Особенности экспрессии белка Клото в почках крыс при экспериментальной гипергликемии на фоне фармакологической коррекции производными ГАМК

Цель – выявить особенности экспрессии белка Клото в эпителии извитых канальцев почки при длительной экспериментальной гипергликемии и фармакологической коррекции производными ГАМК. Материал и методы. Исследование проведено на 50 беспородных крысах-самцах (исходная масса: 330,0–360,0 г) со стрептозотоциновым диабетом длительностью 6 мес. Через 6 мес. после инъекции стрептозотоцина (60 мг/кг) в исследование включали животных с уровнем гликемии ≥ 15 ммоль/л (после 4-часовой пищевой депривации), затем в течение 30 дней перорально вводили производные ГАМК (аминалон, мефаргин, сукцикард). Далее оценивали протеинурию и концентрацию креатинина в сыворотке крови. После эвтаназии ткань почек фиксировали в забуференном нейтральном формалине и исследовали с помощью методов иммунофлуоресцентной микроскопии. Интенсивность свечения оценивали на основании визуально-аналоговой шкалы. Результаты. При определении уровня суточной протеинурии и уровня креатинина в сыворотке крови в группе с хронической гипергликемией без лечения отмечалось значительное повышение содержания белка в суточной моче и уровня креатинина в сыворотке крови (p<0,05). При проведении иммунофлуоресцентного анализа в группе животных с хронической гипергликемией без лечения отмечалось значительное снижение экспрессии белка Клото по сравнению с группой интактных животных. В группе, курсом получавшей производное ГАМК сукцикард, отмечалось улучшение функции почек, сопровождающееся достоверным увеличением (p≤0,0001) площади Клотопозитивного материала в эпителии извитых канальцев почки по отношению к группе животных с длительной гипергликемией без лечения. Заключение. Длительная гипергликемия вызывает выраженное нарушение функции почек у крыс со стрептозотоциновым диабетом: повышение уровня протеинурии и креатинина в сыворотке крови сопровождается снижением экспрессии белка Клото в почках. Производное ГАМК сукцикард при курсовом введении улучшает функцию почек, и данный эффект сопровождается повышением экспрессии белка Клото.

1. Нестерова А.А., Глинка Е.Ю., Тюренков И.Н., Перфилова В.Н. Белок Клото – универсальный регулятор физиологических процессов в организме. Успехи физиологических наук. 2020;51(2):88–104. doi: 10.31857/S0301179820020083

2. Спасов А.А., Воронкова М.П., Снигур Г.Л. Методические рекомендации по доклиническому изучению пероральных лекарственных средств для лечения сахарного диабета. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств: под ред. А.Н. Миронова. Ч.1. М.: Гриф и К, 2012; 670–84.

3. Тюренков И.Н., Файбисович Т.И., Дубровина М.А., Бакулин Д.А., Куркин Д.В. ГАМКергическая система в регуляции функционирования бета-клеток поджелудочной железы в условиях нормы и при сахарном диабете. Успехи физиологических наук. 2023;54(2):86–104. doi: 10.31857/s030117982302008x

4. Anders HJ, Huber TB, Isermann B, Schiffer M. CKD in diabetes: diabetic kidney disease versus nondiabetic kidney disease. Nature Reviews Nephrology. 2018 Apr 13;14(6):361–77. doi: 10.1038/s41581-018-0001-y

5. Buendïa P, Ramı́rezR, Aljama P, Carracedo J. Klotho Prevents Translocation of NFκB. Vitamins and hormones. 2016 Jan 1;(101):119–50. doi: 10.1016/bs.vh.2016.02.005

6. Buendia-Roldan I, Machuca N, Mejía M, Maldonado M, Pardo A, Selman M. Lower levels of α-Klotho in serum are associated with decreased lung function in individuals with interstitial lung abnormalities. Scientific Reports. 2019 Jul 25;9(1):10801. doi: 10.1038/s41598-019-47199-0

7. Chen Z, Zhou Q, Liu C, Zeng Y, Yuan S. Klotho deficiency aggravates diabetes-induced podocyte injury due to DNA damage caused by mitochondrial dysfunction. International Journal of Medical Sciences. 2020;17(17):2763–72. doi: 10.7150/ijms.49690

8. Doi S, Zou Y, Osamu Togao, Pastor J, John G, Wang L, et al. Klotho Inhibits Transforming Growth Factor-β1 (TGF-β1) Signaling and Suppresses Renal Fibrosis and Cancer Metastasis in Mice. Journal of Biological Chemistry. 2011 Mar 11;286(10):8655–65. doi: 10.1074/jbc.M110.174037

9. Gheith O, Farouk N, Nampoory N, Halim MA, AlOtaibi T. Diabetic kidney disease: world wide difference of prevalence and risk factors. J Nephropharmacol. 2015 Oct 9;5(1):49-56. PMID: 28197499; PMCID: PMC5297507.

10. Guo L, Tian J, Du H. Mitochondrial Dysfunction and Synaptic Transmission Failure in Alzheimer’s Disease. Journal of Alzheimer’s Disease. 2017 Apr 19;57(4):1071–86. doi: 10.3233/JAD-160702

11. Guo YL, Zhuang X, Huang Z, Zou J, Yang D, Hu X, et al. Klotho protects the heart from hyperglycemia-induced injury by inactivating ROS and NF-κB-mediated inflammation both in vitro and in vivo. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease. 2018 Jan 1;1864(1):238–51. doi: 10.1016/j.bbadis.2017.09.029

12. Haruna Y, Kashihara N, Satoh M, Tomita N, Namikoshi T, Sasaki T, et al. Amelioration of progressive renal injury by genetic manipulation of Klotho gene. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2007 Feb 13;104(7):2331–6. doi: 10.1073/pnas.0611079104

13. Hua S, Liu Q, Li J, Fan M, Yan K, Ye D. Betaklotho in type 2 diabetes mellitus: From pathophysiology to therapeutic strategies. Reviews in Endocrine and Metabolic Disorders. 2021 Jun 13;22(4):1091–109. doi: 10.1007/s11154-021-09661-1

14. Jiang W, Xiao T, Han W, Xiong J, He T, Liu Y, et al. Klotho inhibits PKCα/p66SHC-mediated podocyte injury in diabetic nephropathy. Molecular and Cellular Endocrinology. 2019 Aug 1;494:110490. doi: 10.1016/j.mce.2019.110490

15. Khanijou V, Zafari N, Coughlan MT, MacIsaac RJ, Ekinci EI. Review of potential biomarkers of inflammation and kidney injury in diabetic kidney disease. Diabetes/Metabolism Research and Reviews. 2022 Jul 11;38(6):3556. doi: 10.1002/dmrr.3556

16. Koch EAT, Nakhoul R, Nakhoul F, Nakhoul N. Autophagy in diabetic nephropathy: a review. International Urology and Nephrology. 2020 Jul 13;52(9):1705–12. doi: 10.1007/s11255-020- 02545-4

17. Kuro-o M, Matsumura Y, Aizawa H, Kawaguchi H, Suga T, Utsugi T, et al. Mutation of the mouse klotho gene leads to a syndrome resembling ageing. Nature. 1997;390(6655):45–51. doi: 10.1038/36285 18. Kuro-o M. The Klotho proteins in health and disease. Nature Reviews Nephrology. 2018 Nov 19;15(1):27–44. doi: 10.1038/s41581-018-0078-3

18. Memmos E, Sarafidis P, Pateinakis P, Tsiantoulas A, Faitatzidou D, Giamalis P, et al. Soluble Klotho is associated with mortality and cardiovascular events in hemodialysis. BMC Nephrology. 2019 Jun 11;20(1):217. doi: 10.1186/s12882-019-1391-1

19. Niture SK, Khatri R, Jaiswal AK. Regulation of Nrf2—an update. Free Radical Biology and Medicine. 2014 Jan;66:36–44. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2013.02.008

20. Oh HJ, Nam BY, Wu M, Kim SH, Park J, Sukyung K, et al. Klotho plays a protective role against glomerular hypertrophy in a cell cycle-dependent manner in diabetic nephropathy. American Journal of Physiology-renal Physiology. 2018 Oct 1;315(4):F791–805. doi: 10.1152/ajprenal.00462.2017

21. Olejnik A, Franczak A, Krzywonos-Zawadzka A, Kałużna-Oleksy M, Bil-Lula I. The Biological Role of Klotho Protein in the Development of Cardiovascular Diseases. BioMed Research International. 2018;2018:5171945. doi: 10.1155/2018/5171945

22. Ruiz S, Pergola PE, Zager RA, Vaziri ND. Targeting the transcription factor Nrf2 to ameliorate oxidative stress and inflammation in chronic kidney disease. Kidney International. 2013 Jun;83(6):1029–41. doi: 10.1038/ki.2012.439

23. Shen S, Ji C, Wei K. Cellular Senescence and Regulated Cell Death of Tubular Epithelial Cells in Diabetic Kidney Disease. Frontiers in Endocrinology. 2022 Jun 28;13:924299. doi: 10.3389/fendo.2022.924299

24. Tohyama O, Imura A, Iwano A, Freund JN, Henrissat B, Fujimori T, et al. Klotho Is a Novel βGlucuronidase Capable of Hydrolyzing Steroid βGlucuronides. Journal of Biological Chemistry. 2004 Mar 12;279(11):9777–84. doi: 10.1074/jbc.M312392200

25. Typiak M, Piwkowska A. Antiinflammatory Actions of Klotho: Implications for Therapy of Diabetic Nephropathy. International Journal of Molecular Scienes. 2021 Jan 19;22(2):956–6. doi: 10.3390/ijms22020956

26. Tang A, Zhang Y, Wu L, Lin Y, Lizeyu L, Zhao L, et al. Klotho’s impact on diabetic nephropathy and its emerging connection to diabetic retinopathy. Frontiers in Endocrinology. 2023 Apr 18;14:1180169. doi: 10.3389/fendo.2023.1180169

27. Casanova A, Wevers A, Navarro-Ledesma S, Pruimboom L. Mitochondria: It is all about energy. Frontiers in Physiology. 2023 Apr 25;14:1114231. doi: 10.3389/fphys.2023.1114231