Environ 10 % de la population mondiale est touchée par l’insuffisance rénale chronique (IRC). Le risque de progression de l’IRC en insuffisance rénale terminale (IRT) est exceptionnellement élevé, ce qui nécessite une dialyse ou une transplantation rénale. À l’heure actuelle, il n’existe aucun traitement efficace pour l’IRC. Par conséquent, il est urgent de découvrir les mécanismes pathologiques sous-jacents de l’IRC pour aider à formuler des stratégies de traitement efficaces pour prévenir et guérir la maladie. Une récente Communication Nature Une étude a suggéré que l’ADN-PKcs pourrait être une cible potentielle pour le traitement de l’IRC.
Étude : La sous-unité catalytique de la protéine kinase dépendante de l’ADN (DNA-PKcs) entraîne la progression de la maladie rénale chronique chez les souris mâles. Crédit d’image : lumière cristalline / Shutterstock
Arrière-plan
Une caractéristique pathologique importante de l’IRC est la fibrose interstitielle rénale, associée à une expression inhabituelle de facteurs profibrotiques, tels que le facteur de croissance transformant bêta 1 (TGF-β1), l’activation des myofibroblastes et la dédifférenciation épithéliale. Le TGF-β1 joue un rôle important dans la fibrose interstitielle qui comprend l’activation de gènes fibrotiques, tels que la fibronectine (FN), l’actine musculaire lisse α (α-SMA) et les collagènes. De plus, il est également associé à la reprogrammation métabolique des cellules rénales, semblable à l’effet Warburg.
En analysant l’association entre la dérégulation métabolique et la fibrose interstitielle, les chercheurs ont observé une reprogrammation métabolique des cellules rénales, c’est-à-dire des myofibroblastes et des cellules épithéliales tubulaires rénales, lors d’une lésion rénale. Cet événement influence le développement de l’IRC.
Au cours de la reprogrammation métabolique des cellules rénales, une réduction significative de l’oxydation des acides gras (FAO) se produit avec un passage métabolique à la glycolyse. Ces manifestations se traduisent par une infiltration des cellules immunitaires et une fibrose interstitielle. Plusieurs modèles animaux de fibrose rénale ont montré que l’atténuation de la fibrose est possible grâce à l’inhibition de la glycolyse et à la restauration de la FAO à l’aide d’approches génétiques ou pharmacologiques.
La protéine kinase dépendante de l’ADN (DNA-PK), qui est un complexe trimérique constitué d’une sous-unité catalytique (DNA-PKcs) et d’un hétérodimère Ku70/80, est activée par des espèces réactives de l’oxygène (ROS) ou des cassures double brin de l’ADN (DSBs ). L’ADN-PK facilite la jonction d’extrémités non homologues (NHEJ) en connectant des DSB programmés, ce qui est extrêmement important pour la recombinaison des lymphocytes. Par conséquent, les mutations ADN-PKcs inhibent le développement des lymphocytes T et B.
L’ADN-PKcs joue un rôle essentiel dans diverses fonctions métaboliques, telles que la phosphorylation du facteur de transcription USF-1 qui favorise la synthèse des acides gras induite par l’insuline et la détérioration métabolique au cours du vieillissement. De plus, une étude précédente a révélé que l’ADN-PKcs régule la cible d’activation de la rapamycine (mTOR). Même si la réponse aux dommages de l’ADN (DDR) a été liée aux lésions épithéliales rénales, peu de preuves ont été documentées sur son rôle dans la dédifférenciation épithéliale et l’activation des myofibroblastes dans l’IRC progressive.
À propos de l’étude
L’expression de l’ADN-PKcs s’est avérée augmentée dans les reins fibrotiques, ce qui fait progresser le développement de la MRC. L’étude actuelle a également révélé que l’expression de l’ADN-PKcs était induite par la signalisation TGFβ1-SMAD et que l’inactivation de l’ADN-PKcs bloquait SMAD2/SMAD3. Ces résultats indiquent une nouvelle voie associée à l’activation de la signalisation TGFβ1-SMAD dans la fibrose.
Un mondial prkdc modèle de souris knock-out génétique a été développé et a été utilisé dans cette étude. Invivo des expériences utilisant ce modèle de souris ont suggéré que l’élimination de l’ADN-PKc entraînait une lésion tubulaire rénale atténuée ainsi qu’une réduction de la progression de la fibrose interstitielle rénale dans les modèles murins d’obstruction urétérale unilatérale (UUO) et d’ischémie-reperfusion unilatérale (UIR).
L’étude actuelle n’a pas réussi à confirmer si l’ADN-PK favorise la fibrose rénale indépendamment des lymphocytes, car la déficience en lymphocytes est le phénotype le plus important de l’ADN-PKc.−/− souris. Par conséquent, pour supprimer l’effet de la déficience en lymphocytes, les auteurs ont généré des cellules épithéliales tubulaires rénales proximales possédant un knock-out spécifique de l’ADN-PKcs. in vivoen utilisant des souris knock-in CRISPR/cas9.
un Analyse métabolomique des tissus rénaux de chaque groupe, comme indiqué. Image de carte thermique montrant les niveaux relatifs de métabolites dans la voie de la glycolyse, le métabolisme des acides gras et le cycle de Krebs dans les reins de chaque groupe (n = 4). Les barres représentent l’analyse statistique des métabolites représentatifs dans les reins de chaque groupe (moyenne ± SD, n = 4 souris de chaque groupe). Une ANOVA unidirectionnelle suivie du test de comparaisons multiples de Tukey a été utilisée pour déterminer les valeurs de p. b Modèle de travail (le modèle a été créé avec BioRender.com) illustrant dans lequel l’ADN-PKcs médie l’activation de la signalisation Raptor/mTORC1 par la phosphorylation de TAF7 et favorise la reprogrammation métabolique dans les cellules épithéliales blessées et les myofibroblastes.
Notamment, la suppression spécifique des tubules rénaux de l’ADN-PKcs s’est également avérée entraver les progrès de la fibrose interstitielle rénale dans l’UUO. In vitro des expériences ont révélé que le déficit en ADN-PKcs était capable de préserver le phénotype des cellules épithéliales tubulaires et de réguler l’activation des fibroblastes interstitiels in vitro. Ces résultats suggèrent que l’ADN-PKc facilite l’activation des myofibroblastes et la dédifférenciation épithéliale sans aucun lien direct avec la déficience en lymphocytes.
Les effets antifibrotiques du NU7441, un inhibiteur hautement spécifique de l’ADN-PKcs, ont été étudiés. Dans les modèles de souris UUO et UIR, le traitement NU7441 a pu atténuer de manière significative la progression des interstitiels rénaux. Aux doses physiologiques, NU7441 pourrait inhiber partiellement l’ADN-PK.
Les deux in vivo et in vitro des études ont montré que le déficit en ADN-PKcs n’exacerbait pas les DSB, indiquant que l’ADN-PKcs médie les lésions rénales et la fibrose interstitielle rénale. De plus, l’analyse phosphoprotéomique a révélé une diminution de la phosphorylation de TAF7 dans les tissus rénaux de DNA-PKcs−/− souris. Fait intéressant, le déficit en TAF7 a bloqué le phénotype profibrotique des fibroblastes et des cellules épithéliales rénales déclenché par le TGFβ1.
Les effets profibrotiques de TAF7 ont été presque entièrement bloqués par un déficit en ADN-PKcs dans les cellules épithéliales rénales. Nos résultats indiquent que TAF7 est un substrat pour l’activité de l’ADN-PKcs kinase et que la phosphorylation médiée par l’ADN-PKcs de TAF7 aggrave la fibrose rénale. Le test ChIP a montré que TAF7 peut se lier à le Répteur promoteur directement, cependant, le mécanisme sous-jacent doit être élucidé dans de futures recherches. Les auteurs ont souligné que l’ADN-PKcs médie l’activation de la signalisation RAPTOR/mTORC1 par la phosphorylation de TAF7.
conclusion
L’activité ADN-PKcs s’est avérée indétectable dans les reins normaux, contrairement à une augmentation significative au cours de l’IRC. L’ADN-PKcs facilite l’activation de la signalisation RAPTOR/mTORC1 via la phosphorylation du facteur 7 associé à la protéine de liaison TATA-box (TAF7) dans l’IRC. L’inhibition de l’ADN-PKcs restaure la reprogrammation métabolique dans les cellules rénales lésées, telles que les cellules épithéliales et les myofibroblastes, dans l’IRC. Par conséquent, l’ADN-PKcs pourrait être une cible importante pour le traitement de l’IRC.
