotycznych czy
prozapalnych w nerkach. Działanie protekcyjne zaobserwowano również
wywołując około 10-krotną indukcję HO-1 na poziomie mRNA przy pomocy
protoporfiryny kobaltu (CoPPIX) u myszy HO-1+/+. Co ciekawe, silna
indukcja HO-1 przy pomocy CoPPIX (48-krotna na poziomie mRNA)
powodowała wzrost poziomu mRNA dla czynników profibrotycznych i
proapoptotycznych oraz spadek poziomu mRNA dla VEGF oraz BMP-7 w
nerkach myszy. Uzyskane wyniki wskazują, iż poziom ekspresji HO-1 jest
kluczowy dla przeciwdziałania uszkodzeniu nerek przez OTA, ale zbyt
silna indukcja HO-1 może promować rozwój zwłóknienia nerek.
Przeprowadzone badania świadczą o tym, że uszkodzenia nerek wywoływane
przez OTA są skutkiem zmian w wielu różnych szlakach sygnałowych. Nrf2
oraz HO-1 mogą chronić przed toksycznymi efektami wywoływanymi przez
OTA. Jednak, silna indukcja HO-1 może wykazywać działanie promujące
rozwój zwłóknienia i apoptozę.