凝固、プロテアーゼ活性化受容体、および糖尿病性腎臓病: ENOS 欠損マウスからの教訓

内皮性一酸化窒素合成酵素(eNOS) 機能不全は、疾患の進行と予後を悪化させることが知られています。糖尿病性腎臓病(DKD)。 これが達成されるメカニズムの 1 つは、eNOS レベルの低下が凝固亢進に関連しており、これが腎損傷を促進することです。 外因性凝固カスケードでは、組織因子 (第 III 因子) および活性第 X 因子 (FXa) などの下流の凝固因子が、プロテアーゼ活性化受容体 (PAR) の活性化を通じて炎症を悪化させます。 最近、進行性DKDのモデルとして、糖尿病マウスにおけるeNOS発現の欠如または低下により、腎組織因子レベルとPAR1およびPAR1が増加することが示されました。2 腎臓での発現。 さらに、凝固因子またはPARの薬学的阻害または遺伝子欠失DKDにおける炎症の改善eNOSを欠損したマウスで。 このレビューでは、eNOS、凝固、PAR の関係を要約し、eNOS の管理のための新しい治療オプションを提案します。DKD患者. 

キーワード: 糖尿病性糸球体硬化症; 第Xa因子。 炎症; 組織因子

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導入

患者数糖尿病性腎臓病(DKD) は世界中で増加しています (de Boer et al. 2011; Kainz et al. 2015; Ogurtsova et al. 2017)。 DKD は、糖尿病合併症患者の主な死亡原因の 1 つです (Afkarian et al. 2013)。 さらに、DKD は進行性であり、以下の主な原因です。末期の腎臓病必要とする腎代替療法(Gregg et al. 2014; Liyanage et al. 2015)。 日本で、糖尿病性腎症新規透析患者の 39% 以上を占めています (Nitta et al. 2020)。 したがって、新規治療法の開発DKD 患者を管理するにはオプションが必要です。

血液凝固系の役割に対する関心が高まっています。DKDの発症機序.凝固亢進DKD と関連している (Goldberg 2009; Domingueti et al. 2016)。 血中のフィブリノーゲンレベルの上昇は、推定糸球体濾過率の低下、高タンパク尿、および重篤な組織学的損傷と関連していることが示されており、末期腎疾患への進行の予測因子であった（Dalla Vestra et al. 2005; Pan et al.）。 al. 2018; Zhang et al. 2018)。 いくつかの研究では、フィブリン分解産物であるDダイマーのレベルとDKDにおける腎機能障害との間の相関関係が示されている(Domingueti et al. 2018; Pan et al. 2018)。 DKD における凝固亢進は、複数の要因によって決定される可能性があります。 例えば、レニン-アンジオテンシン-アルドステロン系は、組織因子(TF、第III因子)を活性化し、血栓性イベントを増加させる(Dielis et al. 2005)。 それ以外の場合は、高血糖、脂質異常症、炎症、または内皮機能不全が、DKD の病因における血栓促進状態に関与しています (Goldberg 2009)。

DKDには内皮機能不全が存在し、微小血管合併症に進行する(Goldberg 2009; Nucleara et al. 2011)。 内皮一酸化窒素シンターゼ（eNOS）産生の障害またはeNOS活性の低下（例、eNOSリン酸化の障害）は、DKDにおける内皮機能不全の特徴である（Nakawa et al. 2011; Cheng et al. 2012）。 我々は、eNOS発現の喪失がTFレベルおよび外因性凝固系活性の上昇に関連しており(Li et al. 2010; Wang et al. 2011a)、慢性腎臓患者における血栓イベントと密接に関連していることを示した。疾患（Kolachalama et al. 2018）。

血栓性イベントのリスクの上昇に加えて、外因性凝固カスケードに存在する活性因子 FVII (FVIIa)、活性因子 (FXa)、トロンビンなどの凝固プロテアーゼは、プロテアーゼ活性化受容体 ( PAR) 依存メカニズム (Madhusudhan et al. 2016; Posma et al. 2019)。 このレビューでは、eNOSを欠く糖尿病マウスから得られた所見を要約し、凝固-PAR経路、eNOSレベル、およびDKDの病因との関係について議論します。

組織因子/プロテアーゼ活性化受容体経路

第 III 因子として知られる組織因子 (TF) は、第 VII 因子 (FVII) と相互作用する 47 kDa の膜貫通タンパク質です (Grover and Mackman 2018)。 TF/FVIIa 複合体は外因性凝固カスケードの活性化因子であり、FX および FIX の活性化を触媒します。 FXa と活性化コファクター V (FVa) は、トロンビンを生成する血栓形成促進複合体を形成します。 最後に、トロンビンはフィブリノーゲンをフィブリンに変換し、その結果、血栓が形成されます (Grover and Mackman 2018)。 TF は、血管平滑筋細胞と外膜線維芽細胞の両方で発現します。 炎症条件下では、その発現は内皮細胞または単球などの循環細胞で誘導されます (Østerud and Bjørklid 2006)。

プロテアーゼ活性化受容体 (PAR) は、4 つの PAR タンパク質 (PAR1-4) で構成される G タンパク質共役受容体スーパーファミリーのメンバーです。 PAR は N 末端でプロテアーゼによる切断を受け、テザーリガンドを含む新しい N 末端に結合すると活性化されます。 PAR の 4 つのメンバー (PAR1-4) は、特定の凝固プロテアーゼによって活性化されます。TF および FVIIa 複合体は PAR2 を活性化し、第 Xa 因子は PAR1 と PAR2 の両方を活性化し、トロンビンは PAR1、PAR3、および PAR4 を活性化します (Camerer et al. 2000; Coughlin 2005; Rothmeier and Ruf 2012; Zhao et al. 2014)。 TF、凝固プロテアーゼ、PAR の関係を図 1 に示します。

PAR は腎細胞で広く発現していることが知られており、腎損傷の病態生理学に関与しています。 PAR1 と PAR2 は両方とも、ヒトまたはマウス由来の糸球体内皮細胞、メサンギウム細胞、および腎尿細管細胞で発現されます。 PAR2、PAR3、および PAR4 はヒト有足細胞で発現します。 PAR1、PAR3、および PAR4 はマウス有足細胞で発現します (Tanaka et al. 2005; Vesey et al. 2005; Madhusudhan et al. 2012; Dong et al. 2015; Madhusudhan et al. 2016)。

腎臓損傷におけるPARの有害または保護効果は実証されているが、蓄積されたデータは、PARがサイトカインおよびケモカインの産生を刺激することによって炎症を悪化させることを示唆している(Rothmeier and Ruf 2012; Isermann 2017; Posma et al. 2019)。 この発見と一致して、PAR1 および PAR2 アゴニストは、単球走化性タンパク質 1 (MCP1) やプラスミノーゲン活性化因子阻害剤-1 (PAI-1) などの炎症メディエーターや内皮の線維化促進分子の発現を促進します。 、メサンギウム、および腎尿細管細胞（Vesey et al. 2005; Vesey et al. 2013; Ellinghaus et al. 2016; Waasdorp et al. 2016; Oe et al. 2019）。 in vivo 研究では、PAR1 の欠如または PAR1 阻害剤の存在により、半月型糸球体腎炎または閉塞性腎損傷のモデルで炎症が軽減されました (Cunningham et al. 2000; Waasdorp et al. 2019; Lok et al. 2020)。 同様に、腎臓損傷におけるPAR2阻害の治療効果には、腎臓の炎症の軽減が伴った(Hayashi et al. 2016; Du et al. 2017; Han et al. 2019;渡辺ら 2019)。

DKDにおける内皮一酸化窒素シンターゼ多型

内皮一酸化窒素シンターゼ (eNOS) は 3 つの NOS アイソフォームの 1 つであり、血管内皮における NO の生成に寄与します (Walford and Loscalzo 2003)。 血管内皮内で eNOS によって生成される NO は、血管の弛緩、抗炎症、血栓形成の予防の調節に重要な役割を果たします (Walford and Loscalzo 2003)。 eNOS 発現の障害は DKD の発症に関連しています。 最近ヒトに対して行われたメタ分析により、eNOS (NOS3) 遺伝子の G894T (rs1799983)、C-786T (rs2070744)、およびイントロン 4b/4a (rs869109213) が、 DKD の発症 (Dellamea et al. 2014; Zhang et al. 2015; Dong et al. 2018)。 これらの変異体のうち、eNOS 機能における G894T (Glu298Asp) 多型の役割はよく特徴付けられています。 298Gluを用いた細胞と比較して、298AspをトランスフェクトしたCHO細胞では、NOの産生または亜硝酸塩の蓄積の減少が示された(Noiri et al. 2002)。 まとめると、これらの結果は、eNOS 機能不全による NO 産生の減少がヒトにおける DKD の進行にとって重要であることを示しています。

図 1. 凝固因子とプロテアーゼ活性化受容体 (PAR) の関係。 外因性凝固カスケードでは、組織因子 (TF) と活性型 FVII (FVIIa) 複合体がプロテアーゼ活性化受容体 2 (PAR2) を活性化し、活性型 FX (FXa) が PAR1 と PAR2 の両方を活性化し、トロンビンが PAR1、PAR3、および PAR4 を標的とします。 凝固プロテアーゼによる PAR の N 末端配列の切断により、係留リガンドとして機能し、炎症を促進する新しい N 末端配列が明らかになります。

ヒト糖尿病性腎症のモデルとしての eNOS を欠損した糖尿病マウス

ヒトDKDに似た信頼性の高い前臨床モデルの確立は、新しい治療選択肢の研究には不可欠です。 eNOS多型とDKDとの関連を示す証拠に基づいて、いくつかの研究は、I型およびII型DMのeNOSノックアウトモデルがヒトDKDを模倣する成功したモデルの一部であることを実証した(Brosius et al. 2009; Azushima et al. 2018）。 eNOSを欠くストレプトゾトシン誘発糖尿病マウスは、ヒトDKDに似た、重度のアルブミン尿、メサンギウムの拡大、糸球体基底膜の肥厚、および細動脈ヒアリン症を発症することが実証された(nakakawa et al. 2007)。 同様に、eNOSを欠くII型糖尿病マウス（db/db）は、重度の糸球体硬化症とアルブミン尿を示した（Zhao et al. 2006）。

eNOSを欠く糖尿病マウスにおけるTFの上昇

NO は血栓形成と血小板凝集を阻害します (Walford and Loscalzo 2003)。 糸球体血栓の形成はeNOSを欠く糖尿病マウスで観察されたため(nakakawa et al. 2007)、eNOS発現障害はTF依存性凝固の増加と関連している可能性が高い。 DKDにおけるeNOSとTFとの関連については、以前のレポートで取り上げられています（Li et al. 2010; Wang et al. 2011a; Oe et al. 2016）（図2）。

eNOS発現の低下または欠如により、糖尿病秋田マウスの腎TF活性が増加する

我々は、さまざまなeNOS発現レベル（eNOS+/+、eNOS+/-、およびeNOS-/-）を有するI型DMのモデルである糖尿病アキタ（Ins2akita/+）マウスにおけるTF発現を特徴付けた（Wang et al. 2011a）。 私たちは、DKD の重症度が eNOS 発現の低下と関連していることを発見しました。 尿中アルブミン排泄、糸球体硬化症、糸球体濾過量の低下は、eNOS+/+、eNOS+/+の順に悪化しました。 Ins2秋田/+ < eNOS+/-; Ins2秋田/+ < eNOS-/-; Ins2秋田/+。 興味深いことに、腎臓の TF 発現と活性は eNOS+/- で増加しました。 Ins2akita/+ および eNOS-/-; Ins2akita/+ マウスと eNOS+/+ マウスの比較。 Ins2秋田/+マウス。 糸球体フィブリン沈着も eNOS+/- で顕著でした。 Ins2 秋田/+ および eNOS-/-; Ins2 秋田/+ マウス。 さらに、腎臓の Tf mRNA 発現は、疾患の重症度、尿中アルブミン排泄、および腎臓の炎症性サイトカインの発現と相関していました。