Informacja

Jaka jest rola RAGE?

Jaka jest rola RAGE?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Zgodnie z artykułami, które przeczytałem, AGE (produkty końcowe zaawansowanej glikacji) aktywują RAGE (receptory dla AGE). Ta aktywacja zwiększa poziom ROS (reaktywnych form tlenu) w komórkach.

Wolne rodniki mogą powodować uszkodzenia komórek, co zdecydowanie nie jest dobre. Jak myślisz, jaka jest rola RAGE, która jest ważniejsza niż uszkodzenie komórek?


Sygnalizacja RAGE w biologii szkieletu

Cel przeglądu: Receptor produktów końcowych zaawansowanej glikacji (RAGE) i kilka jego ligandów bierze udział w powstawaniu i progresji patologii związanych ze starzeniem się, przewlekłym stanem zapalnym i stresem komórkowym. W szczególności zbadano rolę RAGE i jego ligandów w tkance kostnej zarówno w stanach fizjologicznych, jak i patologicznych. Jednak zakres, w jakim sygnalizacja RAGE reguluje homeostazę kości i początek choroby, pozostaje niejasny. Ponadto, wpływ RAGE na różne komórki kostne i czy te efekty są specyficzne dla typu komórki, nie jest znany. Celem niniejszego przeglądu jest opisanie piśmiennictwa na temat sygnalizacji RAGE w biologii szkieletu, a także omówienie klinicznego potencjału RAGE jako celu diagnostycznego i/lub terapeutycznego w chorobach kości.

Najnowsze odkrycia: Rola RAGE i jego ligandów w homeostazie szkieletu, naprawie tkanek oraz wystąpieniu/postępowaniu choroby zaczyna być odkrywana. Na przykład, szkodliwe skutki ligandów RAGE, zaawansowanych produktów końcowych glikacji (AGE), zostały zidentyfikowane dla żywotności/aktywności osteoblastów, podczas gdy inni zaobserwowali, że niski poziom ekspozycji na AGE stymuluje autofagię osteoblastów, co z kolei sprzyja żywotności i funkcji. Podobne wyniki odnotowano dla HMGB1, innego liganda RAGE, w którym wysokie poziomy ligandu są związane z apoptozą osteoblastów/osteocytów, podczas gdy podawanie na niskim poziomie/krótkotrwałe stymuluje różnicowanie się osteoblastów/tworzenie kości i wspomaga gojenie złamań. Dodatkowo, podwyższone poziomy kilku ligandów RAGE (AGE, HMGB1, białka S100) indukują apoptozę osteoblastów/osteocytów i stymulują wytwarzanie cytokin, co jest związane ze zwiększonym różnicowaniem/aktywnością osteoklastów. Odwrotnie, bezpośrednia ekspozycja na RAGE-ligand w osteoklastach może mieć działanie hamujące. Obserwacje te potwierdzają wniosek, że podwyższona resorpcja kości obserwowana w warunkach wysokiego stężenia krążących ligandów i ekspresji RAGE jest raczej wynikiem działania na osteoblasty/osteocyty niż bezpośredniego działania na osteoklasty, chociaż wymagana jest dodatkowa praca w celu uzasadnienia obserwacji. Ostatnie badania wykazały, że RAGE i jego ligandy odgrywają ważną rolę fizjologiczną w regulacji rozwoju szkieletu, homeostazy i naprawie/regeneracji. Odwrotnie, podwyższone poziomy RAGE i jego ligandów są wyraźnie związane z różnymi chorobami związanymi ze zwiększoną utratą kości i kruchością. Jednak pomimo ostatnich postępów w tej dziedzinie wiele pytań dotyczących RAGE i jego ligandów w biologii szkieletu pozostaje bez odpowiedzi.

Słowa kluczowe: Osteoblast kości Osteoklast Osteocyt Osteoporoza RAGE.

Oświadczenie o konflikcie interesów

Lillian Plotkin, Alyson Essex i Hannah Davis nie deklarują konfliktu interesów.


Przejrzeć

Wstęp

Receptor for Advanced Glycation Endproducts [RAGE] jest członkiem nadrodziny immunoglobulin, zakodowanej w regionie klasy III głównego układu zgodności tkankowej [1–4]. Ten wieloligandowy receptor ma jedną domenę typu V, dwie domeny typu C, domenę transbłonową i ogon cytoplazmatyczny. Domena V posiada dwa miejsca N-glikozylacji i odpowiada za większość (ale nie wszystkie) wiązania ligandów pozakomórkowych [5]. Uważa się, że ogon cytoplazmatyczny jest niezbędny dla sygnalizacji wewnątrzkomórkowej, prawdopodobnie wiążąc się z diafanus-1, aby pośredniczyć w migracji komórek [6]. Pierwotnie uważano, że produkty końcowe zaawansowanej glikacji (AGE) są jego głównymi ligandami aktywującymi, ale od tego czasu zidentyfikowano wiele innych ligandów RAGE, w tym wzorce molekularne związane z uszkodzeniem (DAMP) [1, 7, 8]. RAGE jest zatem uważany za receptor rozpoznający wzorce (PRR), posiadający szeroką gamę ligandów [9–11].

RAGE jest wyrażany zarówno jako pełnej długości formy związane z błoną (fl-RAGE lub mRAGE, nie mylić z mysim RAGE), jak i różne formy rozpuszczalne pozbawione domeny transbłonowej. Rozpuszczalny RAGE jest wytwarzany zarówno przez proteolityczne cięcie fl-RAGE, jak i alternatywne składanie mRNA. Rozpuszczalne izoformy obejmują domeny zewnątrzkomórkowe, ale nie mają domeny transbłonowej i cytoplazmatycznej [12–15]. Rozpuszczalny RAGE pochodzący konkretnie z rozszczepienia proteolitycznego to sRAGE, chociaż terminologia ta nie jest spójna w literaturze – sRAGE czasami odnosi się ogólnie do rozpuszczalnego RAGE. RAGE jest wyrażany na niskich poziomach w szerokim zakresie zróżnicowanych dorosłych komórek w sposób regulowany, ale w dojrzałych pneumocytach płuc typu I jest wyrażany na znacznie wyższym poziomie niż w innych typach komórek spoczynkowych. Jest silnie wyrażany w łatwo wykrywalnych ilościach w komórkach embrionalnych [16]. RAGE jest również silnie eksprymowany i związany z wieloma stanami patologicznymi związanymi z zapaleniem, takimi jak choroba naczyń, rak, neurodegeneracja i cukrzyca (ryc. 1) [17, 18]. Wyjątkiem są guzy płuc i idiopatyczne zwłóknienie płuc, w których ekspresja RAGE spada z wyższego poziomu w zdrowej tkance [19, 20].

RAGE ma kluczowe znaczenie dla wielu podstawowych procesów biologicznych. Skupienie się na RAGE pozwala nam przyjrzeć się wielu aspektom zaburzonej biologii komórki i powiązanych chorób przewlekłych. Przewlekły stres sprzyja szerokiemu spektrum chorób poprzez ekspresję i sygnalizację RAGE, skupiając odpowiedź zapalną i naprawczą gospodarza.

RAGE i rozpuszczalna RAGE

mRNA ludzkiego RAGE podlega alternatywnemu splicingowi, podobnie jak inne białka zlokalizowane w locus MHC-III na chromosomie 6. Rozpuszczalna forma z nowym C-końcem jest wykrywana na poziomie białka, zwana „endogennym wydzielniczym RAGE” (esRAGE lub RAGE_v1) [21]. Forma ta jest wykrywana przez immunohistochemię w wielu różnych tkankach ludzkich, które nie wybarwiają się pod kątem zauważalnych ilości fl-RAGE [22]. Do tej pory zidentyfikowano ponad 20 różnych wariantów splicingowych dla ludzkiego RAGE. Splicing ludzkiego RAGE jest bardzo zależny od tkanki, przy czym mRNA fl-RAGE przeważa w komórkach mięśni gładkich płuc i aorty, podczas gdy mRNA esRAGE przeważa w komórkach śródbłonka. Wiele sekwencji splicingowych jest potencjalnymi celami szlaku zaniku za pośrednictwem nonsensu (NMD), a zatem prawdopodobnie ulegną degradacji przed ekspresją białka. Kilka innych nie ma sekwencji sygnałowej na eksonie 1, a zatem eksprymowane białko może podlegać przedwczesnej degradacji. Jedyne ludzkie warianty wykryte na poziomie białka in vivo is to fl-RAGE, sRAGE i esRAGE [17, 22].

Ludzki fl-RAGE podlega również rozszczepieniu proteolitycznemu przez metaloproteinazę błonową ADAM10, uwalniając domenę zewnątrzkomórkową w postaci rozpuszczalnej izoformy [12–14]. Przeciwciała doprowadzone do nowego C-końca esRAGE nie rozpoznają izoformy powstałej w wyniku rozszczepienia proteolitycznego. W surowicy dominującym gatunkiem jest rozszczepienie proteolityczne, a nie izoforma splicingowa mRNA [12]. Wzmocnienie rozszczepienia proteolitycznego zwiększy poziomy rozpuszczalnego RAGE, podczas gdy inhibicja zwiększy poziomy fl-RAGE. Ten proces rozszczepiania jest modulowany przez poziomy Ca++, a po rozszczepieniu proteolitycznym pozostały fragment C-końcowy związany z błoną podlega dalszej degradacji przez γ-sekretazę [13, 14]. Rozszczepienie C-końcowego fragmentu przez γ-sekretazę uwolni domenę międzykomórkową RAGE (RICD) do przestrzeni cytozolowej/jądrowej. Mimo że RICD nie został jeszcze wykryty i przypuszczalnie jest szybko degradowany, nadekspresja rekombinowanej formy RICD zwiększy apoptozę, jak zmierzono testem TUNEL, wskazując, że przetwarzanie RAGE ma inną rolę międzykomórkową [14].

Mysie mRNA fl-RAGE również podlega alternatywnemu splicingowi, a niektóre produkty splicingu są ortologami esRAGE [23]. Do tej pory wykryto ponad 17 różnych splicingów mRNA. Podobnie jak w przypadku ludzkich wariantów składania, mysie warianty składania ulegają ekspresji w sposób zależny od tkanki i wiele z nich jest celami NMD. Podczas porównywania ludzkiego i mysiego RAGE istnieje kilka powszechnych wzorów splicingowych, chociaż warianty, które mogłyby spowodować powstanie rozpuszczalnej izoformy, są znacznie rzadsze u myszy [15].

Zrekombinowany RAGE sklonowano do różnych wektorów ekspresyjnych, a natywny rozpuszczalny RAGE został oczyszczony z płuc mysich, bydlęcych i ludzkich [24–28]. Rekombinowana rozpuszczalna izoforma przyjmuje fenotyp dominujący negatywny i blokuje sygnalizację. Rozpuszczalny RAGE może działać jako zewnątrzkomórkowy „receptor wabikowy”, antagonizując fl-RAGE i inne receptory poprzez wiązanie DAMP i innych ligandów oraz hamowanie rekrutacji leukocytów w różnych ostrych i przewlekłych stanach zapalnych [4]. Zarówno esRAGE, jak i sRAGE działają jako receptory wabików dla ligandu HMGB1 [12]. Jednak rozpuszczalny RAGE pełni inne funkcje niż blokowanie funkcji fl-RAGE i wywiera działanie prozapalne poprzez interakcję z Mac-1 [10, 29]. Tak więc, chociaż rozpuszczalny RAGE ma właściwości ochronne w warunkach przewlekłego zapalenia, można go lepiej opisać jako biomarker przewlekłego zapalenia [30, 12]. Informacje na temat długoterminowych skutków leczenia egzogennym rozpuszczalnym RAGE wciąż nie są dostępne i trzeba jeszcze wykazać, że poziomy rozpuszczalnego RAGE w osoczu są wystarczające, aby skutecznie działać jako receptor wabikowy in vivo [18].

Dwie różne właściwości rozpuszczalnego RAGE (receptor wabikowy i prozapalny) oraz różne szlaki związane z jego wytwarzaniem mogą wyjaśniać, dlaczego istnieją zarówno pozytywne, jak i negatywne korelacje między jego poziomami w ludzkiej surowicy a chorobą. Całkowity rozpuszczalny RAGE w surowicy jest istotnie niższy u mężczyzn bez cukrzycy z chorobą wieńcową niż u mężczyzn bez choroby wieńcowej [31]. Jak oceniono na podstawie nadwrażliwości typu opóźnionego i zapalenia jelita grubego, rozpuszczalny RAGE hamował stan zapalny u myszy z niedoborem IL-10, zmniejszał aktywację NFκB i zmniejszał ekspresję zapalnych cytokin [32, 33]. Myszy z nokautem RAGE mają ograniczoną zdolność do podtrzymywania stanu zapalnego i upośledzenia rozwoju i wzrostu guza. Tak więc RAGE napędza i promuje odpowiedzi zapalne podczas wzrostu guza na wielu etapach i odgrywa kluczową rolę w przewlekłym zapaleniu i raku [34].

Niższy poziom rozpuszczalnego RAGE stwierdza się w stwardnieniu zanikowym bocznym (ALS), a niższy poziom esRAGE prognozuje śmiertelność sercowo-naczyniową u pacjentów ze schyłkową niewydolnością nerek [35, 36]. U pacjentów z cukrzycą typu 2 wyższe poziomy rozpuszczalnego RAGE korelują dodatnio z innymi markerami stanu zapalnego, takimi jak MCP-1, TNF-α, AGE i sVCAM-1 [37, 38]. Całkowity rozpuszczalny RAGE, ale nie esRAGE, koreluje z albuminurią w cukrzycy typu 2 [39]. Co ciekawe, chociaż zmiany poziomu rozpuszczalnego RAGE w ludzkiej surowicy bardzo dobrze korelują z postępem patologii związanych z zapaleniem, w mysiej surowicy rozpuszczalny RAGE jest niewykrywalny [18]. Kontrastuje to ze znaczeniem splicingu i proteolitycznego rozszczepienia form rozpuszczalnego RAGE u myszy i ludzi [15]. Jedno ostrzeżenie jest takie, że chociaż testy rozpuszczalnego RAGE w surowicy oparte na ELISA wykazują wysoką precyzję i powtarzalność, poziomy wykazują dużą zmienność (500–3500 ng/l P < 0,05) wśród zdrowych dawców [40]. Poziomy rozpuszczalnego RAGE korelują z poziomami AGE nawet u osób bez cukrzycy [41]. Tak więc, chociaż jeden pomiar rozpuszczalnego RAGE może nie być wystarczający do przewidzenia stanu patologicznego, zmiany poziomów w czasie mogą być predyktorem rozwoju choroby.

Sygnalizacja RAGE utrwala odpowiedź immunologiczną i zapalną

Niedawny przegląd obszernie omawia rolę sygnalizacji RAGE w cukrzycy i odpowiedzi immunologicznej [18]. Po aktywacji RAGE odnotowuje się aktywację wielu wewnątrzkomórkowych cząsteczek sygnalizacyjnych, w tym czynnika transkrypcyjnego NF-κB, kinaz MAP i cząsteczek adhezyjnych. Rekrutacja takich cząsteczek i aktywacja szlaków sygnałowych różni się w zależności od poszczególnych ligandów RAGE. Na przykład HMGB1, S100B, Mac-1 i S100A6 aktywują RAGE poprzez różne ścieżki transdukcji sygnału [42, 43]. Ann Marie Schmidt zaproponowała model „dwóch uderzeń” zaburzeń naczyniowych, w których pośredniczy RAGE i jego ligandy [9]. Ten model „dwóch trafień” stawia hipotezę, że pierwszym „uderzeniem” jest zwiększona ekspresja RAGE i jego ligandów wyrażanych w układzie naczyniowym. Drugim „trafieniem” jest obecność różnych form stresu (np. stresu niedokrwiennego, bodźców immunologicznych/zapalnych, stresu fizycznego lub zmodyfikowanych lipoprotein), prowadzących do nadmiernej odpowiedzi komórkowej, sprzyjającej rozwojowi zmian naczyniowych. Co najważniejsze, zaangażowanie RAGE utrwala aktywację NF-kB przez syntezę de novo NF-kBp65, tworząc w ten sposób stale rosnącą pulę tego prozapalnego czynnika transkrypcyjnego [44]. RAGE wiąże się ze wzmocnioną odpowiedzią gospodarza w kilku stanach patologicznych, w tym cukrzycy, przewlekłym zapaleniu, nowotworach i zaburzeniach neurodegeneracyjnych [18]. Podobnie założylibyśmy, że w okresach przerwania bariery nabłonkowej zarówno sygnał 1, bodziec czynnika wzrostu, jak i sygnał 2, różne formy stresu, w połączeniu z ligandami RAGE i RAGE pomagają w pośredniczeniu w tym efekcie.

Ligandy RAGE

Ligandy RAGE dzielą się na kilka odrębnych rodzin. Należą do nich białka z rodziny High Mobility Group, w tym prototypowy HMGB1/amfoteryna, członkowie rodziny białek S100/kalgranulina, białka macierzy, takie jak kolagen I i IV, peptyd Aβ oraz niektóre zaawansowane produkty końcowe glikacji, takie jak karboksymetylolizyna (CML-AGE) [ 4, 6, 16, 45]. Nie wszyscy członkowie tych rodzin zostali zidentyfikowani jako ligandy RAGE, a wiele ligandów RAGE ma różne efekty niezależne od RAGE [46]. Cząsteczki AGE są powszechne w stanach patologicznych charakteryzujących się stresem oksydacyjnym, generacją gatunków metoksylowych i wzrostem poziomu cukru we krwi, jak to ma miejsce w cukrzycy typu 2 [6, 27]. Rodzina S100/kalgranulina składa się z blisko spokrewnionych polipeptydów wiążących wapń, które działają jako prozapalne cytokiny zewnątrzkomórkowe.

Akumulacja i zaangażowanie ligandów z kolei zwiększa ekspresję RAGE [2]. Nie wiadomo, dlaczego niektóre ligandy (takie jak HMGB1, niektóre S100 i CML-AGE) powodują silną sygnalizację prozapalną poprzez RAGE, podczas gdy podobne cząsteczki (takie jak pentozydyna-AGE i pirralina-AGE) wydają się mieć znacznie mniej lub wcale sygnalizacja. Najpowszechniej akceptowana hipoteza pogodzenia tych różnic dotyczy oligomeryzacji ligandów. Spośród zidentyfikowanych ligandów RAGE te, które ulegają oligomeryzacji, silniej aktywują RAGE [3]. Oligomery ligandów mogą potencjalnie rekrutować kilka receptorów RAGE, jak również receptorów Toll-podobnych [TLR] na powierzchni komórki lub w pęcherzykach wewnątrzkomórkowych i indukować ich skupienie na powierzchni komórki. Na przykład dimery S100 i multimery wyższego rzędu wiążą kilka receptorów, w tym TLR4, a tworzenie klastrów RAGE może promować podobnie silną odpowiedź [47]. Ostatnie badania pokazują, że AGE i niektóre multimery S100 grupują RAGE w ten sposób [11, 48, 49]. Jednak nie wyjaśnia to całkowicie, dlaczego niektóre ligandy silnie aktywują RAGE, podczas gdy strukturalnie podobne nie wydają się go w ogóle aktywować [50].

Przegląd HMGB1 i rodziny białek HMG

Białka HMG (High Mobility Group) są bardzo podstawowymi, jądrowymi, niehistonowymi białkami chromosomowymi, których jedynym elementem aktywującym RAGE jest HMGB1. Nie należy mylić białek HMG z niespokrewnionym związkiem w szlaku mewalonianu „HMG-CoA” (3-hydroksy-3-metyloglutarylokoenzym A) i „inhibitorami reduktazy HMG-CoA” (statynami) [51]. Białka HMG zostały po raz pierwszy zidentyfikowane w grasicy cielęcej w 1973 roku i nazwane ze względu na ich wysoką ruchliwość w żelach rozdzielających białka [52]. Zazwyczaj mają wysoki procent naładowanych aminokwasów i mają masę poniżej 30 kDa. Białka HMG ulegają ekspresji w prawie wszystkich typach komórek, stosunkowo obficie w tkance embrionalnej i wiążą się z DNA w sposób zależny od zawartości, ale niezależny od sekwencji [53]. Są ważne w przebudowie chromatyny i pełnią wiele innych funkcji. Dane z nokautu myszy pokazują, że utrata któregokolwiek z białek HMG spowoduje wykrywalne szkodliwe zmiany fenotypowe. Spośród nich myszy HMGB1 (-/-) umierają z powodu hipoglikemii w ciągu 24 godzin od urodzenia [54, 55]. Rozszerzone krzyżowanie wsteczne allelu nokautującego z różnymi szczepami myszy ujawniło jeszcze głębszy fenotyp z myszami umierającymi z powodu rozwoju E15 [Marco Bianchi, doniesienie osobiste]. Homologia między mysim i ludzkim HMGB1 jest niezwykła, zaobserwowano tylko dwie różnice aminokwasowe. Podobna głęboka homologia występuje u wszystkich gatunków kręgowców z 85% homologią z danio pręgowanym.

Istnieją trzy podklasyfikacje białek HMG: HMGA, HMGB i HMGN (Tabela 1). Istnieje również podobny zestaw, znany jako białka z motywem HMG. Białka z motywem HMG różnią się tym, że są specyficzne względem komórek i wiążą DNA w sposób specyficzny dla sekwencji. Białka HMGA (dawniej HMGI/Y) różnią się od innych białek HMG posiadaniem trzech sekwencji typu hak AT (które wiążą się z sekwencjami DNA bogatymi w AT) [56, 57]. Mają też nieco kwaśny ogon C-końcowy, chociaż niedawno odkryty HMGA1c nie ma kwaśnego ogona i tylko dwa haczyki AT. Białka HMGN (dawniej HMG14 i HMG17) mają nukleosomalne domeny wiążące. Białka HMGB (wcześniej HMG1 do HMG4) wyróżniają się dwoma blokami wiążącymi DNA, które mają wysokie powinowactwo do DNA CpG, jądra apoptotyczne i wysoce wygięte struktury, takie jak czterokierunkowe połączenia Holliday i platynowany/modyfikowany platyną DNA. Białka HMGB mają długi C-końcowy kwaśny ogon, z wyjątkiem HMGB4, które niedawno wykryto na poziomie białka w jądrach, gdzie działa jako represor transkrypcji [58]. Kwasowy ogon HMGB składa się z co najmniej 20 kolejnych reszt kwasu asparaginowego i glutaminowego. Kwaśny ogon C-końcowy o tej długości i składzie jest rzadko spotykany w Naturze, chociaż kilka innych białek związanych z autofagią i apoptozą, takich jak paratymozyna, ma długi wewnętrzny odcinek kwaśnych peptydów [59–61].

Spośród białek HMG, HMGB1 pełni dodatkowo rolę cytozolową i zewnątrzkomórkową, odpowiednio, jako białko promujące autofagię i jako cytokina bez lidera [62]. Makrofagi, komórki NK i dojrzałe DC aktywnie wydzielają HMGB1, a komórki nekrotyczne wydzielają je biernie. HMGB1 wykryto również w cytozolu, w zależności od typu komórki, gdzie odgrywa główną pozytywną rolę w regulacji autofagii [63].Chociaż HMGA1 odgrywa rolę w eksporcie HIPK2 (kinazy białkowej oddziałującej z homeodomeną 2, proapoptotycznego aktywatora p53) z jądra do cytoplazmy [64], białka HMG inne niż HMGB1 są bardzo rzadko wykrywane poza jądrem. To prawdopodobnie wyjaśnia, dlaczego HMGB1 jest jedynym członkiem rodziny, który aktywuje RAGE [65]. Ponieważ HMGB1 przemieszcza się między jądrem a cytozolu, istnieje możliwość, że może wiązać się z rozpuszczalnym RAGE w cytozolu i tym samym odgrywać rolę w regulowaniu jego aktywności.

Biochemia HMGB1

HMGB1 to wysoce konserwatywne białko składające się z 215 aminokwasów. Jest wyrażany w prawie wszystkich komórkach ssaków. Ludzkie HMGB1 jest w 80% podobne do HMGB2 i HMGB3 [55]. Ma dwa pola wiążące DNA bogate w lizynę (A- i B-) oddzielone krótkim łącznikiem. Pudełka są oddzielone od C-końcowego kwasowego ogona inną sekwencją łącznikową kończącą się czterema kolejnymi lizynami. Wykryto izoformę, która, jak się uważa, wynika z cięcia kwaśnego ogona in vivo [66]. HMGB1 ma trzy cysteiny, z których dwie pierwsze wicynalne (Cys 23 i 45, oparte na Met1 jako początkowej Met w niedojrzałym białku) mogą tworzyć wewnętrzne wiązanie dwusiarczkowe w skrzynce A. Skrzynka A i stan utlenienia tych dwóch cystein odgrywają ważną rolę w zdolności HMGB1 do wiązania substratów. Utlenianie tych dwóch cystein zmniejszy również powinowactwo HMGB1 do CpG-DNA [67, 68]. Dodanie rekombinowanego A-box antagonizuje zdolność HMGB1 do wiązania innych substratów [67, 69]. Pozostaje do ustalenia, czy działanie A-box jest wynikiem konkurencyjnego hamowania przez wiązanie z innymi substratami lub zakłócanie zdolności B-box do wiązania substratów. Działające wspólnie dwa pudełka rozpoznają zgięte DNA [70]. Trzecia cysteina (Cys106, w B-box) często pozostaje zmniejszona i jest ważna dla translokacji jądrowej [68]. Obszar wokół tej cysteiny jest minimalnym obszarem aktywności cytokin [65]. HMGB1 ulega istotnym modyfikacjom potranslacyjnym, w tym acetylacji niektórych lizyn, co wpływa na jego zdolność do przemieszczania się między jądrem a cytozolem [71, 72]. Dostępność wiązania DNA i modyfikacji potranslacyjnej może być modulowana przez interakcje kwaśnego ogona z podstawowym B-box [73–75]. Sygnały HMGB1 przez TLR2, TLR4 i TLR9 oprócz RAGE [76, 77]. Wiąże się również z trombomoduliną i syndekanem poprzez interakcje z B-box [78].

Ewolucja HMGB1

Białka HMG można znaleźć w najprostszych organizmach wielokomórkowych [79]. Dwie skrzynki DNA powstały w wyniku fuzji dwóch pojedynczych genów jednopudełkowych [80]. Struktura dwupudełkowa sprawia, że ​​jest szczególnie chciwy wobec zgiętego DNA i jest wysoce konserwatywny wśród wielu organizmów [81, 82]. To podobieństwo sprawia, że ​​wyzwaniem jest wytwarzanie przeciwciał specyficznych dla HMGB1. Reaktywność krzyżowa przeciwciał może wynikać z silnego podobieństwa HMGB1 w poszczególnych gatunkach, HMGB1 do innych białek HMGB, a nawet HMGB1 do histonów H1 (dane niepublikowane Sparvero, Lotze i Amoscato). W każdym badaniu należy starannie wykluczyć możliwość błędnej identyfikacji HMGB1. Jednym ze sposobów odróżnienia białek HMGB od siebie jest długość kwasowego ogona (30, 22 i 20 kolejnych reszt kwasowych odpowiednio dla HMGB1, 2 i 3, podczas gdy HMGB4 nie ma żadnego). Kwasowe ogony są poprzedzone proksymalnym miejscem cięcia trypsyną i wszystkie mają nieco inny skład. To sprawia, że ​​spektrometria mas w połączeniu z trawieniem trypsyną jest atrakcyjnym sposobem identyfikacji.

Normalne/zdrowe poziomy HMGB1

Względna ekspresja HMGB1 jest bardzo zróżnicowana w zależności od stanu i rodzaju tkanki. Tkanki niezróżnicowane i w stanie zapalnym mają tendencję do większej ekspresji HMGB1 niż ich odpowiedniki. Śledziona, grasica i jądra mają stosunkowo duże ilości HMGB1 w porównaniu z wątrobą. Lokalizacja subkomórkowa jest różna, przy czym wątrobowe HMGB1 występuje raczej w cytozolu niż w jądrze [55, 83]. HMGB1 jest obecne w niektórych komórkach na poziomach przekraczanych tylko przez aktynę i szacuje się, że wynosi aż 1 × 106 cząsteczek na komórkę, czyli jedną dziesiątą ilości wszystkich histonów rdzeniowych. Jednak tę liczbę należy traktować z pewną ostrożnością, ponieważ obejmuje ona transformowane linie komórkowe i nie określa poziomów obfitości HMGB1 in vivo w większości linii komórkowych [55]. Poziomy HMGB1 w surowicy (określone metodą Western Blot) odnotowano w szerokim zakresie: 7,0 ± 5,9 ng/ml u zdrowych pacjentów, 39,8 ± 10,5 ng/ml w marskości wątroby i 84,2 ± 50,4 ng/ml w raku wątrobowokomórkowym [84]. ]. Dla porównania, całkowity poziom białka w surowicy krwi człowieka waha się od około 45–75 mg/ml, a całkowity poziom białka cytozolowego wynosi około 300 mg/ml [85, 86]. To stawia HMGB1 w surowicy w niskim zakresie masy na milion, co sprawia, że ​​wykrywanie i separacja od bardzo licznych białek surowicy jest wyzwaniem.

HMGB1 i RAGE w nowotworach i stanach zapalnych

HMGB1 wraz z RAGE jest podwyższony w wielu typach nowotworów (Tabela 2). HMGB1 jest biernie uwalniane z komórek martwiczych, ale nie z większości komórek apoptotycznych. Przyczyna tego nie jest znana, ale przypuszcza się, że jest to wynikiem zmian redoks lub niedostatecznej acetylacji histonów w komórkach apoptotycznych [87, 88]. Komórki nekrotyczne HMGB1(-/-) są poważnie utrudnione w ich zdolności do wywoływania zapalenia. Sygnalizacja HMGB1, częściowo poprzez RAGE, jest związana z sygnalizacją ERK1, ERK2, Jun-NH2 kinaza (JNK) i p38. Powoduje to ekspresję NFκB, cząsteczek adhezyjnych (ICAM i VCAM, prowadzących do rekrutacji makrofagów i neutrofili) oraz produkcję kilku cytokin (TNFα, IL-1α, IL-6, IL-8, IL-12 MCP-1, PAI-1 i tPA) [89]. Pojawił się pogląd, że sama cząsteczka ma niewielką aktywność zapalną, ale działa razem z innymi cząsteczkami, takimi jak IL-1, ligandy TLR2, ligandy LPS/TLR4 i DNA. Sygnalizacja HMGB1 poprzez TLR2 i TLR4 również skutkuje ekspresją NFκB. To sprzyja zapaleniu poprzez pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego, ponieważ NFκB zwiększa ekspresję różnych receptorów, w tym RAGE i TLR2. Stymulacja makrofagów przez LPS doprowadzi do wczesnego uwolnienia TNFα (w ciągu kilku godzin) i późniejszego uwolnienia HMGB1 (po kilku godzinach iw ciągu kilku dni). Celowanie w HMGB1 przeciwciałami w celu zapobiegania letalności endotoksyn staje się zatem atrakcyjną możliwością terapeutyczną, ponieważ anty-HMGB1 jest skuteczne u myszy nawet wtedy, gdy podaje się je kilka godzin po stymulacji LPS [90]. Stymulacja komórek śródbłonka i makrofagów przez HMGB1 sprzyja sekrecji TNFα, co z kolei wzmaga sekrecję HMGB1 [91]. Innym sposobem indukowania sekrecji HMGB1 jest stres oksydacyjny [92]. Uważa się, że aktywnie wydzielana forma HMGB1 jest przynajmniej częściowo acetylowana, chociaż zarówno aktywnie, jak i biernie uwalniane HMGB1 będzie sprzyjać zapaleniu [71].

Wczesną obserwacją z 1973 roku jest to, że białka HMG agregują z mniej zasadowymi białkami [52]. HMGB1 wiąże LPS i różne cytokiny, takie jak IL-1β. Powoduje to zwiększone wytwarzanie interferonu gamma (INFγ) przez PBMC (jednojądrzaste komórki krwi obwodowej), które jest znacznie większe niż w przypadku samego HMGB1 lub samych cytokin. Wiązanie HMGB1 z RAGE jest wzmacniane przez DNA CpG. Zdolność HMGB1 do aktywacji RAGE może wynikać bardziej z jego zdolności do tworzenia kompleksu z innymi cząsteczkami prozapalnymi, przy czym ten kompleks następnie aktywuje RAGE [93]. Dlatego każdy test wiązania RAGE wyłącznie przez HMGB1 będzie musiał to uwzględnić, ponieważ zanieczyszczenie nawet niewielkimi ilościami DNA LPS lub CpG zwiększy wiązanie. Trombomodulina konkuruje z RAGE o HMGB1 in vitro a powstały kompleks nie wydaje się wiązać RAGE, co sugeruje możliwe podejście do osłabienia sygnalizacji RAGE-HMGB1 [78, 94]. W rzeczywistości wiązanie z trombomoduliną może również prowadzić do proteolitycznego rozszczepienia HMGB1 przez trombinę, co skutkuje mniej aktywnym produktem zapalnym [94].

Peptyd składający się tylko z reszt 150-183 HMGB1 (koniec B-box i jego łącznik do kwasowego ogona) wykazuje wiązanie RAGE i skutecznie konkuruje z wiązaniem HMGB1 in vitro [95]. Ta sekwencja jest podobna do pierwszych 40 aminokwasów (pierwsza sekwencja EF-hand helisa-loop-helix) kilku białek S100. Mutant HMGB1, w którym aminokwasy 102–105 (FFLF, B-box środkowy) zastąpiono dwiema glicynami, indukuje znacznie mniejsze uwalnianie TNFα w porównaniu z HMGB1 pełnej długości w hodowlach ludzkich monocytów [96]. Mutant ten jest również zdolny do konkurencyjnego hamowania symulacji HMGB1 w sposób zależny od dawki, gdy oba są dodawane.

Czy HMGB1 jest jedynym aktywatorem RAGE z rodziny HMG?

Ze wszystkich wymienionych powyżej powodów, HMGB1 jest jedynym znanym ligandem HMG-box RAGE. Wykazano, że żadne z innych jądrowych białek HMG nie aktywuje RAGE. Białka HMGB mogą kompleksować DNA CpG i silnie wygięte struktury, takie jak czterokierunkowe połączenia Holliday i platynowany/modyfikowany platyną DNA, podczas gdy inni członkowie nie. W przeciwieństwie do innych białek HMGB, HMGB1 ulega obfitej ekspresji w prawie wszystkich tkankach, a zatem jest łatwo dostępny do translokacji z jądra do cytozolu w celu aktywnego i biernego wydzielania. Chociaż, jako uwaga, HMGB2 i HMGB3 są również regulowane w górę w niektórych nowotworach i mogą odgrywać rolę jako aktywatory RAGE oprócz HMGB1. Podobieństwo tych białek do HMGB1 sugeruje w różnych testach, że mogą one być błędnie zidentyfikowane i włączone do zgłoszonych poziomów HMGB1. Członkowie rodziny HMG i S100 składają się z podobnych białek, które mają odrębne i często niewidoczne właściwości aktywujące RAGE.

Białka S100 jako ligandy RAGE i ich rola w zapaleniu

Opublikowano niedawny przegląd dotyczący białek S100, który zawiera więcej szczegółów niż podano tutaj [97]. Skoncentrujemy się na kluczowych elementach niezbędnych do rozważenia ich roli w nowotworach i stanach zapalnych. Białka S100 to rodzina ponad 20 białek eksprymowanych wyłącznie u kręgowców i charakteryzujących się dwoma motywami ręki EF wiążącymi wapń połączonymi centralnym regionem zawiasowym [98]. Ponad czterdzieści lat temu pierwsi członkowie zostali oczyszczeni z mózgu bydlęcego i nazwani „S-100” ze względu na ich rozpuszczalność w 100% siarczanie amonu [99]. Stwierdzono, że wiele z pierwszych zidentyfikowanych białek S100 wiąże RAGE, a zatem wiązanie RAGE było teoretycznie wspólną właściwością wszystkich białek S100. Jednak kilku ostatnio zidentyfikowanych członków rodziny nie wiąże RAGE. Geny znajdujące się w klastrze na ludzkim chromosomie 1q21 są oznaczone jako s100a podrodziny i są ponumerowane kolejno, zaczynając od s100a1. Geny S100 w innych miejscach otrzymują pojedynczą literę, na przykład s100b [100]. Ogólnie cDNA mysiego i ludzkiego S100 jest w 79,6-95% homologiczne, chociaż w mysim genomie brakuje genu S100A12/EN-RAGE [101]. Większość białek S100 występuje w komórce jako niekowalencyjne homodimery [98]. Niektóre tworzą heterodimery z innymi białkami S100 – na przykład heterodimer S100A8/S100A9 jest w rzeczywistości preferowaną formą występującą w komórce. Każda z dwóch pętli wiążących EF-ręka Ca++ jest oflankowana przez α-helisy. Pętla N-końcowa jest niekanoniczna i ma znacznie mniejsze powinowactwo do wapnia niż pętla C-końcowa. Członkowie tej rodziny różnią się od siebie głównie długością i sekwencją swoich regionów zawiasowych oraz C-końcowego regionu wydłużenia za pętlami wiążącymi. Wiązanie Ca++ indukuje dużą zmianę konformacyjną, która odsłania hydrofobową domenę wiążącą (z wyjątkiem S100A10, która jest zablokowana w tej konformacji) [47]. Ta zmiana konformacji umożliwia dimerowi S100 wiązanie dwóch białek docelowych i zasadniczo tworzenie mostka między nimi jako heterotetramer [102]. W rezultacie białka S100 nazwano „czujnikami wapnia” lub „przełącznikami regulowanymi wapniem”. Niektóre białka S100 wiążą również Zn++ lub Cu++ z wysokim powinowactwem, co może wpływać na ich zdolność do wiązania Ca++ [101].

Białka S100 mają bardzo różne wzorce ekspresji (Tabela 3). Są one podwyższone w wielu nowotworach, chociaż doniesiono, że S100A2, S100A9 i S100A11 są represorami nowotworów [50]. Białka S100 i kalgranuliny ulegają ekspresji w różnych typach komórek, w tym neutrofilach, makrofagach, limfocytach i komórkach dendrytycznych [2]. Specyficzne dla fagocytów, pozbawione liderów białka S100 są aktywnie wydzielane alternatywnym szlakiem, z pominięciem aparatu Golgiego [103]. Kilka białek S100 wiąże domenę tetrameryzacji p53, a niektóre również wiążą ujemną domenę regulatorową p53. Wiązanie domeny tetrameryzacji p53 (w ten sposób kontrolując jego stan oligomeryzacji) może być właściwością wspólną dla wszystkich białek S100, ale nie zostało to zgłoszone [104]. Nie opisano również ich roli w regulowaniu równowagi między autofagią a apoptozą.

Poszczególne białka S100 są powszechne w różnych chorobach zapalnych, szczególnie S100A8/A9 (który prawdopodobnie sygnalizuje przez RAGE oprócz innych mechanizmów) i S100A12 (który zdecydowanie sygnalizuje przez RAGE). Choroby te obejmują reumatoidalne zapalenie stawów, młodzieńcze idiopatyczne zapalenie stawów, układową chorobę autoimmunologiczną i przewlekłą chorobę zapalną jelit. Blokada interakcji S100-RAGE z rozpuszczalnym RAGE u myszy zmniejszała zapalenie okrężnicy u myszy z niedoborem IL-10, hamowała rozwój zapalenia stawów i tłumiła naciek komórek zapalnych [43, 33, 32, 105]. Niektóre białka S100 odgrywają zależne od stężenia role w gojeniu się ran, odrastaniu neurytów i przebudowie tkanek.

Istnieje kilka ważnych pytań, na które należy odpowiedzieć podczas badania proponowanych interakcji S100-RAGE: Czy ta interakcja występuje? in vivo oprócz in vitro? Czy obserwowane efekty można wytłumaczyć mechanizmem niezależnym od RAGE (lub nawet dodatkowo do mechanizmu nie-RAGE)? Czy ta interakcja zależy od stanu oligomerycznego białka S100? (Stan oligomeryczny S100 jest sam w sobie zależny od stężenia Ca++ i innych jonów metali oraz środowiska redoks). Jednym z obszarów, któremu nie poświęcono zbyt wiele uwagi, jest możliwość wiązania S100 z rozpuszczalnym RAGE w cytozolu lub jądrze (w przeciwieństwie do pozakomórkowego rozpuszczalnego RAGE).

Białka S100 nie są uniwersalnymi ligandami RAGE

Kilku członków rodziny S100 nie jest ligandami RAGE. Chociaż nie ma bezpośredniego sposobu identyfikacji zdolności wiązania RAGE w oparciu o sekwencje aminokwasowe białek S100, wnioski można wyciągnąć na podstawie wspólnych właściwości biochemicznych znanych nieligandów S100 z RAGE: Po pierwsze, nieligandy często wykazują silne wiązanie z Zn++. Po drugie, ich wiązanie Ca++ jest utrudnione lub w pewien sposób różni się od ligandów S100 RAGE. Po trzecie, ich stan oligomeryzacji jest zmieniony lub nie istnieje.

Nieligandy RAGE: S100A2, A3, A5, A10, A14, A16, G, Z

S100A2 jest homodimerem, który może tworzyć tetramery po związaniu Zn++, a to wiązanie Zn++ hamuje jego zdolność do wiązania Ca++. Chociaż dwa ligandy RAGE (S100B i S100A12) również bardzo dobrze wiążą Zn++, to wpływa na nie zwiększenie ich powinowactwa do Ca++ [106, 107]. Pokrewny S100A3 słabo wiąże Ca++, ale Zn++ bardzo silnie [101]. S100A5 jest również czynnikiem wiążącym Zn++, ale wiąże Ca++ z 20-100-krotnie większym powinowactwem niż inne białka S100. Może również wiązać Cu++, co ogranicza jego zdolność do wiązania Ca++ [108]. S100A10 (lub p11) jest jedynym członkiem rodziny S100, który jest niewrażliwy na Ca++. Ma zmiany aminokwasowe w dwóch domenach wiążących Ca++, które blokują strukturę w stanie aktywnym niezależnie od stężenia wapnia [109]. Utworzy heterotetramer z aneksyną A2 i został nazwany „łańcuchem lekkim aneksyny A2” [110]. S100A14 ma tylko 2 z 6 konserwatywnych reszt w C-końcowej ręce EF, a zatem jego zdolność do wiązania Ca++ jest prawdopodobnie utrudniona [111]. S100A16 słabo wiąże Ca++, mając tylko jeden atom na monomer białka. Jednak po dodaniu Zn++ tworzą się wyższe agregaty [112]. S100G był również znany jako zależne od witaminy D białko wiążące wapń, jelitowe CABP, Calbindin-3 i Calbindin-D9k [113]. Jest przede wszystkim monomerem w roztworze i po związaniu Ca++ nie wykazuje zmian konformacyjnych, które charakteryzują wiele innych białek S100 [114]. S100Z to 99-aminokwasowe białko wiążące S100P in vitro. Istnieje jako homodimer, który wiąże Ca++, ale Ca++ nie ma wpływu na jego stan agregacji [115].

Możliwe ligandy RAGE: S100A1, S100A8/9

S100A1 normalnie występuje jako homodimer, a jego mRNA jest obserwowane najbardziej w sercu, ze zmniejszającymi się poziomami w nerkach, wątrobie, skórze, mózgu, płucach, żołądku, jądrach, mięśniach, jelicie cienkim, grasicy i śledzionie. S100A1 występuje w cytoplazmie i jądrze – linia komórkowa mięśnia sercowego szczura H9c2 jest głównie jądrowa, dorosły mięsień szkieletowy głównie cytoplazmatyczny. S100A1 jest uwalniany do krwi w okresach niedokrwienia, a zewnątrzkomórkowy S100A1 hamuje apoptozę poprzez aktywację ERK1/2 [101]. S100A1 wiąże się zarówno z tetrameryzacją, jak i negatywnymi domenami regulatorowymi p53 [104]. S100A1 współdziała z S100A4 i antagonizują się nawzajem in vitro oraz in vivo [116]. Nadal trwa debata, czy S100A1 wiąże się z RAGE, chociaż ostatnie prace z obrazowaniem PET S100A1 znakowanego fluorem-18 podawanego myszom wskazują, że znajduje się on w tym samym miejscu co RAGE [117].

Oprócz tworzenia homodimerów, S100A8 i S100A9 mogą tworzyć ze sobą heterodimery i heterotetramery w sposób zależny od wapnia i utleniania [101]. Nie wykazano bezpośrednio, że S100A8 i S100A9 aktywują RAGE, ale istnieją istotne dowody funkcjonalne, że wiele ich efektów jest blokowanych przez tłumienie lub wyciszanie RAGE. S100A8/9 wywiera działanie proapoptotyczne w wysokich stężeniach, ale promuje wzrost komórek w niskich stężeniach [118]. Efekty zmodyfikowanego N-karboksymetylo-lizyną S100A8/9 są łagodzone u myszy z nokautem RAGE lub przez podawanie rozpuszczalnego RAGE myszom typu dzikiego [119]. S100A8/9 wiąże się z siarczanem heparanu, proteoglikanów i karboksylowanymi N-glikanami [103]. Mała (<2%) subpopulacja RAGE eksprymowana na komórkach guza okrężnicy jest modyfikowana do karboksylowanych N-glikanów i jest całkiem możliwe, że ta subpopulacja jest aktywowana przez S100A8/9 [120]. Białka S100A8 i S100A9 są wydzielane w sposób zależny od energii przez fagocyty podczas procesów zapalnych. Stymulują specyficzne wzorce zapalne w komórkach śródbłonka, oddziałując ze składnikami cytoszkieletu, w tym z włóknami keratynowymi, mikrotubulami, włóknami pośrednimi typu III i F-aktyną [121]. W obecności wapnia S100A8 i S100A9 tworzą tetramery i wiążą się bezpośrednio z mikrotubulami. S100A8/S100A9 moduluje również zależne od tubuliny przegrupowanie cytoszkieletu podczas migracji fagocytów. S100A8 i S100A9 oddziałują zarówno z filamentami pośrednimi typu III, jak i filamentami keratynowymi w celu naprawy ran.Pozakomórkowo kompleks S100A8/S100A9 wykazuje działanie cystostatyczne i przeciwbakteryjne oraz hamuje aktywację makrofagów i syntezę immunoglobulin przez limfocyty [122]. Zredukowany, ale nie utleniony homodimer S100A8 jest silnie chemotaktyczny dla leukocytów [121]. Regulacja w górę S100A8 i S100A9 w tkance płuc przed przerzutami zapewnia niszę dla migracji komórek nowotworowych [123]. Ta regulacja w górę może być indukowana przez wydzielanie VEGF-A, TGFβ i TNFα z odległych guzów. Regulacja w górę w komórkach śródbłonka płuc VE-kadheryna+ sprzyja rekrutacji i infiltracji komórek szpiku Mac1+, a zatem zapewnia niszę dla migracji komórek nowotworowych. Zablokowanie ekspresji S100A8 i S100A9 na etapie przed przerzutami może zapobiec tworzeniu się tej permisywnej niszy, a tym samym zahamować migrację komórek nowotworowych.

Ligandy RAGE: S100A4, A6, A7/A7A/A15, A11, A12, A13, B, P

S100A4

S100A4 wiąże się z RAGE i bierze udział w regulacji w górę MMP-13 (metaloproteinaza macierzy 13) w chorobie zwyrodnieniowej stawów, co prowadzi do przebudowy tkanek [124]. S100A4 ulega ekspresji w astrocytach, komórkach Schwanna i innych komórkach neuronalnych oprócz chondrocytów [43]. S100A4 jest podwyższony po uszkodzeniu tkanki nerwowej. Stymulowany przez S100A4 wzrost neurytów obserwuje się dla białka w stanie oligomerycznym, a nie dimerycznym [121]. Białko to stymuluje również angiogenezę poprzez szlak sygnałowy ERK1/2. S100A4 wiąże się z domeną tetrameryzacji, ale nie z ujemną domeną regulatorową p53 [104].

S100A6

S100A6 znajduje się głównie w neuronach ograniczonych obszarów mózgu [42]. S100A6 znajduje się również w środowisku pozakomórkowym komórek raka piersi. S100A6 wiąże się z domeną tetrameryzacji p53 [104]. S100A6 wiązał się znacząco z domeną C2 RAGE, w przeciwieństwie do domen V i/lub C1, z którymi wiąże się większość innych ligandów, co sugeruje, że może mieć niezgodną funkcję z innymi ligandami RAGE. S100A6 wyzwala szlak JNK, a następnie szlak kaspazy 3/7, powodując apoptozę [125].

S100A7/S100A7A/S100A15

S100A7, zwany także Psoriasin 1, jest częścią podrodziny kilku białek [101]. Wysoce homologiczny S100A7A, członek tej podrodziny, był wcześniej znany jako S100A15, ale nazwa ta została wycofana [113]. S100A7 i S100A7A są funkcjonalnie różne pomimo dużego podobieństwa sekwencji [126]. S100A7 ulega wysokiej ekspresji w chorobie hiperproliferacyjnej naskórka i rekrutuje limfocyty CD4+ i neutrofile [102]. Chociaż kilka białek S100 jest podwyższonych w różnych postaciach raka piersi, S100A7 jest silnie podwyższony tylko w raku przewodowym na miejscu [127]. W wysięku i ziarninie ludzkiej rany występuje wysoki poziom monomerycznego i usieciowanego kowalencyjnie S100A7 o wysokiej masie cząsteczkowej. Badania immunohistologiczne sugerują, że S100A7 jest wytwarzany przez keratynocyty otaczające ranę i jest uwalniany do wysięku z rany. S100A7 wykazuje działanie przeciwbakteryjne, a region centralny obejmujący tylko aminokwasy 35–80 jest wystarczający do pośredniczenia w tej aktywności [128]. Chociaż zarówno S100A7, jak i S100A7A ulegają ekspresji w keratynocytach, S100A7A ulega również ekspresji w melanocytach i komórkach Langerhansa naskórka oraz komórkach śródbłonka mięśni gładkich skóry [126]. Wiązanie, sygnalizacja i chemotaksja S100A7 są zależne od Zn++ i RAGE in vitro, podczas gdy S100A7A wydaje się sygnalizować poprzez szlak niezależny od RAGE. S100A7 i S100A7A działają synergistycznie, promując stany zapalne in vivo [126].

S100A11

S100A11 ulega nadekspresji w wielu nowotworach [129]. Jest homodimeryczna i oddziałuje w sposób zależny od Ca++ z aneksyną I [130]. Jest kluczowym mediatorem wzrostu ludzkich keratynocytów naskórka wywołanego wysokim poziomem Ca++ lub TGFβ [129]. W tych warunkach S100A11 jest fosforylowany i transportowany do jądra przez nukleolinę. S100A11 wiąże się z domeną tetrameryzacji (ale nie z ujemną domeną regulatorową) p53 [104]. Zewnątrzkomórkowy S100A11 jest dimeryzowany przez transglutaminazę 2, a ten kowalencyjny homodimer nabywa zdolność do przekazywania sygnałów przez szlak p38 MAPK, przyspiesza hipertrofię chondrocytów i katabolizm macierzy, a tym samym łączy stan zapalny z aktywacją chondrocytów, aby promować postęp choroby zwyrodnieniowej stawów [131].

S100A12/PL-RAGE

S100A12 (EN-RAGE) jest wyrażany głównie w granulocytach, ale także w keratynocytach i zmianach łuszczycowych. S100A12 stanowi około 5% całkowitego białka cytozolowego w spoczynkowych neutrofilach. Wyraża się w ostrych, przewlekłych i alergicznych stanach zapalnych. Oddziałuje z RAGE w sposób zależny od Ca++, ale także wiąże Cu++. Nie ma s100a12 u myszy, chociaż S100A8 wydaje się być funkcjonalnym homologiem [132, 133]. S100A12 jest podwyższony w łuszczycy i czerniaku [101]. Wiąże się z domenami RAGE C1 i C2 zamiast z domeną V [49]. Może również wiązać się z RAGE ulegającym ekspresji na komórkach śródbłonka, sygnalizując poprzez szlaki NF-κB i MAPK. S100A12 wykazuje homologię sekwencji z domniemaną domeną wiążącą RAGE z HMGB1 (reszty 153-180). Wydzielany S100A12 wiąże się z RAGE i wzmaga ekspresję międzykomórkowej cząsteczki adhezyjnej I (ICAM-1), naczyniowej cząsteczki adhezyjnej komórek I (VCAM-1), NF-κB i czynnika martwicy nowotworu (TNF)-α [43]. S100A12 jest chemoatraktantem dla monocytów i komórek tucznych, chociaż tylko region zawiasowy wydaje się ważny dla tych ostatnich [134]. Ponieważ komórki tuczne nie wyrażają białka RAGE ani mRNA, ich aktywacja przez S100A12 zachodzi w sposób niezależny od RAGE. S100A12 istnieje jako homodimer w warunkach niskiego Ca++, ale tworzy agregaty heksameru (trzy dimery) w milimolowych stężeniach Ca++ [135]. S100A12, oprócz S100A13, wiąże się z lekami przeciwalergicznymi cromolynem, tranilastem i amlexanoksem w sposób zależny od Ca++. Sugeruje to, że S100A12 i S100A13 mogą być zaangażowane w degranulację komórek tucznych w sposób niezależny od RAGE [136].

S100A13

S100A13 ma bardzo szeroki wzór ekspresji, w przeciwieństwie do innych białek S100. S100A13 ulega ekspresji w komórkach śródbłonka, ale nie w komórkach mięśni gładkich naczyń. Jest on podwyższony w zmianach endometriozy pozamacicznej w porównaniu z normalnymi tkankami i może odgrywać rolę w unaczynieniu [137]. Jego powinowactwo do Ca++ jest niskie, ale wiązanie Ca++ prowadzi do zmiany konformacyjnej odsłaniając nowe miejsce wiązania Cu++ [138]. Po związaniu Cu++ reguluje zależne od stresu uwalnianie FGF-1 i odgrywa rolę w angiogenezie w glejakach astrocytowych o wysokim stopniu złośliwości [139]. S100A13 oprócz S100A12 może brać udział w degranulacji komórek tucznych [136].

S100B

S100B ulega ekspresji przede wszystkim w astrocytach kory ludzkiej i melanocytach, a także w mieloidalnych komórkach dendrytycznych [42]. S100B, wraz z S100A1 i S100A6, są najliczniejszymi białkami S100 w mózgu kilku gatunków, w tym myszy i szczurów. Podwyższone poziomy S100B stwierdzono u pacjentów po urazie mózgu, niedokrwieniu/zawale, chorobie Alzheimera i zespole Downa [42]. S100B jest używany jako marker aktywacji i śmierci komórek glejowych [140]. Uważa się, że istnieje jako mieszanina dimerów kowalencyjnych i niekowalencyjnych w mózgu, ponieważ testy ELISA wykonane w warunkach nieutleniających nie oszacują ilości S100B [141, 142]. W związku z tym dimery kowalencyjne S100B mogą być stosowane jako marker stresu oksydacyjnego [142]. S100B wiąże się zarówno z domeną tetrameryzacji, jak i ujemną domeną regulatorową p53 [104]. S100B hamuje również mikrotubulinę i zespoły włókien pośrednich typu III. S100B wiąże zarówno regiony zmienne (V), jak i stałe (C1) RAGE, a oligomery S100B wiążą RAGE silniej [42, 48]. W równoważnych stężeniach S100B zwiększa przeżywalność komórek, podczas gdy S100A6 indukuje apoptozę poprzez interakcje RAGE, zależne od wytwarzania reaktywnych form tlenu (ROS). Po związaniu się z RAGE i aktywacji tworzenia wewnątrzkomórkowych ROS, S100B aktywuje szlak 3-kinaza PI/AKT, a następnie szlak NFκB, powodując proliferację komórkową. S100B wywiera wpływ troficzny na neurony i astrocyty w niższych stężeniach i powoduje apoptozę neuronów, aktywując astrocyty i mikroglej w wyższych stężeniach [143–146]. Aktywacja RAGE przez S100B zwiększa ekspresję IL-1β i TNF-α w mikrogleju i stymuluje aktywność transkrypcyjną AP-1 poprzez sygnalizację JNK. Regulacja w górę ekspresji COX-2, IL-1β i TNF-α w mikrogleju przez S100B wymaga jednoczesnej aktywacji NF-κB i AP-1.

S100P

S100P wiąże się z RAGE i jest ważny w rakach prostaty, trzustki i żołądka [146, 147]. Wykrywa się go również w zdrowym płucu, jak również w tkance raka płuca, a jego podwyższenie występuje głównie w gruczolakorakach [148]. Leczenie linii komórkowych trzustki S100P stymuluje proliferację komórek, migrację, inwazję oraz aktywuje szlaki kinazy MAP i NFκB [149]. Lek przeciwalergiczny, kromolin, wiąże S100P i blokuje interakcję S100P-RAGE. Hamuje wzrost guza i zwiększa skuteczność gemcytabiny w doświadczalnych modelach zwierzęcych [150]. Niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ) są jednocześnie pronowotworowe poprzez zwiększenie ekspresji S100P i przeciwnowotworowe poprzez zmniejszenie aktywności Cox2 [151].

Białka S100 – subtelne różnice przekładają się na duże zmiany w wiązaniu RAGE

Chociaż białka S100 mają duże podobieństwo strukturalne z ich dwiema domenami wiążącymi Ca++ z EF-ręką flankowanymi przez α-helisy, tylko niektóre z nich aktywują RAGE [97]. Subtelne różnice strukturalne, które prowadzą do różnych właściwości biochemicznych (wiązanie Ca++ i Zn++ oraz preferowany stan oligomeryzacji), wydają się zatem prowadzić do różnych zdolności do aktywacji RAGE. Wyższe stany oligomeryzacji prowadzą do aktywacji RAGE. RAGE wiąże się również z kilkoma rodzinami białek, które łatwo tworzą agregaty i oligomery – peptyd beta amyloidu, kolagen i AGE.

Wściekłość i Abeta

Peptyd beta-amyloidu (Abeta) jest peptydem najczęściej składającym się z 40 lub 42 aminokwasów, którego akumulacja w płytkach amyloidowych jest jedną z cech charakterystycznych mózgu Alzheimera. Abeta występuje pozakomórkowo jako monomer, rozpuszczalny oligomer lub nierozpuszczalne fibryle i agregaty. Abeta wiąże się z RAGE na neuronach i komórkach mikrogleju [152]. Na neuronach aktywacja RAGE przez Abeta wygeneruje stres oksydacyjny i aktywuje NF-kB. Aktywacja mikrogleju Abeta zwiększy proliferację i migrację komórek [153, 154]. Jednak inne receptory mogą również pośredniczyć w toksyczności Abeta, ponieważ istnieją również efekty niezależne od RAGE [155]. Domeny V i C1 RAGE wiążą się z oligomerami i agregatami Abeta (odpowiednio), a ich zablokowanie zapobiegnie neurotoksyczności wywołanej przez Abeta [156]. Ekspozycja linii komórek ludzkiego nerwiaka niedojrzałego z ekspresją RAGE (SHSY-5Y) na oligomery Abeta spowodowała masową śmierć komórek, podczas gdy ekspozycja na włókna i agregaty Abeta spowodowała jedynie niewielką śmierć komórek. Traktowanie przeciwciałami blokującymi swoistymi dla domen RAGE było w stanie chronić przed śmiercią indukowaną agregatem lub oligomerem Abeta (ale nie śmiercią indukowaną włókienkami).

Wściekłość i kolagen

W przeciwieństwie do innych tkanek nieembrionalnych, RAGE ulega silnej ekspresji w zdrowym płucu, a jego ekspresja spada w stanach patologicznych. Ekspresja RAGE w płucu jest markerem różnicowania komórek nabłonka pęcherzykowego typu I (AT I) i jest zlokalizowana w podstawno-bocznej błonie komórkowej [20]. RAGE wzmaga przyleganie tych komórek do powierzchni pokrytych kolagenem i indukuje rozprzestrzenianie się komórek [16]. RAGE wiąże lamininę i kolagen I i IV in vitro, ale nie wiąże fibronektynę. Tak więc RAGE odgrywa rolę w zakotwiczeniu komórek AT I w błonie podstawnej płuc, która jest bogata w Kolagen IV [20, 157, 158]. Brak ekspresji RAGE u myszy (-/-) prowadzi do wzrostu spontanicznego idiopatycznego zwłóknienia płuc (IPF). Ludzkie płuco od pacjentów w późnym stadium IPF wykazywało znaczną redukcję RAGE w porównaniu ze zdrową tkanką płucną [20].

Zaawansowane produkty końcowe glikacji (AGE) to szeroka klasa nieenzymatycznych produktów reakcji między białkami lub lipidami a cukrami aldozowymi [159]. Reakcja między białkiem a cukrem powoduje jego charakterystyczne brązowienie w produktach spożywczych. Szczególnie zachodnia dieta jest pełna AGE. Chociaż glikacja jest ogólnym określeniem dodawania cukru, w tym przypadku odnosi się konkretnie do nieenzymatycznego dodawania do białka. „Glikozylacja” jest często stosowana do enzymatycznego dodawania cukrów. Reakcja Maillarda, rozpoczynająca się od glikacji białka i prowadząca do powstania AGE, ma udział w rozwoju powikłań cukrzycy, a także w patogenezie chorób sercowo-naczyniowych, nerek i neurodegeneracyjnych [3, 119, 160, 161]. Reakcja Maillarda zaczyna się od cukrów tworzących zasady Schiffa i produkty Amadori. Grupy karbonylowe tych prekursorów mogą reagować z grupami funkcyjnymi aminowymi, sulfhydrylowymi i guanidynylowymi w białkach. AGE nie mogą być chemicznie przywrócone do ich pierwotnych form, ale ich prekursor, produkty Amadori, mogą być. AGE są zróżnicowaną kategorią nieenzymatycznych modyfikacji, które są wynikiem tych reakcji i nie wszystkie zmodyfikowane białka AGE aktywują RAGE. Scharakteryzowano ponad dwadzieścia różnych modyfikacji AGE, z których białka modyfikowane karboksymetylolizyną (CML) są silnymi induktorami sygnalizacji RAGE [3, 160]. Inne modyfikacje białek AGE (takie jak pentozydyna i pirralina) nie zwiększają sygnalizacji RAGE. W związku z tym ważne jest scharakteryzowanie modyfikacji AGE białek. Obiecującą techniką jest spektrometria mas, zwłaszcza proteomika „oddolna”, polegająca na cięciu białek, a następnie analizie kolejnych peptydów [160].

RAGE i AGE w środowisku Redox

Sama akumulacja AGE jest uważana za źródło stresu oksydacyjnego. W środowiskach hiperglikemicznych glukoza może ulegać autooksydacji i generować rodniki OH [161, 162]. Produkty oparte na bazie Schiffa i same produkty Amadori powodują produkcję ROS [162]. Donory tlenku azotu mogą wymiatać wolne rodniki i hamować tworzenie się AGE [163]. Z czasem złogi AGE przyczyniają się do miażdżycy naczyń krwionośnych w przebiegu cukrzycy. Gdy człowiek naturalnie się starzeje, wytwarza się wysoki poziom endogennych AGE [164, 165].

RAGE został pierwotnie nazwany ze względu na jego zdolność do wiązania AGE, ale od 1995 roku znaleziono znacznie więcej ligandów [8, 166]. Powstawanie AGE jest sposobem na podtrzymanie sygnału krótkiego wyrzutu oksydacyjnego do znacznie dłuższego życia zmodyfikowanego potranslacyjnie białka [119]. RAGE będzie wiązać się z albuminą zmodyfikowaną w AGE, ale nie z albuminą nieglikowaną [167]. Aktywacja AGE RAGE występuje w cukrzycy, neurodegeneracji i starzeniu się [168]. Nowotwory zapewniają środowisko sprzyjające generowaniu AGE, ponieważ zgodnie z pierwotną hipotezą Warburga opierają się one głównie na glikozie beztlenowej jako źródła energii i mają wyższy wychwyt glukozy [169, 170]. Komórki raka prostaty wiążą AGE przez domenę V RAGE [171]. W rzeczywistości AGE zostały zidentyfikowane w tkance nowotworowej, co prowadzi do możliwości aktywacji AGE przez RAGE, przyczyniając się do wzrostu raka [172]. Jednakże istnieją również inne ligandy RAGE w większej ilości. Pojedyncze cząsteczki RAGE nie wiążą dobrze AGE, ale oligomery RAGE wiążą je silnie [11]. Potwierdza to pogląd, że oligomeryzacja RAGE jest ważna dla trwałej sygnalizacji. Kolagen zwykle gromadzi pewien stopień glikacji in vivo, ale kolagen z syntetyczną modyfikacją AGE zwiększy adhezję i rozprzestrzenianie się neutrofili [173].

Sorbinil i zenarestat są doustnymi aktywnymi inhibitorami reduktazy aldozowej (ARI) pochodzącymi z chinazoliny. Oprócz witaminy C i E mają one łagodzące korzyści w zmniejszaniu wewnątrzkomórkowego stresu oksydacyjnego [174]. Witamina E jest skuteczna częściowo ze względu na swoją strukturę chemiczną. Jest w stanie oddać atom wodoru z jego grupy hydroksylowej, łącząc się z ROS i neutralizując je [175]. Niestety, wiele badań klinicznych nad przeciwutleniaczami nie zmodyfikowało raka i w niektórych przypadkach wzmocniło jego rozwój, co sugeruje, że „tlenowe” lub oksydacyjne zdarzenia zewnątrzkomórkowe mogą być preferowanym środkiem ograniczania przewlekłego stanu zapalnego. Wstrzyknięcie rozpuszczalnego RAGE zapobiega uszkodzeniom reperfuzyjnym wątroby i obniża poziom TNF-α (Tumor Necrosis Factor-α), cytokiny, która sygnalizuje apoptozę i przyczynia się do zapalenia ogólnoustrojowego, a tym samym zmniejsza zapalenie wysp trzustkowych [176]. Podawanie aminoguanidyny obniża również poziom albumin we krwi oraz zmniejsza stężenie AGE w aorcie iw surowicy, spowalniając w ten sposób postęp miażdżycy [177].

RAGE Ligandy w neurobiologii

Oś RAGE-NF-κB działa w neuropatii cukrzycowej. Ta aktywacja została osłabiona u myszy RAGE (-/-), nawet 6 miesięcy po wywołaniu cukrzycy. Utrata percepcji bólu jest odwrócona u myszy typu dzikiego leczonych egzogenną rozpuszczalną RAGE [178]. Interakcja między HMGB1 i RAGE in vitro promuje odrost neurytów komórek korowych, co sugeruje potencjalną rolę RAGE jako mediatora w rozwoju neuronów [166]. Nanomolowe stężenia S100B sprzyjają reakcjom przeżycia komórek, takim jak migracja komórek i wzrost neurytów. Podczas gdy interakcja RAGE z S100B może dawać sygnały antyapoptotyczne, mikromolowe stężenia S100B będą wytwarzać rodniki tlenowe, indukując apoptozę. S100B aktywuje również RAGE wraz z HMGB1, promując produkcję czynnika transkrypcyjnego NF-kB [144]. Innym proponowanym mechanizmem, w jaki RAGE może pośredniczyć w odrastaniu neurytów, jest węglowodan sulfoglukuronylowy (SGC). Badanie zarówno HMGB1 jak i SGC w rozwijającym się mózgu myszy ujawnia, że ​​ilość RAGE ulegającego ekspresji w móżdżku wzrasta wraz z wiekiem. Przeciwciała przeciwko HMGB1, RAGE i SGC hamują wzrost neurytów, co sugeruje, że RAGE może być zaangażowany w wiązanie tych cząsteczek i ich dalsze procesy [179].

Ponieważ RAGE może brać udział we wzroście i śmierci komórek, zbadano również jego rolę w regeneracji komórek po uszkodzeniu. U szczurów z trwałą niedrożnością tętnicy środkowej mózgu, poziomy RAGE wzrastają, podobnie jak w komórkach PC12 po deprywacji tlenu i glukozy (OGD). Blokada RAGE zmniejsza cytotoksyczność wywołaną przez OGD [180]. Wiązanie RAGE z jego ligandami aktywuje szlak NF-κB. Obecność cytokin regulowanych RAGE, NF-κB i NF-κB w komórkach CD4+, CD8+ i CD68+ rekrutowanych do nerwów pacjentów z neuropatiami naczyniowo-naczyniowymi sugeruje, że szlak RAGE może również odgrywać rolę w regulacji w górę stanu zapalnego w tym układzie [ 181]. Inny ligand RAGE, AGE-CML, jest obecny w jednojądrzastych komórkach śródnerwowych i śródnerwowych w przewlekłej zapalnej polineuropatii demielinizacyjnej i polineuropatii naczyniowej [182].

W komórkach glejaka RAGE jest częścią molekularnego punktu kontrolnego, który reguluje inwazyjność komórek, wzrost i ruch. W przeciwieństwie do komórek raka płuc, normalne komórki glejaka wyrażają mniej RAGE niż komórki nowotworowe. Dodanie AGE do komórek stymuluje proliferację, wzrost i migrację.Dodanie przeciwciał ukierunkowanych na RAGE odwrotnie hamuje wzrost i proliferację powodowaną przez AGE, wydłużając czas przeżycia i zmniejszając przerzuty u myszy z obniżoną odpornością z wszczepionymi szczurzymi komórkami glejaka C6 [183].

RAGE w nowotworach nabłonkowych

Interakcja między RAGE i jego różnymi ligandami odgrywa znaczącą rolę w rozwoju i przerzutach raka. RAGE osłabia bodziec proliferacyjny komórek raka płuc i przełyku [184]. RAGE jest silnie eksprymowany w pneumatocytach typu I, specyficznie zlokalizowanych w nabłonku pęcherzyków płucnych. Co ciekawe, nadekspresja RAGE prowadzi do mniejszej proliferacji i wzrostu komórek, podczas gdy regulacja w dół RAGE sprzyja rozwojowi nowotworów płuca w zaawansowanym stadium [19, 185]. Ponadto blokowanie oddziaływań AGE-RAGE prowadzi do zmniejszenia wzrostu komórek [186]. Komórki z ekspresją RAGE mają zmniejszoną aktywację szlaku p42/p44-MAPK, a produkcja czynnika wzrostu (w tym IGF-1) jest osłabiona. Ligandy RAGE wykryte w guzach płuc obejmują HMGB1, S100A1 i S100P. W komórkach raka płuca transfekowanych pozbawioną sygnału formą RAGE, pozbawioną domeny cytoplazmatycznej, obserwuje się zwiększony wzrost w porównaniu z komórkami transfekowanymi fl-RAGE. Nadekspresja RAGE na komórkach raka płuc nie zwiększa migracji komórek, podczas gdy RAGE z niedoborem sygnału tak [187].

RAGE i komórki odpornościowe

RAGE działa również jako receptor adhezji śródbłonka, który pośredniczy w interakcjach z integryną β2 Mac-1 [29]. HMGB1 wzmacnia interakcje RAGE-Mac1 na komórkach zapalnych, łącząc je z odpowiedziami zapalnymi (Tabela 4) [71, 72]. Neutrofile i komórki mielomonocytowe przylegają do unieruchomionych komórek RAGE lub transfekowanych RAGE, a to oddziaływanie przypisuje się interakcjom Mac-1 [24, 71]. RAGE jest silnie eksprymowany w makrofagach, limfocytach T i limfocytach B [188]. RAGE wyrażany na tych typach komórek przyczynia się do mechanizmów zapalnych. Aktywacja RAGE na komórkach T jest jednym z wczesnych zdarzeń prowadzących do różnicowania komórek T Th1+ [189]. RAGE jest również przeciwreceptorem dla integryn leukocytów, bezpośrednio przyczyniając się do rekrutacji komórek zapalnych in vivo i in vitro. Postulowano, że rozpuszczalna RAGE jest bezpośrednim inhibitorem rekrutacji leukocytów [190]. Rekrutacja leukocytów za pośrednictwem RAGE może być szczególnie istotna w stanach związanych z wyższą ekspresją RAGE, takich jak cukrzyca, przewlekłe zapalenie, miażdżyca czy nowotwór [33]. RAGE może bezpośrednio pośredniczyć w rekrutacji leukocytów, działając jako receptor adhezyjny komórek śródbłonka i przyciągając leukocyty. RAGE powoduje „pośredni” wzrost rekrutacji komórek zapalnych z powodu aktywacji komórkowej za pośrednictwem RAGE i regulacji w górę cząsteczek adhezyjnych i czynników prozapalnych [190]. S100A12 i S100B aktywują za pośrednictwem RAGE śródbłonkowe, naczyniowe komórki mięśni gładkich, monocyty i limfocyty T, powodując wytwarzanie cytokin i prozapalnych cząsteczek adhezyjnych [24, 67, 68].

Ekspresja RAGE na limfocytach T jest wymagana dla odpowiedzi proliferacyjnych aktywowanych antygenem [189]. Limfocyty T z niedoborem RAGE zmniejszają wytwarzanie IL-2, IFN-γ i Th1, jednocześnie wytwarzając więcej IL-4 i IL-5 jako cytokin Th2. Aktywacja RAGE odgrywa zatem rolę w równoważeniu odporności Th1 i Th2. Wydaje się, że komórki dendrytyczne z niedoborem RAGE pośredniczą w raczej normalnej aktywności prezentacji antygenu i migracji zarówno in vivo oraz in vitro. Ekspresja RAGE jest jednak wymagana przez dojrzewające DC do migracji do drenujących węzłów chłonnych [191].


Kluczowa rola RAGE w nieprawidłowym wzroście komórek mięśni gładkich u pacjentów z tętniczym nadciśnieniem płucnym

Tło: Remodeling naczyń płucnych tętniczego nadciśnienia płucnego (PAH) charakteryzuje się nieprawidłowym wzrostem komórek naczyniowych. Receptor produktów końcowych zaawansowanej glikacji (RAGE) jest transbłonowym białkiem jednoprzebiegowym typu I, należącym do nadrodziny immunoglobulin i jest zaangażowany w szeroki zakres chorób hiperproliferacyjnych. RAGE ma również związek z etiologią PAH i ulega nadekspresji w komórkach mięśni gładkich tętnicy płucnej (PASMC) u pacjentów z PAH. Zbadaliśmy rolę RAGE w niewłaściwym wzroście PASMC u pacjentów z PAH.

Metody i wyniki: PASMC uzyskano od 12 pacjentów z PAH, w tym 9 pacjentów z idiopatycznym PAH (IPAH) i 3 pacjentów z dziedzicznym PAH (HPAH) (2 pacjentów z mutacją BMPR2 i jeden pacjent z mutacją SMAD9), którzy przeszli przeszczep płuc. Analiza Western blot i barwienie immunofluorescencyjne ujawniły, że RAGE i S100A8 i A9, ligandy RAGE, ulegały nadekspresji w IPAH i HPAH-PASMC przy braku jakiegokolwiek zewnętrznego bodźca wzrostu. PDGF-BB (10 ng/ml) regulował w górę ekspresję RAGE w IPAH i HPAH-PASMC. PAH-PASMC są hiperplastyczne przy braku jakiegokolwiek zewnętrznego bodźca wzrostu, co oceniono na podstawie włączenia 3H-tymidyny. Wynik ten wskazuje na przerost charakteryzujący się ciągłym wzrostem w warunkach braku stymulacji wzrostu w PAH-PASMC. Stymulacja PDGF-BB powodowała wyższe tempo wzrostu PAH-PASMC niż PAH-PASMCs. AS-1, inhibitor sygnalizacji RAGE, w której pośredniczy domena TIR, znacząco hamował przerost charakteryzujący się ciągłym wzrostem w warunkach braku stymulacji wzrostu w IPAH i HPAH-PASMC (P<0,0001). Ponadto AS-1 znacząco hamował stymulowaną przez PDGF proliferację IPAH i HPAH-PASMC (P<0,0001).

Wnioski: RAGE odgrywa kluczową rolę w niewłaściwym wzroście PAH-PASMC. Hamowanie sygnalizacji RAGE może być nową strategią terapeutyczną PAH.

Oświadczenie o konflikcie interesów

Autorzy oświadczyli, że nie istnieją sprzeczne interesy.

Figury

Ryc. 1. Ekspresja RAGE w PASMC…

Ryc. 1. Ekspresja RAGE w PASMC pacjentów z PAH.

A. Barwienie immunohistochemiczne RAGE…

Rys 2. Ekspresja S100A8/A9 w PASMC…

Ryc. 2. Ekspresja S100A8/A9 w PASMC pacjentów z PAH.

A. Barwienie immunohistochemiczne S100A8…

Ryc 3. Zwiększona ekspresja RAGE w…

Ryc. 3. Zwiększona ekspresja RAGE w PASMC pacjentów z PAH przez stymulację PDGF-BB…

Rys 4. Efekty hamujące AS-1 lub…

Ryc. 4. Hamujący wpływ aptameru AS-1 lub RAGE na proliferację PAH-PASMC oceniany przez…


Abstrakcyjny

Cel-

Stan zapalny odgrywa kluczową rolę w miażdżycy. Postawiliśmy hipotezę, że nowe markery stanu zapalnego mogą przewidywać ryzyko choroby wieńcowej serca (CHD).

Podejście i wyniki—

Zbadaliśmy związek 16 biomarkerów stanu zapalnego z ryzykiem CHD w losowej podgrupie 839 osób wolnych od CHD w prospektywnym populacyjnym badaniu kohortowym. Poprawione Bonferroniego P jako próg istotności statystycznej przyjęto wartość 3,1×10-3. Średni wiek na początku badania wynosił 72,8 lat. W okresie obserwacji o medianie 10,6 lat zaobserwowano 99 przypadków incydentów CHD. Spośród wszystkich biomarkerów stanu zapalnego, ludzki s100a12 pochodzenia neutrofilowego (pozakomórkowy nowo zidentyfikowany receptor białka wiążącego zaawansowane produkty końcowe glikacji [EN-RAGE]) wykazał najsilniejszy związek z ryzykiem CHD (P wartość 2,0×10-3). Po dostosowaniu wielu zmiennych do ustalonych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego, każdy wzrost odchylenia standardowego w przekształconym logarytmicznie naturalnym EN-RAGE wiązał się z 30% wyższym ryzykiem wystąpienia CHD (współczynnik ryzyka, 1,30 95% przedział ufności, 1,06–1,59). Dalsze dostosowanie do wcześniej badanych markerów stanu zapalnego nie osłabiło tego związku. Wykluczenie osób z częstą cukrzycą typu 2, zaburzeniami czynności nerek lub osób stosujących leki przeciwnadciśnieniowe nie zmieniło oszacowań efektu. Współczynniki ryzyka zależne od przyczyny sugerowały silniejszy związek między EN-RAGE a śmiertelnością z powodu CHD w porównaniu ze stabilną CHD.

Wnioski—

Nasze wyniki podkreślają EN-RAGE jako marker stanu zapalnego dla przyszłej CHD w populacji ogólnej, wykraczający poza tradycyjne czynniki ryzyka CHD i markery zapalne.

Wstęp

Przy 7,3 milionach zgonów rocznie na całym świecie choroba wieńcowa (CHD) jest nadal najczęstszą przyczyną śmiertelności na świecie. 1 Uważa się, że stan zapalny odgrywa kluczową rolę w patogenezie miażdżycy i CHD. 2 W związku z tym badano markery stanu zapalnego pod kątem przewidywania ryzyka CHD, co doprowadziło do identyfikacji i walidacji kilku markerów stanu zapalnego dla CHD. 3–6 Jednak badane dotychczas markery stanu zapalnego stanowią jedynie niewielką część różnorodnych cząsteczek, które składają się na złożoną ludzką odpowiedź immunologiczną. 7 Prospektywne badanie związku stosunkowo niezbadanych markerów stanu zapalnego z CHD może ujawnić nowe zapalne czynniki ryzyka CHD i rzucić światło na dodatkowe szlaki, które mogą być zaangażowane w patogenezę miażdżycy i CHD.

Postawiliśmy hipotezę, że wskaźniki zapalenia, które nie były wcześniej badane z częstością występowania CHD, są związane z incydentem CHD poza tradycyjnymi czynnikami ryzyka i wcześniej zbadanymi markerami stanu zapalnego. W tym celu zbadaliśmy związek 16 biomarkerów stanu zapalnego z ryzykiem CHD w badaniu Rotterdam Study, prospektywnym populacyjnym badaniu kohortowym.

Materiały i metody

Materiały i metody są dostępne w Dodatku danych wyłącznie online.

Wyniki

Tabela 1 podsumowuje charakterystykę wyjściową 839 uczestników (patrz Tabela II w Dodatku danych wyłącznie online dla charakterystyk wyjściowych w przyszłych przypadkach CHD i nieprzypadkach). Na początku badania średni wiek (±SD) wynosił 72,8 (7,5), a 58% populacji stanowiły kobiety. W okresie obserwacji o medianie 10,6 lat (zakres międzykwartylowy 6,8–11,9) 2 zostały utracone z obserwacji, 353 osoby zmarły (302 niezwiązane z CHD), a 99 rozwinęło CHD (zapadalność, 12,7 na 1000 osobolat). . Spośród 16 biomarkerów stanu zapalnego (Ryc. 1), po korekcji Bonferroniego, tylko nowo zidentyfikowany zewnątrzkomórkowy receptor białka wiążącego zaawansowane produkty końcowe glikacji (EN-RAGE) był istotnie związany z CHD po dostosowaniu do wieku i płci (Tabela III w Internecie - tylko dodatek do danych). Ryzyko CHD wzrastało prawie o jedną trzecią na wzrost odchylenia standardowego w przekształconym logarytmicznie naturalnym EN-RAGE (współczynnik ryzyka [HR], 1,37 95% przedział ufności (CI), 1,12–1,67 Tabela 2). W porównaniu z najniższym tercylem, uczestnicy z najwyższego tercyla doświadczyli około 2,6-krotnie wyższego ryzyka rozwoju CHD w porównaniu z uczestnikami z najniższego tercyla (HR, 2,59 95% CI, 1,52–4,40). Po dalszej korekcie związku pod kątem tradycyjnych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego, oszacowania efektu nieznacznie złagodniały (HR, 1,30 95% CI, 1,06–1,59). Dodatkowa korekta dla poprzednio badanych markerów stanu zapalnego dała nieznacznie zwiększone oszacowania efektów (Tabela 2, Tabela IV w dostępnym tylko online dodatku Data Supplement).

Rysunek 1. Schemat blokowy włączania biomarkera zapalnego.

Tabela 1. Podstawowa charakterystyka uczestników zagrożonych CHD

Wartości plus-minus to średnie ±SD.

CHD wskazuje na chorobę wieńcową serca.

* Wartości przedstawiono jako medianę (rozstęp międzykwartylowy).

Tabela 2. Związek między poziomami surowicy EN-RAGE a incydentem CHD

Model 1, dostosowany do wieku i płci Model 2, dostosowany do wieku, płci, BMI, skurczowego ciśnienia krwi, stosowania leków przeciwnadciśnieniowych, cholesterolu HDL, cholesterolu całkowitego, palenia tytoniu (obecnego, nieaktualnego), rozpowszechnionej cukrzycy typu 2 i eGFR Model 3, dodatkowo skorygowany dla CD40ligandu, dopełniacza 3, białka C-reaktywnego, interleukiny 8, interleukiny 18, białka chemotaktycznego monocytów 1, czynnika hamującego migrację makrofagów, RANTES, rezystyny, receptora TNF 2 i białych krwinek.

BMI wskazuje wskaźnik masy ciała CHD, chorobę wieńcową serca CI, przedział ufności eGFR, szacowany współczynnik filtracji kłębuszkowej EN-RAGE, zewnątrzkomórkowy nowo zidentyfikowany receptor dla białka wiążącego HDL produkty końcowe zaawansowanej glikacji, lipoproteina o wysokiej gęstości HR, współczynnik ryzyka SD, odchylenie standardowe oraz TNF, czynnik martwicy nowotworu.

* Współczynniki ryzyka są reprezentowane przez wzrost odchylenia standardowego w przekształconym logarytmicznie EN-RAGE.

Krzywe skumulowanej częstości występowania dla tercyli EN-RAGE skorygowane o ryzyko konkurencyjne przedstawiono na rycinie 2. 10-letnie prawdopodobieństwo pierwszego incydentu CHD wynosiło 0,05 (95% CI, 0,03–0,08) dla pierwszego tercyla 0,11 (95). % CI, 0,07-0,14 dla drugiego tercyla i 0,14 (95% CI, 0,10-0,18) dla trzeciego tercyla.

Rysunek 2. Skumulowane krzywe zapadalności dla pierwszego, drugiego i trzeciego tertyla EN-RAGE w surowicy w odniesieniu do zapadalności na chorobę wieńcową, z korektą na współzawodniczącą śmierć z powodu niewieńcowej choroby serca ≤10 lat obserwacji. EN-RAGE wskazuje na zewnątrzkomórkowy nowo zidentyfikowany receptor dla białka wiążącego zaawansowane produkty końcowe glikacji.

Po wykluczeniu uczestników z przewlekłą chorobą nerek na początku badania, związek między EN-RAGE a incydentem CHD nieznacznie złagodniał (1,28 95% CI, 1,03–1,59 Tabela 3). Wyłączając uczestników z cukrzycą typu 2, oszacowania efektu związku między EN-RAGE i CHD nie zmieniły się: współczynnik ryzyka 1,29 (95% CI, 1,04–1,60) w modelu w pełni skorygowanym. Wreszcie, po wykluczeniu uczestników przyjmujących leki przeciwnadciśnieniowe, współczynnik ryzyka nie uległ zmianie (HR, 1,40 95% CI, 1,05–1,87).

Tabela 3. Związek EN-RAGE z CHD pod nieobecność pacjentów z CKD, T2D lub stosowaniem leków przeciwnadciśnieniowych

Model 1 skorygowany o wiek i płeć

BMI wskazuje wskaźnik masy ciała CHD, chorobę wieńcową serca CI, przedział ufności CKD, przewlekłą chorobę nerek eGFR, szacowany współczynnik filtracji kłębuszkowej EN-RAGE, zewnątrzkomórkowy nowo zidentyfikowany receptor dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji wiążący białko HDL, lipoproteinę o wysokiej gęstości HR, zagrożenie i T2D, cukrzyca typu 2.

* Współczynniki ryzyka są reprezentowane przez wzrost odchylenia standardowego w przekształconym logarytmicznie EN-RAGE.

Tabela 4 przedstawia wyniki dla powiązań między EN-RAGE a różnymi objawami CHD oddzielnie. Zaobserwowaliśmy najsilniejszy związek ze śmiertelnością z powodu CHD (HR, 1,56 95% CI, 1,19–2,04) w porównaniu z zawałem serca i rewaskularyzacją, które nie były istotne. Dalsza korekta pod kątem tradycyjnych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego nie zmieniła oszacowanego efektu dla śmiertelności z powodu CHD. HR zależne od przyczyny nie były istotnie niższe dla rewaskularyzacji w porównaniu z zawałem mięśnia sercowego (Lunn i McNeil, P= 0,700), ale były one graniczne istotnie dla śmiertelności z powodu CHD w porównaniu z rewaskularyzacją (Lunn i McNeil, P=0.055).

Tabela 4. Związek między EN-RAGE a incydentem zawału mięśnia sercowego, rewaskularyzacją wieńcową i śmiertelnością z powodu CHD

Model 1, dostosowany do wieku i płci Model 2, dostosowany do wieku, płci, BMI, skurczowego ciśnienia krwi, stosowania leków przeciwnadciśnieniowych, cholesterolu HDL, cholesterolu całkowitego, palenia tytoniu (obecnego i nieaktualnego), rozpowszechnionej cukrzycy typu 2 i eGFR.

BMI wskazuje wskaźnik masy ciała CHD, CI, chorobę wieńcową serca, przedział ufności eGFR, szacowany współczynnik filtracji kłębuszkowej EN-RAGE, zewnątrzkomórkowy nowo zidentyfikowany receptor dla białka HDL wiążącego zaawansowane produkty glikacji, lipoproteinę o wysokiej gęstości i HR, współczynnik ryzyka.

* Współczynniki ryzyka są reprezentowane przez wzrost odchylenia standardowego w przekształconym logarytmicznie EN-RAGE.

Statystyka c tradycyjnego modelu oceny ryzyka Framingham dla 10-letniego ryzyka CHD wyniosła 0,730 (95% CI, 0,672–0,788). Po dodaniu EN-RAGE do modelu statystyka c poprawiła się do 0,741 (95% CI, 0,683–0,799) z różnicą 0,011 (95% CI, −0,012 do 0,033). P= 0,33). Dodanie EN-RAGE do modelu oceny ryzyka Framingham dało istotny wskaźnik ciągłej reklasyfikacji netto wynoszący 0,36 (95% CI, 0,05–0,67 P=0,02) i zintegrowana poprawa dyskryminacji 0,026 (95% CI, 0,009–0,0437 P=3.3×10 −03 ).

Dyskusja

W tym prospektywnym, populacyjnym badaniu kohortowym odkryliśmy, że wyższe poziomy EN-RAGE wiązały się ze zwiększonym ryzykiem CHD poza konwencjonalnymi czynnikami ryzyka. Dalsze korekty markerów stanu zapalnego, a także wykluczenie osób chorych, nie zmieniły wyników. Odkrycia te sugerują, że prozapalna EN-RAGE jest nowym markerem ryzyka zapalenia CHD, który reprezentuje odrębny szlak zapalny w porównaniu z innymi markerami zapalnymi.

Wcześniejsze badania obserwowały podwyższone poziomy EN-RAGE u pacjentów z przewlekłymi chorobami zapalnymi, w tym z nieswoistym zapaleniem jelit, 8 cukrzycą typu 2, 9 przewlekłą chorobą nerek, subkliniczną miażdżycą, 10,11 i chorobą wieńcową. 12-16 Projekt wspomnianych badań jest głównie przekrojowy i prowadzony w populacjach pacjentów. W prospektywnym badaniu obejmującym pacjentów poddawanych hemodializie wykazano dodatni związek między EN-RAGE a śmiertelnością z powodu CHD. 17 Ponadto w niedawnym badaniu u Japończyków z CHD zaobserwowano istotny związek między EN-RAGE a przyszłymi poważnymi niepożądanymi zdarzeniami sercowymi. 18 Według naszej wiedzy jako pierwsi zbadaliśmy związek między EN-RAGE i CHD w prospektywnym populacyjnym badaniu kohortowym z długoterminową obserwacją.

Aby rozwiązać problem pomyłek, dostosowaliśmy w modelu wielowymiarowym różne tradycyjne czynniki ryzyka CHD i wcześniej badane markery stanu zapalnego. Aby odpowiedzieć na pytanie, czy nasze wyniki były kierowane przez określoną podgrupę, przeanalizowaliśmy dane wykluczające uczestników z przewlekłą chorobą nerek, cukrzycą typu 2 i stosowaniem leków przeciwnadciśnieniowych w analizach wrażliwości. We wszystkich tych analizach stwierdzono spójny wpływ EN-RAGE na ryzyko CHD, nawet po uwzględnieniu ustalonych markerów stanu zapalnego. Wyniki te sugerują wpływ EN-RAGE na ryzyko CHD poza dobrze znanymi szlakami metabolicznymi i zapalnymi.

Zaobserwowaliśmy silniejszy związek między EN-RAGE a przyszłym zawałem mięśnia sercowego i śmiertelnością z powodu CHD w porównaniu z rewaskularyzacją. Sugeruje to, że EN-RAGE jest bardziej wyznacznikiem ostrych zdarzeń wieńcowych z niestabilnością blaszki miażdżycowej niż stabilną chorobą wieńcową. Ta obserwacja, że ​​EN-RAGE, członek rodziny białek S100, jest silnym wyznacznikiem ostrych zdarzeń wieńcowych, jest zgodna z wcześniejszymi badaniami, w których odnotowano wyższe poziomy mRNA i poziomy białek z rodziny S100 w osoczu (S100A8/9) u pacjentów z Zawał mięśnia sercowego z uniesieniem odcinka ST w porównaniu ze stabilną chorobą wieńcową. 19 Co więcej, badanie pośmiertne u osób zmarłych z powodu nagłej śmierci sercowej wykazało wysoki poziom ekspresji S100A12 w mięśniach gładkich tętnicy wieńcowej w pękniętych blaszkach, zwłaszcza u diabetyków.20 Jednak współczynniki ryzyka specyficznego dla zdarzeń CHD nie różniły się istotnie przy zastosowaniu metody zaproponowanej przez Lunna i McNeila. Mogliśmy nie być w stanie zaobserwować znaczącej różnicy ze względu na ograniczoną liczbę przypadków w tych analizach przyczynowo-swoistych.

Badając wartość dodaną EN-RAGE w 10-letnim przewidywaniu ryzyka CHD, stwierdziliśmy poprawę w przewidywaniu ryzyka, gdy dodaliśmy EN-RAGE do wyniku ryzyka Framingham. Sugeruje to, że EN-RAGE, jako nieinwazyjny marker przyszłej CHD, może być przydatny w przewidywaniu ryzyka CHD w populacji ogólnej. Chociaż skorygowaliśmy zmianę w statystyce c na optymizm, uważamy, że potrzebne są dalsze badania, aby ustalić potencjalną rolę EN-RAGE w przewidywaniu ryzyka CHD.

EN-RAGE, członek rodziny białek S100 wiążących wapń EF-hand, jest endogennie wytwarzanym zapalnym ligandem RAGE 21 i receptora Toll-podobnego 4. 22 RAGE jest członkiem nadrodziny immunoglobulinowych cząsteczek powierzchniowych i ulega ekspresji w wielu tkankach, w tym w komórkach śródbłonka, komórkach mięśni gładkich naczyń i makrofagach pochodzących z monocytów. 23 Wiązanie RAGE przez EN-RAGE aktywuje zapalne kaskady, w tym prozapalną ścieżkę sygnalizacyjną NF-κB, dobrze znaną ścieżkę wrodzonego układu odpornościowego zaangażowaną w patogenezę CHD. 21,24 Co więcej, wewnątrzkomórkowe szlaki sygnałowe wyzwalane przez EN-RAGE mogą zmieniać ekspresję genów i zwiększać syntezę naczyniowej cząsteczki adhezyjnej-1 i wewnątrzkomórkowej cząsteczki adhezyjnej-1. 21 Biorąc pod uwagę miażdżycę jako przewlekłą chorobę zapalną, zaangażowanie RAGE przez EN-RAGE może odgrywać ważną rolę w patogenezie miażdżycy, a następnie CHD. Zgodnie z tymi dowodami, ekspresja EN-RAGE w komórkach mięśni gładkich naczyń może modulować przebudowę ściany aorty i stymuluje produkcję cytokin oraz zwiększa stres oksydacyjny. 25 Ponadto EN-RAGE przyspiesza miażdżycę i zwapnienie naczyń u myszy apolipoproteiny E-null. 26 Ostatnio wykazano, że EN-RAGE przyspiesza rozwój przerostu serca i dysfunkcji rozkurczowej u myszy z przewlekłą chorobą nerek. 27 Zaobserwowano również, że efekt aktywacji monocytów EN-RAGE jest zależny od receptora Toll-podobnego 4. 22 Wykazano, że EN-RAGE ułatwia zapalną aktywację monocytów przez receptor Toll-podobny 4 i że efekt ten był modulowany przez RAGE. Receptory Toll-podobne były szeroko badane w dziedzinie chorób sercowo-naczyniowych, ponieważ ulegają ekspresji w błonach komórek naczyniowych i mięśnia sercowego. 28 Ważną rolę EN-RAGE w patogenezie miażdżycy dodatkowo podkreśla ostatnie badanie, w którym farmakologiczne hamowanie miażdżycy, w której pośredniczy S100A12, poprawiło cechy blaszki miażdżycowej, w tym mniejsze rdzenie martwicze, zmniejszone zwapnienie i zmniejszoną liczbę komórek zapalnych. 29

To badanie ma pewne mocne strony i ograniczenia. Prospektywny projekt badania populacyjnego, różnorodność dostępnych biomarkerów zapalnych i długoterminowa obserwacja CHD można uznać za główne mocne strony niniejszego badania. Ponadto nasze ustalenia są solidne w odniesieniu do ścisłego Bonferroni P wartość, którą zastosowaliśmy jako próg dla znaczących skojarzeń w pierwszym kroku. Należy również wziąć pod uwagę kilka ograniczeń. Po pierwsze, chociaż dostosowaliśmy naszą analizę do różnych potencjalnych czynników zakłócających, nie możemy wykluczyć wpływu nieznanych lub niezmierzonych czynników zakłócających. Ponieważ jednak dostosowaliśmy się do tradycyjnych i powszechnie stosowanych czynników ryzyka CHD i szlaków zapalnych, uważamy, że EN-RAGE jako nowy marker zapalny dla CHD jest interesujący, ponieważ może odzwierciedlać inne szlaki prowadzące do CHD. Po drugie, musieliśmy wykluczyć biomarkery stanu zapalnego o niskim stężeniu w surowicy. Niemniej jednak wybrane biomarkery mają >60% kompletność pomiarów, co wskazuje na akceptowalną jakość kwantyfikacji. Po trzecie, nasza populacja wynosi ≥55 lat. Dlatego generalizowanie wyników na młodszą kategorię wiekową powinno być ostrożne. Nasze badanie wskazuje jedynie na związek, który naszym zdaniem wymaga dalszych badań, aby ustalić przyczynową rolę EN-RAGE w patogenezie CHD.

Podsumowując, nasze badanie sugeruje, że wyższe poziomy EN-RAGE w surowicy są związane z występowaniem CHD poza konwencjonalnymi czynnikami ryzyka sercowo-naczyniowego i markerami zapalnymi. Wyniki te dostarczają dowodów na rolę EN-RAGE w rozwoju CHD i sugerują, że marker ten może być potencjalnym celem terapii lekowej i przewidywania ryzyka.


Goldin A, Beckman JA, Schmidt AM, Creager MA (2006) Zaawansowane produkty końcowe glikacji: zapoczątkowanie rozwoju cukrzycowego uszkodzenia naczyń. Nakład 114:597–605

Schmidt AM, Yan SD, Yan SF, Stern DM (2000) Biologia receptora zaawansowanych produktów końcowych glikacji i jego ligandy. Biochim Biophys Acta 1498:99–111

Schmidt AM, Yan SD, Yan SF, Stern DM (2001) Wieloligandowy receptor RAGE jako czynnik progresji wzmacniający odpowiedzi immunologiczne i zapalne. J Clin Invest 108:949-955

Basta G, Lazzerini G, Massaro M, Simoncini T, Tanganelli P, Fu C, Kislinger T, Stern DM, Schmidt AM, De Caterina R (2002) Zaawansowane produkty końcowe glikacji aktywują śródbłonek poprzez receptor transdukcji sygnału RAGE: mechanizm amplifikacji reakcji zapalnych. obieg 105:816–822

Santilli F, Vazzana N, Bucciarelli LG, Davì G (2009) Rozpuszczalne formy RAGE w chorobach człowieka: implikacje kliniczne i terapeutyczne. Curr Med Chem 16:940–952

Bucciarelli LG, Wendt T, Qu W, Lu Y, Lalla E, Rong LL, Goova MT, Moser B, Kislinger T, Lee DC, Kashyap Y, Stern DM, Schmidt AM (2002) Blokada RAGE stabilizuje ustaloną miażdżycę u apolipoproteiny cukrzycowej E -null myszy. Nakład 106:2827–2835

Bucciarelli LG, Kaneko M, Ananthakrishnan R, Harja E, Lee LK, Hwang YC, Lerner S, Bakr S, Li Q, Lu Y, Song F, Qu W, Gomez T, Zou YS, Yan SF, Schmidt AM, Ramasamy R (2006) Receptor produktów końcowych zaawansowanej glikacji: kluczowy modulator uszkodzenia niedokrwiennego mięśnia sercowego. Nakład 113:1226–1234

Raucci A, Cugusi S, Antonelli A, Barabino SM, Monti L, Bierhaus A, Reiss K, Saftig P, Bianchi ME (2008) Rozpuszczalna forma receptora dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji (RAGE) jest wytwarzana przez proteolityczne rozszczepienie błony forma związana przez dezintegrynę A i metaloproteazę 10 (ADAM10). FASEB J 22:3716–3727

Zhang L, Bukulin M, Kojro E, Roth A, Metz VV, Fahrenholz F, Nawroth PP, Bierhaus A, Postina R (2008) Receptor dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji jest poddawany zrzucaniu ektodomeny białkowej przez metaloproteinazy. J Biol Chem 283: 35507–35516

Parkin E, Harris B (2009) A zrzucanie ektodomeny ADAM10 za pośrednictwem dezintegryny i metaloproteinazy (ADAM). J Neurochem 108:1464-1479

Galichet A, Weibel M, Heizmann CW (2008) Regulowana wapniem proteoliza wewnątrzbłonowa receptora RAGE. Biochem Biophys Res Commun 370:1–5

Hudson BI, Carter AM, Harja E, Kalea AZ, Arriero M, Yang H, Grant PJ, Schmidt AM (2008) Identyfikacja, klasyfikacja i ekspresja wariantów splicingowych genu RAGE. FASEB J 22:1572–1580

Forbes JM, Thorpe SR, Thallas-Bonke V, Pete J, Thomas MC, Deemer ER, Bassal S, El-Osta A, Long DM, Panagiotopoulos S, Jerums G, Osicka TM, Cooper ME (2005) Modulacja rozpuszczalnego receptora dla zaawansowane produkty końcowe glikacji przez hamowanie enzymu konwertującego angiotensynę-1 w nefropatii cukrzycowej. J Am Soc Nephrol 16:2363–2372

Yamamoto Y, Miura J, Sakurai S, Watanabe T, Yonekura H, Tamei H, Matsuki H, Obata K, Uchigata Y, Iwamoto Y, Koyama H, Yamamoto H (2007) Oznaczanie rozpuszczalnych form receptora dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji. Arterioscler Tromb Vasc Biol 27: e33

Ramasamy R, Yan SF, Herold K, Clynes R, Schmidt AM (2008) Receptor dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji: podstawowe role w odpowiedzi zapalnej: nawijanie drogi do patogenezy dysfunkcji śródbłonka i miażdżycy. Ann N Y Acad Sci 1126:7–13

Falcone C, Emanuele E, D'Angelo A, Buzzi MP, Belvito C, Cuccia M, Geroldi D (2005) Poziomy rozpuszczalnego receptora w osoczu dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji i choroby wieńcowej u mężczyzn bez cukrzycy. Arterioscler Tromb Vasc Biol 25:1032–1037

Lindsey JB, de Lemos JA, Cipollone F, Ayers CR, Rohatgi A, Morrow DA, Khera A i McGuire DK (2009) Związek między krążącym rozpuszczalnym receptorem dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji (sRAGE) a miażdżycą: obserwacje z Dallas Heart Study. Opieka nad cukrzycą 32:1218–1220

Catalano M, Cortelazzo A, Santi R, Contino L, Demicheli M, Yilmaz Y, Zorzetto M, Campo I, Lanati N, Emanuele E (2008) Polimorfizm Pro12Ala genu receptora aktywowanego przez proliferatory peroksysomów gamma2 jest związany z poziomami w osoczu rozpuszczalny RAGE (receptor dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji) i obecność choroby tętnic obwodowych. Clin Biochem 41:981–985

Lu L, Jin Pu L, Chen QJ, Wang L, Peng W, Yan X, Zhang Q, Yan Zhang R, Gong PH, Qiu JP, Shen WF (2008) Zwiększone stężenie albuminy glikowanej i zmniejszone stężenie esRAGE są związane z stentem restenoza u chińskich pacjentów z cukrzycą. Clin Chim Acta 396:33–37

Montaner J, Perea-Gainza M, Delgado P, Ribo M, Chacon P, Rosell A, Quintana M, Palacios ME, Molina CA, Alvarez-Sabin J (2008) Diagnostyka etiologiczna podtypów udaru niedokrwiennego z biomarkerami osocza. Udar 39:2280–2287

Emanuele E, D'Angelo A, Tomaino C, Binetti G, Ghidoni R, Politi P, Bernardi L, Maletta R, Bruni AC, Geroldi D (2005) Krążące poziomy rozpuszczalnego receptora dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji w chorobie Alzheimera i otępieniu naczyniowym . Arch Neurol 62:1734–1736

Katakami N, Matsuhisa M, Kaneto H, Matsuoka TA, Sakamoto K, Yasuda T, Yamasaki Y (2008) Endogenna wydzielnicza RAGE, ale nierozpuszczalna RAGE jest związana z miażdżycą tętnic szyjnych u pacjentów z cukrzycą typu 1. Diab Vasc Dis Res 5: 190–197

Katakami N, Matsuhisa M, Kaneto H, Matsuoka TA, Sakamoto K, Yasuda T, Umayahara Y, Kosugi K i Yamasaki Y (2008) Poziom RAGE endogennego wydzielniczego w surowicy jest niezależnym czynnikiem ryzyka progresji miażdżycy tętnic szyjnych w cukrzycy typu 1. Miażdżyca 204:288–292

Koyama H, Shoji T, Yokoyama H, Motoyama K, Mori K, Fukumoto S, Emoto M, Tamei H, Matsuki H, Sakurai S, Yamamoto Y, Yonekura H, Watanabe T, Yamamoto H, Nishizawa Y (2005) Poziom plazmy endogenny wydzielniczy RAGE jest związany z elementami zespołu metabolicznego i miażdżycy. Arterioscler Tromb Vasc Biol 25:2587–2593

Katakami N, Matsuhisa M, Kaneto H, Yamasaki Y (2007) Poziomy endogennego wydzielniczego RAGE w surowicy są odwrotnie proporcjonalne do IMT tętnicy szyjnej u pacjentów z cukrzycą typu 2. Miażdżyca 190:22–23

Hudson BI, Harja E, Moser B, Schmidt AM (2005) Rozpuszczalne poziomy receptora dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji (sRAGE) i choroby wieńcowej: następne białko C-reaktywne? Arterioscler Thromb Vasc Biol 25:879–882

Holman RR, Paul SK, Bethel MA, Matthews DR, Neil HA (2008) 10-letnia obserwacja intensywnej kontroli glukozy w cukrzycy typu 2. N Engl J Med 359:1577–1589

Dluhy RG, McMahon GT (2008) Intensywna kontrola glikemii w badaniach ACCORD i ADVANCE. N Engl J Med 358:2630–2633

Gerstein HC, Miller ME, Byington RP, Goff DC Jr, Bigger JT, Buse JB, Cushman WC, Genuth S, Ismail-Beigi F, Grimm RH Jr, Probstfield JL, Simons-Morton DG, Friedewald WT (2008) Skutki intensywnego obniżenie poziomu glukozy w cukrzycy typu 2. N Engl J Śr 358:2545–2559

Patel A, MacMahon S, Chalmers J, Neal B, Billot L, Woodward M, Marre M, Cooper M, Glasziou P, Grobbee D, Hamet P, Harrap S, Heller S, Liu L, Mancia G, Mogensen CE, Pan C , Poulter N, Rodgers A, Williams B, Bompoint S, de Galan BE, Joshi R, Travert F (2008) Intensywna kontrola stężenia glukozy we krwi i wyniki naczyniowe u pacjentów z cukrzycą typu 2. N Engl J Med 358:2560–2572

Basta G, Sironi AM, Lazzerini G, Del Turco S, Buzzigoli E, Casolaro A, Natali A, Ferrannini E, Gastaldelli A (2006) Krążący rozpuszczalny receptor dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji jest odwrotnie powiązany z kontrolą glikemii i białkiem S100A12. J Clin Endocrinol Metab 91:4628–4634

Devangelio E, Santilli F, Formoso G, Ferroni P, Bucciarelli L, Michetti N, Clissa C, Ciabattoni G, Consoli A, Davì G (2007) Rozpuszczalna RAGE w cukrzycy typu 2: związek ze stresem oksydacyjnym. Wolny Radic Biol Med 43:511–518

Davì G, Patrono C (2007) Aktywacja płytek krwi i zakrzepica miażdżycowa. N Engl J Med 357:2482–2494

Geroldi D, Falcone C, Emanuele E, D'Angelo A, Calcagnino M, Buzzi MP, Scioli GA, Fogari R (2005) Zmniejszone poziomy rozpuszczalnego receptora w osoczu dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji u pacjentów z samoistnym nadciśnieniem. J Nadciśnienie 23:1725-1729

Norata GD, Garlaschelli K, Grigore L, Tibolla G, Raselli S, Redaelli L, Buccianti G, Catapano AL (2009) Krążący rozpuszczalny receptor dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji jest odwrotnie powiązany z wskaźnikiem masy ciała i stosunkiem talii do bioder w populacji ogólnej . Nutr Metab Cardiovasc Dis 19:129–134

Yilmaz Y, Ulukaya E, Gul OO, Arabul M, Gul CB, Atug O, Oral AY, Aker S i Dolar E (2009) Zmniejszone poziomy rozpuszczalnego receptora w osoczu dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji (sRAGE) u pacjentów z niealkoholową stłuszczeniową chorobą wątroby. Clin Biochem 42(9):802–807

Santilli F, Bucciarelli L, Noto D, Cefalu AB, Davi V, Ferrante E, Pettinella C, Averna MR, Ciabattoni G, Davì G (2007) Zmniejszona RAGE rozpuszczalna w osoczu u pacjentów z hipercholesterolemią: skutki statyn. Free Radic Biol Med 43:1255–1262

Hudson BI, Wendt T, Bucciarelli LG, Rong LL, Naka Y, Yan SF, Schmidt AM (2005) Cukrzycowa choroba naczyń: to wszystko jest WŚCIEKŁOŚCIĄ. Sygnał antyoksydacyjny Redox 7:1588–1600

Grossin N, Wautier MP, Meas T, Guillausseau PJ, Massin P, Wautier JL (2008) Ciężkość powikłań mikrokrążenia cukrzycowego wiąże się z niskim poziomem rozpuszczalnego RAGE. Cukrzyca Metab 34:392–395

Koyama H, Yamamoto H, Nishizawa Y (2007) RAGE i rozpuszczalna RAGE: potencjalne cele terapeutyczne dla chorób sercowo-naczyniowych. Mol Med 13:625–635

Humpert PM, Papadopoulos G, Schaefer K, Djuric Z, Konrade I, Morcos M, Nawroth PP, Bierhaus A (2007) sRAGE i esRAGE nie są związane z neuropatią obwodową lub autonomiczną w cukrzycy typu 2. Horm Metab Res 39:899–902

Semba RD, Ferrucci L, Fink JC, Sun K, Beck J, Dalal M, Guralnik JM, Fried LP (2009) Zaawansowane produkty końcowe glikacji i ich krążące receptory oraz poziom funkcji nerek u starszych kobiet mieszkających w społeczności. Am J Kidney Dis 53:51–58

Nin JW, Ferreira I, Schalkwijk CG, Prins MH, Chaturvedi N, Fuller JH, Stehouwer CD (2009) Poziomy rozpuszczalnego receptora dla AGE są przekrojowo związane z chorobami sercowo-naczyniowymi w cukrzycy typu 1, a związek ten jest częściowo za pośrednictwem śródbłonka i zaburzenia czynności nerek oraz stany zapalne o niskim stopniu nasilenia: badanie EURODIAB Prospective Complications Study. Diabetologia 52:705–714

Koyama H, Shoji T, Fukumoto S, Shinohara K, Emoto M, Mori K, Tahara H, Ishimura E, Kakiya R, Tabata T, Yamamoto H, Nishizawa Y (2007) Niski poziom krążącego endogennego receptora wydzielniczego dla AGE przewiduje śmiertelność sercowo-naczyniową u pacjentów ze schyłkową niewydolnością nerek. Arterioscler Tromb Vasc Biol 27:147–153

Hofmann MA, Drury S, Hudson BI, Gleason MR, Qu W, Lu Y, Lalla E, Chitnis S, Monteiro J, Stickland MH, Bucciarelli LG, Moser B, Moxley G, Itescu S, Grant PJ, Gregersen PK, Stern DM , Schmidt AM (2002) RAGE i zapalenie stawów: polimorfizm G82S wzmacnia odpowiedź zapalną. Genes Odporny 3:123–135

Pullerits R, Bokarewa M, Dahlberg L, Tarkowski A (2005) Zmniejszone poziomy rozpuszczalnego receptora dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji u pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów, co wskazuje na niedostateczną kontrolę stanu zapalnego. Zapalenie stawów Res Ther 7:R817–R824

Chen YS, Yan W, Geczy CL, Brown MA, Thomas R (2009) Poziomy rozpuszczalnego receptora w surowicy dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji i białek S100 są związane z zapalnymi, autoprzeciwciałami i klasycznymi markerami ryzyka uszkodzenia stawów i naczyń w reumatoidalnym zapaleniu stawów . Zapalenie stawów Res Ther 11:R39

Leach ST, Yang Z, Messina I, Song C, Geczy CL, Cunningham AM, Day AS (2007) Białka S100 w surowicy i błonie śluzowej, kalprotektyna (S100A8/S100A9) i S100A12 są podwyższone w momencie rozpoznania u dzieci z nieswoistym zapaleniem jelit. Scand J Gastroenterol 42:1321–1331

Kim W, Hudson BI, Moser B, Guo J, Rong LL, Lu Y, Qu W, Lalla E, Lerner S, Chen Y, Yan SS, D'Agati V, Naka Y, Ramasamy R, Herold K, Yan SF, Schmidt AM (2005) Receptor zaawansowanych produktów końcowych glikacji i ich ligandów: podróż od powikłań cukrzycy do jej patogenezy. Ann N Y Acad Sci 1043:553–561

Chen X, Walker DG, Schmidt AM, Arancio O, Lue LF, Yan SD (2007) RAGE: potencjalny cel dla zaburzeń komórkowych, w których pośredniczy Abeta w chorobie Alzheimera. Curr Mol Śr 7:735–742

Ghidoni R, Benussi L, Glionna M, Franzoni M, Geroldi D, Emanuele E, Binetti G (2008) Zmniejszone poziomy rozpuszczalnego receptora w osoczu dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji w łagodnych zaburzeniach poznawczych. J Przekaz nerwowy 115:1047–1050

Sternberg Z, Weinstock-Guttman B, Hojnacki D, Zamboni P, Zivadinov R, Chadha K, Lieberman A, Kazim L, Drake A, Rocco P, Grazioli E, Munschauer F (2008) Rozpuszczalny receptor dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji w stwardnieniu rozsianym : potencjalny marker ciężkości choroby. Mult Scler 14:759–763

Ilzecka J (2008) Rozpuszczalny w surowicy receptor dla poziomów produktów końcowych zaawansowanej glikacji u pacjentów ze stwardnieniem zanikowym bocznym. Acta Neurol Scand 120:119–122

Logsdon CD, Fuentes MK, Huang EH, Arumugam T (2007) RAGE i RAGE ligandy w raku. Curr Mol Śr 7:777–789

Abe R, Yamagishi S (2008) System AGE-RAGE i karcynogeneza. Curr Pharm Des 14:940–945

Tesarova P, Kalousova M, Jachymova M, Mestek O, Petruzelka L, Zima T (2007) Receptor dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji (RAGE)-forma rozpuszczalna (sRAGE) i polimorfizmy genów u pacjentów z rakiem piersi. Zainwestuj w raka 25:720–725

Jang Y, Kim JY, Kang SM, Kim JS, Chae JS, Kim OY, Koh SJ, Lee HC, Ahn CW, Song YD, Lee JH (2007) Stowarzyszenie polimorfizmu Gly82Ser w receptorze dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji (RAGE ) z krążącymi poziomami rozpuszczalnego RAGE i markerów zapalnych u Koreańczyków bez cukrzycy i bez otyłości. Metabolizm 56:199–205

Gu H, Yang L, Sun Q, Zhou B, Tang N, Cong R, Zeng Y, Wang B (2008) Polimorfizm Gly82Ser receptora dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji wiąże się ze zwiększonym ryzykiem raka żołądka w populacji chińskiej. Clin Cancer Res 14:3627–3632

Mukherjee TK, Mukhopadhyay S, Hoidal JR (2008) Implikacja receptora dla zaawansowanego produktu końcowego glikacji (RAGE) w zdrowiu płuc i patofizjologii. Respira Physiol Neurobiol 162:210–215

van Zoelen MA, Schouten M, de Vos AF, Florquin S, Meijers JC, Nawroth PP, Bierhaus A, van der Poll T (2009) Receptor produktów końcowych zaawansowanej glikacji osłabia obronę gospodarza w pneumokokowym zapaleniu płuc. J Immunol 182:4349–4356

Uchida T, Shirasawa M, Ware LB, Kojima K, Hata Y, Makita K, Mednick G, Matthay ZA, Matthay MA (2006) Receptor dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji jest markerem uszkodzenia komórek typu I w ostrym uszkodzeniu płuc. Am J Respir Crit Care Med 173:1008–1015

Bopp C, Bierhaus A, Hofer S, Bouchon A, Nawroth PP, Martin E, Weigand MA (2008) Recenzja od ławki do łóżka: receptor RAGE podtrzymujący stan zapalny i rozpoznający wzorce jako cel terapeutyczny w sepsie. Opieka krytyczna 12:201

Hudson BI, Schmidt AM (2004) RAGE: nowy cel interwencji lekowej w chorobie naczyń cukrzycowych. Pharm Res 21:1079–1086

Kalousova M, Germanova A, Jachymova M, Mestek O, Tesar V, Zima T (2008) A419C (E111A) polimorfizm genu glioksalazy I i powikłania naczyniowe u pacjentów z przewlekłą hemodializą. Ann N Y Acad Sci 1126:268–271

Sullivan CM, Futers TS, Barrett JH, Hudson BI, Freeman MS, Grant PJ (2005) Polimorfizmy RAGE i dziedziczność insulinooporności: badanie rodzinne Leeds. Diab Vasc Dis Rez 2:42–44

Zee RY, Romero JR, Gould JL, Ricupero DA, Ridker PM (2006) Polimorfizmy w genie receptora specyficznego dla zaawansowanego produktu końcowego glikozylacji i ryzyko incydentu zawału mięśnia sercowego lub udaru niedokrwiennego. Udar 37:1686–1690

Hudson BI, Stickland MH, Futers TS, Grant PJ (2001) Wpływ nowych polimorfizmów w genie RAGE na regulację transkrypcji i ich związek z retinopatią cukrzycową. Cukrzyca 50:1505–1511

Falcone C, Geroldi D, Buzzi MP, Emanuele E, Yilmaz Y, Fontana JM, Vignali L, Boiocchi C, Sbarsi I, Cuccia M (2008) Polimorfizm -374T/A RAGE chroni przed przyszłymi zdarzeniami sercowymi u pacjentów bez cukrzycy z tętnicą wieńcową choroba. Arch Med Res 39:320–325

Pettersson-Fernholm K, Forsblom C, Hudson BI, Perola M, Grant PJ, Groop PH, Finn-Diane Study Group (2003) Funkcjonalny polimorfizm genu -374 T/A RAGE jest związany z białkomoczem i chorobą sercowo-naczyniową u pacjentów z cukrzycą typu 1 . Cukrzyca 52:891–894

Kim OY, Jo SH, Jang Y, Chae JS, Kim JY, Hyun YJ, Lee JH (2009) Allel G w RAGE SNP82 jest związany z markerami prozapalnymi u osób otyłych. Nutr Res 29:106–113

Prevost G, Fajardy I, Besmond C, Balkau B, Tichet J, Fontaine P, Danze PM, Marre M, Genediab i DESIR badania (2005) Polimorfizmy receptora zaawansowanych produktów końcowych glikacji (RAGE) i rozwój nefropatii w typie 1 pacjentów z cukrzycą. Cukrzyca Metab 31:35–39


Celowanie w sygnalizację RAGE w chorobach zapalnych

Receptor produktów końcowych zaawansowanej glikacji (RAGE) jest receptorem rozpoznającym wieloligandowy wzorzec związany z różnymi przewlekłymi stanami zapalnymi. RAGE wiąże się i pośredniczy w odpowiedzi komórkowej na szereg cząsteczek wzorców molekularnych związanych z uszkodzeniami (DAMP), w tym AGE, HMGB1, S100 i DNA. RAGE może również działać jako czujnik odporności wrodzonej cząsteczek wzorca molekularnego związanego z patogenami drobnoustrojów (PAMP), w tym endotoksyny bakteryjnej, wirusów układu oddechowego i DNA drobnoustrojów. RAGE jest wyrażany na niskich poziomach w normalnej fizjologii, ale jest silnie podwyższony w przewlekłym zapaleniu z powodu akumulacji różnych ligandów RAGE. Blokowanie sygnalizacji RAGE w modelach komórkowych i zwierzęcych ujawniło, że ukierunkowanie na RAGE osłabia stan zapalny i progresję powikłań naczyniowych cukrzycy, choroby sercowo-naczyniowej (CVD) oraz progresję i przerzuty raka. Kliniczne znaczenie RAGE w chorobach zapalnych wykazano w pojawiających się badaniach klinicznych nowych drobnocząsteczkowych inhibitorów RAGE.


Abstrakcyjny

Receptor AGE (RAGE) jest wieloligandowym członkiem nadrodziny immunoglobulinowych cząsteczek powierzchniowych. Zaangażowanie RAGE przez jego ligandy transdukcji sygnału wywołuje infiltrację komórek zapalnych i aktywację w ścianie naczynia. W cukrzycy, gdy jest ona napędzana stresem oksydacyjnym, hiperglikemią i nakładającymi się stresami, takimi jak hiperlipidemia lub ostre uszkodzenie tętnicy balonowo-śródbłonkowej, oś ligand-RAGE wzmacnia stres naczyniowy i przyspiesza miażdżycę i ekspansję nowej błony wewnętrznej. W tym krótkim streszczeniu dokonujemy przeglądu wykorzystania modeli gryzoni do testowania tych koncepcji. Podsumowując, nasze odkrycia potwierdzają założenie, że RAGE jest etapem wzmocnienia w zapaleniu naczyń i przyspieszeniu miażdżycy. Przyszłe badania muszą rygorystycznie przetestować potencjalny wpływ blokady RAGE na ludzi, takie próby są na horyzoncie.

Zaangażowanie liganda receptora zaawansowanych produktów końcowych glikacji (RAGE) wywołuje zapalenie i zaburzenia naczyń. W cukrzycy, gdy jest napędzana przez utlenianie, hiperglikemię i nakładające się stresy, oś ligand-RAGE przyspiesza miażdżycę i ekspansję neointimy. Badania na gryzoniowych modelach cukrzycy sugerują, że badanie wpływu blokady RAGE u ludzi jest logiczne.

Receptor produktów końcowych zaawansowanej glikacji (RAGE) jest wieloligandowym członkiem nadrodziny immunoglobulin cząsteczek powierzchniowych. 1,2 Jego zdolność do rozpoznawania wielu klas ligandów, takich jak zaawansowane produkty końcowe glikacji (AGE), S100/kalgranuliny, amfoteryna, peptyd amyloidu-β i fibryle β-kartki oraz MAC-1, 3–8 sugeruje, że repertuar efektów zależnych od RAGE w tkankach może być różna. W tym kontekście, funkcja tego receptora nie wydaje się polegać na degradacji/detoksykacji ligandu, ale raczej, poprzez transdukcję sygnału wyzwalaną przez domenę cytozolową RAGE, na propagację odpowiedzi immunologicznych/zapalnych. 3,9

Chociaż AGE są heterogeniczną klasą związków, badania wykazały, że konkretna klasa tych gatunków, addukty N ekarboksymetylolizyny (CML) białek/lipidów, są specyficznymi ligandami transdukcji sygnału RAGE. 9 Zmodyfikowane addukty CML mogą być generowane przez różne bodźce. Oprócz powstawania w hiperglikemii, addukty CML mogą być również wytwarzane przez aktywację szlaku mieloperoksydazy. 10 Ostatnie badania wykazały, że peroksyazotyn może indukować tworzenie CML poprzez rozszczepienie produktu Amadori, a także poprzez generowanie reaktywnych α-oksoaldehydów z glukozy. 11 Rozważania te podkreślają koncepcję, zgodnie z którą hiperglikemia związana z cukrzycą i stres oksydacyjny, po uruchomieniu, nasilają produkcję szerokiej gamy gatunków biochemicznych, które akumulują się, aby stymulować aktywację komórkową i podtrzymywać zaburzenia w tkankach.

Co więcej, w cukrzycy, różne mechanizmy mogą być zaangażowane w dalsze napędzanie cyklu generowania AGE i stresu oksydacyjnego. 12 Jednym konkretnym przykładem jest szlak poliolowy. Glukoza jest redukowana do sorbitolu przez reduktazę aldozową, główny enzym tego szlaku. Powoduje to wytwarzanie fruktozy, fruktoza jest przekształcana w fruktozo-3-fosforan pod wpływem działania 3-fosfokinazy. Głównym produktem tej reakcji jest 3-deoksyglukozon, kluczowy prekursor w generowaniu wielu typów AGE, takich jak addukty CML i inne. 13,14 Wykazano, że w niewydolności nerek poziom 3-deoksyglukozonu w osoczu wzrasta równolegle ze wzrostem poziomu reduktazy aldozowej w erytrocytach. 14 Podawanie inhibitora reduktazy aldozowej, epalrestatu, pacjentom z cukrzycą powodowało zmniejszenie stężenia adduktów CML i ich prekursorów w erytrocytach oraz zmniejszenie stężenia substancji reagujących z kwasem tiobarbiturowym w osoczu. 15 Rozważania te podkreślają koncepcję, że w cukrzycy w grę wchodzą wielorakie siły, które zwiększają wytwarzanie uszkadzających tkanki gatunków biochemicznych, które sygnalizują przewlekłe zaburzenia komórkowe.

Rzeczywiście, po utworzeniu AGE, ich interakcja z RAGE wyzwala wytwarzanie cytokin prozapalnych, cząsteczek adhezyjnych i chemokin. Przyciąganie do tkanki komórek zapalnych, takich jak leukocyty wielojądrzaste, fagocyty jednojądrzaste i limfocyty T, zapewnia mechanizm podtrzymania odpowiedzi zapalnej. W kontekście RAGE komórki te mogą zawierać prozapalne S100/kalgranuliny i amfoterynę. Gdy cząsteczki te zostaną uwolnione do tkanki, interakcja S100/kalgranuliny/amfoteryna-RAGE może nasilać stan zapalny i uszkodzenie tkanki poprzez szlaki autokrynne i parakrynne. 3,16-18

Modele miażdżycy w cukrzycy

Liczne badania epidemiologiczne potwierdzają założenie, że cukrzyca przyspiesza miażdżycę u pacjentów z cukrzycą, oprócz zwiększonej częstości występowania zdarzeń sercowych, takich jak zawały serca i udary mózgu, występuje uderzające przyspieszenie miażdżycy. 19-22 Badania na ludziach wskazują, że RAGE i jego ligandy transdukcji sygnału ulegają ekspresji w naczyniach cukrzycowych i blaszkach miażdżycowych. 23,24 Cipollone i wsp. wykazali, że w porównaniu z niecukrzycowymi blaszkami ludzkimi, blaszki cukrzycowe charakteryzowały się większą liczbą fagocytów jednojądrzastych, limfocytów T i komórek HLA-DR+, równolegle ze zwiększoną ekspresją RAGE, aktywowanego NF-kB, cox -2 oraz metaloproteinazy macierzy. Stwierdzono, że stopień ekspresji RAGE koreluje z poziomami glikozylowanej hemoglobiny. 24 Chociaż takie badania nie określają biochemicznego/molekularnego związku między osią ligand/RAGE, stanem zapalnym i miażdżycą tętnic, to jednak badania te potwierdzają przesłankę, że RAGE może uczestniczyć w nasilaniu się uszkodzenia naczyń i progresji miażdżycy.

Trwają badania na modelach mysich w celu sprawdzenia założenia, że ​​RAGE przyczynia się do przyspieszenia miażdżycy w cukrzycy.

Modele zwierzęce i przyspieszona miażdżyca cukrzycowa

Pierwszy model mysi wspierający koncepcję, że hiperglikemia przyspieszyła miażdżycę, przetestował hipotezę, że wywołanie cukrzycy za pomocą wielokrotnych niskich dawek streptozotocyny spowoduje nasilenie miażdżycy u myszy karmionych dietą typu Western. 25 W tych pierwszych badaniach wykorzystano myszy BALB/ci C57BL/6 typu dzikiego. U tych zwierząt manipulacja genetyczna nie była stosowana jako środek do wywołania/wzmocnienia rozwoju miażdżycy. Hiperlipidemię wywołała raczej modyfikacja diety. W tym badaniu Kunjathoor i wsp. wykazali, że myszy BALB/c karmione dietą miażdżycogenną i powodowane cukrzycą streptozotocyną wykazywały 17-krotny wzrost obszaru zmian miażdżycowych w porównaniu z myszami leczonymi cytrynianem (bez cukrzycy) karmionymi tą samą dietą miażdżycogenną. Chociaż zmiany ograniczały się do smug tłuszczowych, badania histologiczne wykazały jednak obecność w blaszkach zarówno nadmiaru fagocytów jednojądrzastych, jak i komórek mięśni gładkich. 25 Co ciekawe, badacze ci stwierdzili, że nie było różnic w średniej powierzchni zmian miażdżycowych między cukrzycą (streptozotocyna) a niecukrzycowymi myszami C57BL/6 karmionymi dietą miażdżycową. 25 Rozważania te podkreślają decydujący wpływ, jaki wiele czynników, takich jak podłoże genetyczne, dieta i środowisko, może wywierać na inicjację i postęp miażdżycy, zwłaszcza w sytuacji hiperglikemii nałożonej.

Oprócz dietetycznej modulacji profilu lipidowego, modyfikacja genetyczna zapewnia środki do zmiany profilu lipidowego u myszy. Aby zbadać rolę hiperglikemii w potencjalnym przyspieszeniu miażdżycy, wykorzystaliśmy myszy, u których manipulacje genetyczne spowodowały hiperlipidemię zwierząt poprzez delecję apolipoproteiny E (apo E-/-). 26-27 Myszy Apo E-/- wykazują zmiany wielu faz miażdżycy rozmieszczone w całym drzewie tętniczym. 28 Na normalnej diecie karmowej, prace grupy Russell Ross wykazały, że myszy apo E-/- wykazywały zmiany z komórek piankowatych już w wieku 8 tygodni do wieku 15 tygodni, widoczne były zaawansowane zmiany. 28 Zaawansowane zmiany składały się z włóknistej czapeczki zawierającej komórki mięśni gładkich otoczonej macierzą tkanki łącznej pokrywającej martwiczy rdzeń z pienistymi makrofagami. 28 Po wprowadzeniu diety typu zachodniego zmiany były na ogół bardziej zaawansowane. 28

W oparciu o obserwację, że myszy apo E-/- rozwinęły złożone zmiany charakterystyczne dla zaawansowanych ludzkich blaszek miażdżycowych, staraliśmy się przetestować hipotezę, że indukcja hiperglikemii u tych zwierząt dodatkowo przyspieszy miażdżycę i złożoność zmian. W pierwszych badaniach za pomocą streptozotocyny wywołaliśmy cukrzycę u 6-tygodniowych samców myszy apo E-/-. 29 Te myszy apo E-/- były wcześniej krzyżowane wstecznie >gt10 pokoleń z C57BL/6. Po 6 tygodniach rozwiniętej cukrzycy, w wieku ~13 do 14 tygodni, myszy z cukrzycą apoE-/- wykazywały dyskretne zmiany w głównych punktach rozgałęzień aorty piersiowej i łuku aorty. W przeciwieństwie do tego, myszy euglikemiczne apoE-/- w tym samym wieku nie wykazywały zmian w aorcie proksymalnej. 30 Ilościowa analiza morfometryczna wykazała około 5-krotny wzrost średniej powierzchni uszkodzenia na poziomie zatoki aorty u myszy z cukrzycą apoE-/- w porównaniu ze zwierzętami bez cukrzycy z apoE-/- (Figura 1a). Analiza histologiczna euglikemicznych myszy apoE-/- wykazała typowe smugi tłuszczowe z oleistą czerwienią O. W tym wieku większość zmian u zwierząt bez cukrzycy nie rozwinęła się do zaawansowanych stadiów. Jednak u myszy z cukrzycą apoE-/- w tym samym wieku obserwowano większe, bardziej zaawansowane włókniste blaszki ze skłonnością do tworzenia czapeczki (Figura 1b). 30 Złożoność zmiany zdefiniowano na podstawie rozszczepów cholesterolu, martwicy lub tworzenia się włóknistej czapeczki. 30

Rysunek 1. Blokada RAGE hamuje przyspieszoną miażdżycę u cukrzycowych myszy apo E-/-: wczesna interwencja. Myszy Apo E-/- albo wywołano cukrzycę za pomocą streptozotocyny, albo potraktowano buforem cytrynianowym (kontrola). U myszy z cukrzycą zwierzęta traktowano raz dziennie nośnikiem, mysią albuminą surowicy (MSA) lub różnymi dziennymi dawkami sRAGE. Po 6 tygodniach cukrzycy lub leczenia kontrolnego wycięto serce i aortę. Pokazano wpływ blokady RAGE na obszar zmiany (a) i złożoność (b).

W tym modelu po cukrzycy nastąpił zależny od czasu wzrost całkowitego cholesterolu w osoczu. 30 Po 6 tygodniach cukrzycy u cukrzycowych myszy apoE-/- zaobserwowano około 2-krotny wzrost cholesterolu w porównaniu ze zwierzętami bez cukrzycy, podczas gdy poziomy triglicerydów w osoczu pozostały niezmienione. Frakcjonowanie cholesterolu w osoczu metodą ultrawirowania w gradiencie gęstości ujawniło znaczny wzrost stężenia chylomikronów/lipoproteiny o bardzo małej gęstości (~2,6-krotny) i lipoprotein o średniej gęstości/lipoproteiny o niskiej gęstości (LDL) (~2,5-krotny) u osób z cukrzycą w tym samym wieku. w porównaniu z myszami euglikemicznymi apoE-/-, podczas gdy HDL był nieznacznie zmieniony (~1,5-krotnie wyższy u myszy z cukrzycą w porównaniu z myszami kontrolnymi). 30 W przeciwieństwie do tego, ultrawirowanie w gradiencie gęstości wykazało minimalne lub żadne różnice w profilu triglicerydów w osoczu. 30

Równolegle ze wzrostem stężenia glukozy, zwiększone tworzenie AGE u myszy z cukrzycą apoE-/- wykazało ~2,3-krotny wzrost epitopów immunoreakcyjnych na AGE w rozpuszczalnym w kwasie materiale wyekstrahowanym z tkanki nerki po 6 tygodniach cukrzycy, w porównaniu z euglikemiczną apo Kontrole E-/- i ~2,5-krotny wzrost AGE w osoczu u cukrzycowych myszy apoE-/- w porównaniu z myszami kontrolnymi bez cukrzycy. 30 Dalsze badania wykazały, że lizaty aortalne pobrane od myszy z cukrzycą apo E-/- wykazywały podwyższone poziomy prozapalnej rodziny ligandów RAGE, S100/kalgranuliny, w porównaniu z niecukrzycowymi myszami apo E-/- w tym samym wieku. 31

Interesujące jest to, że chociaż Kunjathoor i wsp. nie stwierdzili istotnej miażdżycy u myszy C57BL/6 z cukrzycą (streptozotocyna), 25 czynnik wyzwalający miażdżycę, hiperlipidemię wywołaną dietą, różnił się od środków wywołujących hiperlipidemię u myszy apoE-/-. Odkrycia te podkreślają koncepcję, że oprócz podłoża genetycznego, inne czynniki, takie jak stopień i charakter podwyższonego stężenia lipidów, mogą mieć istotny wpływ na rozwój i progresję miażdżycy w cukrzycy.

Przyspieszona miażdżyca cukrzycowa: rola RAGE

W związku z rozwojem modelu streptozotocyny–apo E−/− złożonej przyspieszonej miażdżycy w cukrzycy u myszy zbadano wpływ blokady RAGE. W pierwszych badaniach zastosowano rozpuszczalny w myszach RAGE (sRAGE), zewnątrzkomórkowe dwie trzecie receptora, który działa w celu wiązania liganda, a tym samym blokowania interakcji i aktywacji RAGE na powierzchni komórki. 32 Rozpuszczalny RAGE podawano raz dziennie drogą dootrzewnową cukrzycowym myszom apo E-/-, rozpoczynając się natychmiast po rozwinięciu się hiperglikemii. W porównaniu z myszami z cukrzycą otrzymującymi albuminę surowicy myszy (MSA), myszy z cukrzycą apo E-/- leczone sRAGE wykazywały zależne od dawki tłumienie przyspieszonej miażdżycy tętnic (odpowiednio fig. 1a i 1b). Oprócz zmniejszonego obszaru zmian miażdżycowych, złożoność zmian była zmniejszona u myszy z cukrzycą leczonych sRAGE. 30 Ten aspekt wpływu blokady RAGE sugerował, że antagonizm tej osi może potencjalnie hamować progresję zmian i być może rozwój wysoce zapalnych niestabilnych blaszek miażdżycowych.

Co ważne, leczenie myszy z cukrzycą za pomocą sRAGE nie wpływało na stopień hiperglikemii lub poziom insulinemii w porównaniu z myszami z cukrzycą leczonymi albuminą surowicy mysiej. Podobnie nie miało wpływu leczenie sRAGE na całkowity cholesterol i triglicerydy, a skład cząstek lipidowych również nie uległ zmianie u myszy apoE-/- z cukrzycą leczonych sRAGE w porównaniu z myszami otrzymującymi albuminę surowicy mysiej. 30 Dane te sugerowały, że korzystne efekty blokady RAGE były zarówno niezależne od glikemii, jak i lipidów, co wskazuje, że czynniki specyficzne dla środowiska cukrzycowego były korzystnie modulowane. W tym kontekście spekulujemy, że hiperglikemia i hiperlipidemia napędzają wytwarzanie AGE, a zatem sRAGE wywiera wpływ w dół od tradycyjnych czynników ryzyka.

Zgodnie z tą przesłanką, poziomy AGE w nerkach i osoczu u myszy z cukrzycą były tłumione do poziomów obserwowanych u zwierząt bez cukrzycy przez podawanie sRAGE w sposób zależny od dawki. Podobne wyniki uzyskano podczas badania AGE w osoczu. 30 Odkrycia te potwierdzają tezę, że wyzwalanie powstawania AGE może być również tłumione przez blokadę RAGE. Aby rozwiązać ten problem, LDL wyizolowano z myszy traktowanych sRAGE i myszy traktowanych albuminą surowicy mysiej. Podatność na indukowane miedzią utlenianie LDL 33 odzyskanego od myszy z cukrzycą apoE-/- leczonych sRAGE była zmniejszona w porównaniu z myszami z cukrzycą, którym podawano mysią albuminę surowicy, co oceniono na podstawie średniego czasu opóźnienia tworzenia sprzężonych dienów. 30

Blokada RAGE: Późna interwencja

W celu określenia potencjalnego wpływu blokady RAGE w stwierdzonych zmianach miażdżycowych zastosowano model cukrzycy apo E-/- indukowanej streptozotocyną. 34 Myszy chorowały na cukrzycę streptozotocyną w wieku 6 tygodni i nie były leczone do 14 tygodnia życia. W wieku 14 tygodni niektóre myszy z cukrzycą apo E-/- poddano eutanazji w celu ustalenia „podstawowego” obszaru/złożoności zmian miażdżycowych.Indukcja cukrzycy była związana ze zwiększoną powierzchnią zmian miażdżycowych w porównaniu z grupą kontrolną bez cukrzycy w wieku 14 i 20 tygodni (odpowiednio ryc. 2b i 2a oraz 2d i 2c). U myszy z cukrzycą leczonych sRAGE w wieku od 14 do 20 tygodni obszar zmian miażdżycowych był znacząco zmniejszony w porównaniu z myszami traktowanymi albuminą surowicy mysiej (odpowiednio Figura 2e i 2d). Przekroje aorty przechodzące przez zatokę aortalną zabarwione czerwienią oleistą wykazały, że w porównaniu z myszami bez cukrzycy, myszy z cukrzycą wykazywały większe i bardziej rozległe zmiany miażdżycowe po 14 tygodniach (odpowiednio ryc. 2f i 2g) i 20 tygodniach (ryc. 2h i 2i). , odpowiednio). U myszy z cukrzycą leczonych sRAGE zmiany miażdżycowe były mniejsze niż te obserwowane u myszy z cukrzycą, którym podawano nośnik w wieku 20 tygodni (odpowiednio Figura 2j i 2i).

Rysunek 2. Blokada RAGE hamuje przyspieszoną miażdżycę u cukrzycowych myszy apo E-/-: późna interwencja. Myszom Apo E-/- wywołano hiperglikemię przy użyciu streptozotocyny lub potraktowano buforem cytrynianowym w wieku 6 tygodni. W wieku 14 tygodni myszy leczono sRAGE, 100 μg dziennie lub mysią albuminą surowicy (MSA). Myszy uśmiercono w wieku 20 tygodni, a aortę rozcięto i sfotografowano (a do e). W innych badaniach wycinki przy korzeniu aorty zostały przygotowane i zabarwione czerwienią oleistą O (f do j). Skala: a do e, 0,3 cm f do j, 125 μm.

Przeprowadzono ilościową analizę morfometryczną i potwierdzono, że myszy z cukrzycą leczone sRAGE po 20 tygodniach wykazywały znaczący spadek średniej powierzchni zmian miażdżycowych w porównaniu ze zwierzętami cukrzycowymi leczonymi mysią albuminą surowicy (Figura 3a). Chociaż średni obszar zmian był zwiększony u myszy z cukrzycą w 20. tygodniu w porównaniu z 14 tygodniem, średni obszar zmian u myszy z cukrzycą leczonych sRAGE w 20. tygodniu nie różnił się znacząco od obserwowanego u myszy z cukrzycą w 14 tygodniu (Figura 3a). 34 Ponadto, w wieku 20 tygodni, średnia powierzchnia zmian chorobowych u myszy z cukrzycą leczonych sRAGE była znacznie zmniejszona w porównaniu ze zmianami chorobowymi u zwierząt bez cukrzycy w tym samym wieku (Figura 3a). 34

Rysunek 3. Blokada RAGE hamuje ustaloną miażdżycę u cukrzycowych myszy apo E-/-: obszar zmiany i złożoność. Określono ilościowo średnią powierzchnię zmian miażdżycowych (a) i średnią liczbę zmian złożonych na sekcję (b).

Ponadto zbadaliśmy złożoność zmian (zgodnie z definicją, czapeczki włókniste, czapeczki cholesterolowe lub martwica zmian) 30 u tych zwierząt. U myszy z cukrzycą leczonych sRAGE w wieku od 14 tygodni do 20 tygodni średnia liczba złożonych zmian chorobowych była znacząco zmniejszona w porównaniu ze zwierzętami z cukrzycą leczonych albuminą surowicy mysiej, a złożoność zmian nie była istotnie różna u myszy z cukrzycą leczonych sRAGE w 20. tygodniu w porównaniu u myszy z cukrzycą w wieku 14 tygodni (Figura 3b). 34 U myszy z cukrzycą leczonych sRAGE w wieku 20 tygodni w porównaniu ze zwierzętami bez cukrzycy w tym samym wieku zaobserwowano trend w kierunku zmniejszenia złożoności zmian, chociaż wyniki nie osiągnęły istotności statystycznej (Figura 3b). 34 Równolegle ze stabilizacją obszaru i złożoności zmian miażdżycowych, blokada RAGE wiązała się ze zmniejszoną ekspresją naczyniową cząsteczki adhezji komórek naczyniowej-1, peptydu chemoatraktantu monocytów JE-1, cyklooksygenazy-2, epitopów nitrotyrozyny, metaloproteinazy macierzy-9 (antygen i aktywność) oraz epitopy czynników tkankowych (ryc. 3b). 34

Oprócz szlaków biochemicznych i molekularnych związanych z miażdżycą, zbadaliśmy zawartość kolagenu w blaszkach miażdżycowych za pomocą barwienia czerwienią Picrosirius i mikroskopii w świetle spolaryzowanym. Cukrzyca była powiązana ze znacznym wzrostem ilości kolagenu w zmianie u myszy z cukrzycą w porównaniu z grupą kontrolną bez cukrzycy w wieku 20 tygodni. W obecności blokady RAGE zauważono znaczny spadek zawartości kolagenu w zmianie w porównaniu z obserwowanym u myszy z cukrzycą leczonych albuminą surowicy mysiej. 34 Stopień odkładania kolagenu u myszy leczonych sRAGE z cukrzycą nie różnił się znacząco od obserwowanego u zwierząt bez cukrzycy w tym samym wieku lub u myszy z cukrzycą w wieku 14 tygodni. 34 Sugerujemy, że w cukrzycy zwiększona liczba komórek mięśni gładkich i zawartość kolagenu w blaszkach miażdżycowych cukrzycy, znaczny wzrost liczby fagocytów jednojądrzastych oraz uderzające wzmocnienie mechanizmów prozapalnych w obrębie zmian przechylają równowagę między stanem zapalnym a stabilnością zmiany. Ponadto, zwłaszcza w zmianach cukrzycowych, zwiększona ekspresja/aktywność metaloproteinazy macierzy i wytwarzanie antygenu czynnika tkankowego w obrębie płytek zwiększa prawdopodobieństwo progresji i niestabilności płytek.

Z pewnością koncepcje te wymagają dalszych testów na różnych gatunkach, takich jak świnie lub naczelne inne niż człowiek, aby zbadać potencjalną rolę blokady RAGE w tłumieniu niestabilności blaszek.

Cukrzyca i miażdżyca: inne modele do testowania wpływu RAGE

Należy zauważyć, że wpływ blokady RAGE na miażdżycę nie ograniczał się do myszy apo E-/-. Zastosowano dodatkowy model mysi do wywołania podstawowej hipercholesterolemii, na który nałożono stres hiperglikemiczny. Gdy myszy z niedoborem receptora LDL zachorowały na cukrzycę i były karmione normalną karmą, nie wzbogaconą w tłuszcz, nastąpiła zwiększona powierzchnia zmian miażdżycowych. Po podaniu sRAGE przyspieszona miażdżyca była osłabiona. 35 Wyniki te były sprzeczne z pracą Reavana i in. Badacze ci odkryli, że indukcja cukrzycy przez streptozotocynę u myszy z receptorem LDL-/- karmionych dietą wysokotłuszczową przez dłuższy czas nie powodowała przyspieszenia miażdżycy. 36 Wychodzimy z założenia, że ​​różnice między tymi dwoma wynikami badań można przynajmniej częściowo przypisać założeniu, że stopień miażdżycy, który można osiągnąć w korzeniu aorty, jest ograniczony. Tak więc, zwłaszcza w przypadku długich kursów u myszy karmionych dietą zachodnią, różnice między grupami z cukrzycą i bez cukrzycy mogą stać się mniej widoczne w miarę postępu miażdżycy u zwierząt bez cukrzycy.

Ponadto ostatnio rozszerzyliśmy te koncepcje na mysie modele insulinoopornej cukrzycy typu 2. Aby to osiągnąć, wyhodowaliśmy myszy apo E-/- na tle db/db. Zwierzęta te, z niedoborem sygnalizacji receptora leptyny, wykazują uderzającą hiperinsulinemię, hiperglikemię i otyłość. W porównaniu z niecukrzycowymi miotami apo E-/-, myszy apo E-/-/db/db wykazywały zwiększoną miażdżycę tętnic, która zmniejszała się przy codziennym podawaniu sRAGE. 37

Cukrzyca, miażdżyca i hiperlipidemiczne myszy: efekt odrębnych interwencji

Mysie modele indukowanych streptozotocyną cukrzycowych myszy apo E i receptorów LDL-/- były również wykorzystywane przez innych badaczy do testowania wpływu różnych ścieżek i interwencji. Na przykład, Lin i wsp. wykazali, że dietetyczne ograniczenie glikotoksyn zapewnia ochronę przeciwmiażdżycową u myszy apo E-/- leczonych streptozotocyną. Odkrycia te dostarczają dalszego wsparcia hipotezy AGE w uszkodzeniu naczyń. W grupie cukrzycowych myszy apo E−/− z restrykcją AGE immunohistochemia wykazała zmniejszoną akumulację AGE i receptorów AGE, w tym RAGE, równolegle ze zmniejszoną liczbą komórek zapalnych i ekspresją czynnika tkankowego, cząsteczki adhezji komórek naczyniowej-1 i JE -monocytowy chemoatraktant peptydu-1 w zmianach naczyniowych. 38 Levi i wsp. wykazali, że leczenie cukrzycowych myszy receptor-/- LDL agonistami gamma aktywowanymi przez proliferatory peroksysomów, takimi jak rozyglitazon, łagodzi miażdżycę u tych zwierząt, nie wpływając na poziom glukozy we krwi. 39 Rola enzymu konwertującego angiotensynę została zbadana przez Candido i wsp. Ci badacze wykazali, że podawanie perindoprilu przez 20 tygodni zapobiegało miażdżycy związanej z cukrzycą równolegle ze zmniejszoną ekspresją enzymu konwertującego angiotensynę w aorcie, czynnika wzrostu tkanki łącznej i adhezji komórek naczyń nadekspresja cząsteczki-1. 40 W innych badaniach Tse i wsp. badali wpływ 17 β-estradiolu na cukrzycowe samce myszy apo E−/− i wykazali, że przewlekłe leczenie 17 β-estradiolu zmniejszało powierzchnię uszkodzeń w wielu odcinkach naczyń u tych myszy, równolegle ze zmniejszeniem poziom glukozy we krwi i poziom trójglicerydów. 41

Tak więc, wzięte razem, takie mysie modele miażdżycy cukrzycowej dostarczają matrycy do analizy szlaków molekularnych powiązanych z patogenezą makronaczyniowych powikłań cukrzycy, a także potencjalnego wpływu interwencji terapeutycznych.

Cukrzyca i problem restenozy

Badania epidemiologiczne wskazują, że u ludzi z cukrzycą, nasilona restenoza często towarzyszy ostremu uszkodzeniu tętnic, takiemu jak indukowane przez terapeutyczną angioplastykę. 42-44 Badania wykazały ponadto, że stentowanie leczonego naczynia nie zapewnia pełnej ochrony przed restenozą i incydentami wieńcowymi. 42,43 Nawet po niedawnym opracowaniu stentów pokrytych sirolimusem nie jest jeszcze jasne, czy pacjenci z cukrzycą odniosą pełne korzyści z tej nowej terapii. 45–47

Aby przeanalizować zdarzenia biochemiczne i molekularne związane z nasiloną restenozą u ludzi chorych na cukrzycę, najpierw konieczne było stworzenie modeli zwierzęcych, aby łatwo zająć się tymi koncepcjami.

Badania na szczurach

Pierwsze badania na szczurach z cukrzycą przeprowadzono na otyłych szczurach Zucker wykazujących insulinooporną cukrzycę typu 2. 48 Co ciekawe, w porównaniu z wywołaniem cukrzycy (typu 1) u szczurów Sprague-Dawley przez streptozotocynę, u których nie doszło do przerostu neointimy, Park i wsp. wykazali, że otyłe szczury Zucker poddane uszkodzeniu balonu tętnicy szyjnej wykazywały ponad 2-krotny wzrost obszaru neointimy w porównaniu z chudymi szczurami Zucker (bez cukrzycy) w dniu 21 po urazie. 48 W błonie wewnętrznej tych zwierząt proliferacja komórek znacznie wzrosła, rozpoczynając się w dniu 3 i utrzymując do dnia 14. Ten model zwierzęcy następnie zastosowano do zbadania roli blokady RAGE. Podawanie sRAGE rozpoczęto tuż przed uszkodzeniem tętnicy i kontynuowano przez pierwszy tydzień po uszkodzeniu balonem. W porównaniu z traktowaniem nośnikiem (albumina), szczury traktowane sRAGE wykazywały znaczący spadek ekspansji nowej błony wewnętrznej. 49 Kluczowym odkryciem w tym badaniu było znaczne zmniejszenie wbudowywania bromodeoksyurydyny do komórek mięśni gładkich rozwijającej się nowej błony wewnętrznej błony wewnętrznej naczynia u szczurów, którym podawano sRAGE. Eksperymenty te silnie sugerowały, że komórki mięśni gładkich z ekspresją RAGE, przynajmniej częściowo, przyczyniły się znacząco do związanej z cukrzycą zwiększonej ekspansji neointimy po ostrym uszkodzeniu.

Badania w modelach mysich

Odkrycia te sugerowały, że logiczne jest dalsze badanie roli RAGE w uszkodzeniu tętnic. Jednak w modelach szczurzych niemożność zastosowania metod transgenicznych/knockout ograniczała to podejście. Co więcej, bezpośrednie badania na modelach mysich ułatwiłyby testowanie genetycznie zmodyfikowanych myszy RAGE, potwierdzając w ten sposób założenie, że głównym celem sRAGE był sam receptor. Tak więc, aby zastosować modele mysie, wywołano ostre uszkodzenie śródbłonka tętnicy udowej zgodnie z wcześniej ustalonym i zwalidowanym modelem. 50 Przeprowadzono indukowane drutem prowadzącym uszkodzenie tętnicy udowej i zbadano wpływ zarówno farmakologicznej, jak i genetycznej modyfikacji RAGE. RAGE i jego ligandy, CML-AGE i S100/kalgranuliny, uległy zwiększeniu w ścianie naczyń udowych po urazie, szczególnie w komórkach mięśni gładkich. 51 W dniu 28 po urazie, u myszy leczonych sRAGE w porównaniu z nośnikiem (albumina surowicy mysiej) zaobserwowano zależne od dawki zmniejszenie stosunku błony wewnętrznej do podłoża (I/M). 51 Co ważne, homozygotyczne myszy RAGE-/- wykazywały zmniejszony stosunek I/M w dniu 28 po urazie w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi z tego samego miotu poddanymi obnażeniu tętnic (Figura 4a do 4c). Liczba proliferujących komórek mięśni gładkich była znacznie zmniejszona u myszy RAGE-/- w porównaniu z kontrolami. 51

Rysunek 4. Homozygotyczne myszy RAGE (0) i myszy transgeniczne wykazujące ekspresję niedoboru sygnału dominująco negatywnego (DN) RAGE w komórkach mięśni gładkich wykazują zmniejszoną ekspansję nowej błony wewnętrznej naczynia w następstwie ostrego uszkodzenia tętnic. Homozygotyczne myszy RAGE-/- (a do c) i myszy transgeniczne eksprymujące selektywnie DN RAGE w komórkach mięśni gładkich (napędzanych przez promotor SM22 alfa) (d) i rodzeństwa z miotu typu dzikiego poddano uszkodzeniu prowadnika tętnicy udowej. Stosunek intima/media określono w 28 dniu po urazie (a, d). Elastyczne barwienie von Giesona przeprowadzono na reprezentatywnym odcinku tętnicy udowej myszy niosącej RAGE typu dzikiego (b) i myszy RAGE-/- (c). Skala: 50 μm.

Ponieważ homozygotyczne myszy RAGE-/- nie wykazują ekspresji RAGE w żadnym typie komórek, zastosowano dodatkową strategię do specyficznego przeanalizowania roli RAGE komórek mięśni gładkich w modulowaniu ekspansji nowej błony wewnętrznej w ostrym uszkodzeniu tętnic. Wcześniejsze badania wykazały, że delecja domeny cytozolowej RAGE wywoływała efekt dominującego negatywnego (DN), gdy komórki naczyniowe lub jednojądrzaste fagocytopodobne niosące RAGE typu dzikiego były transfekowane konstruktami kodującymi DN RAGE, efekt DN wynikał z inkubacji z RAGE ligandy takie jak S100B lub CML-AGE. 3,9 Ponieważ komórki mięśni gładkich były głównymi komórkami eksprymującymi RAGE w rozszerzającej się neointimy,51 te koncepcje testowano na myszach transgenicznych eksprymujących DN RAGE specyficznie w komórkach mięśni gładkich kierowanych przez promotor SM22α. W porównaniu z rodzeństwami z miotu typu dzikiego, transgeniczne myszy SM22 DN RAGE poddane uszkodzeniu tętnicy wykazywały znaczący spadek stosunku I/M w dniu 28 (Figura 4d). Zatem eksperymenty te dostarczyły dalszego wsparcia dla ról RAGE w ekspansji neointimy. Oprócz farmakologicznej blokady RAGE, genetycznie zmodyfikowane myszy RAGE (usunięcie lub przerwanie transdukcji sygnału komórek mięśni gładkich) wykazywały zmniejszoną, wywołaną przez uraz, ekspansję neointimy.

Jednakże ograniczeniem wywoływania uszkodzenia tętnic u myszy C57BL/6 jest to, że niewiele jest dowodów na napływ komórek zapalnych do uszkodzonej ściany naczynia u zwierząt typu dzikiego. Aby zająć się tą koncepcją, uszkodzenie tętnicy udowej indukowano u myszy apo E-/- w oparciu o założenie, że podstawowe zaburzenia naczyniowe wtórne do hiperlipidemii nasilają odpowiedź na uszkodzenie tętnic, w tym migrację komórek zapalnych. Odkryliśmy, że stosunki I/M były wyższe, odzwierciedlając zwiększoną ekspansję neointimy w naczyniach myszy apo E-/- 28 dni po uszkodzeniu w porównaniu z myszami C57BL/6 (~2-krotnie wyższy stosunek I/M). 51 U myszy euglikemicznych apo E-/- podanie sRAGE zmniejszyło stosunek I/M w dniu 28. Równolegle zmniejszyła się również liczba jednojądrzastych fagocytów naciekających uszkodzoną tętnicę. 51 Zatem myszy apo E-/- mogą stanowić doskonały system do testowania roli komórek mięśni gładkich i jednojądrzastych fagocytów RAGE w odpowiedzi na ostre uszkodzenie tętnic.

Ponadto badania te podkreśliły rolę zależnej od RAGE sygnalizacji Jak/Stat w komórkach mięśni gładkich. W naczyniach udowych po uszkodzeniu, chociaż zaobserwowano zwiększoną fosforylację ERK 1/2, kinazy białkowej B (akt) i Jak2/Stat3 w porównaniu z leczeniem pozorowanym, sRAGE wydawał się wywierać wpływ tylko na sygnalizację Jak2/Stat3. 51

Cukrzyca i restenoza: inne modele i odrębne interwencje

Modele cukrzycowych gryzoni z uszkodzeniem tętnic zostały również przetestowane pod kątem wpływu różnych interwencji na ekspansję neointimy. Phillips i wsp. wykorzystali myszy Apo E-/- karmione dietą zachodnią, aby pokazać, że u tych myszy rozwinęła się insulinooporna cukrzyca. Podawanie rozyglitazonu zapobiegało rozwojowi hiperglikemii i hiperinsulinemii. 52 Równolegle, ekspansja neointimy zmniejszyła się o 65% po uszkodzeniu tętnicy u myszy gamma aktywowanych przez proliferatory peroksysomów (rozyglitazon) w porównaniu z myszami apo E-/- karmionymi nośnikiem. Infiltracja makrofagów do rozszerzającej się neointimy również została zmniejszona przez tę interwencję. 52 Należy zauważyć, że badania te są sprzeczne z badaniami Levi i wsp. 39 w odniesieniu do wpływu rozyglitazonu na hiperglikemię. W szczególności, w badaniach Levi’ego, myszy apo E−/− stały się szczerze cukrzycowe przez względny niedobór insuliny przy użyciu streptozotocyny 39 w badaniach Phillipsa, hiperglikemia była indukowana przez karmienie dietą zachodnią, powodując w ten sposób oporność na insulinę. 54

W innych badaniach Min i wsp. podawali troglitazon tłustym szczurom Otsuka Long-Evans Tokushima i stwierdzili, że proliferacja komórek mięśni gładkich była znacznie zmniejszona, równolegle ze zmniejszoną ekspansją neointimy po uszkodzeniu balonu tętnicy szyjnej. 53 Rola glikotoksyn dietetycznych (AGE) na ekspansję neointimy została bezpośrednio zbadana na myszach apo E−/− przez Lin et al. Myszy losowo przydzielono do diety o wysokiej lub niskiej zawartości AGE (ta ostatnia z 10-krotnie niższą zawartością AGE) i poddano uszkodzeniu tętnicy udowej. Równolegle ze zmniejszoną ekspansją neointimy u myszy karmionych dietą o niskiej zawartości AGE, zawartość AGE była zmniejszona w uszkodzonej ścianie naczynia. 54

Złożona natura modeli mysich/gryzoni w analizie odpowiedzi biologicznej na uszkodzenie tętnic nałożonej na przewlekłą hiperglikemię została podkreślona przez badania Stephensona i in. 55 Badacze ci stwierdzili, że myszy db/db wykazywały znacznie zmniejszoną ekspansję nowej błony wewnętrznej naczynia w następstwie uszkodzenia drutu wewnątrzświatłowego tętnicy udowej w porównaniu z kontrolami typu dzikiego. 55 Cztery godziny po ostrym uszkodzeniu tętnicy śmiertelność przyśrodkowych mięśni gładkich była zmniejszona u myszy db/db w porównaniu z myszami typu dzikiego. Jednak proliferacja komórek mięśni gładkich nie wydawała się różnić między db/db a myszami typu dzikiego. 55 Odkrycia te sugerują ważną rolę leptyny w modulowaniu właściwości stymulowanych komórek mięśni gładkich. Oda i wsp. stwierdzili, że leptyna stymulowała fosforylację i aktywację kinazy MAP i aktywności kinazy 3-fosfatydyloinozytolu w hodowanych komórkach mięśni gładkich, czego jedną z konsekwencji była zwiększona proliferacja i migracja komórek mięśni gładkich. 56 Podsumowując, rozważania te podkreślają złożoność tych systemów modelowych i sugerują, że przedkliniczne badania nowych celów terapeutycznych w restenoza ostatecznie wymagają wykorzystania gatunków takich jak świnie, króliki lub naczelne inne niż człowiek przed badaniem na ludziach. 57,58

Wnioski

Ostatecznym celem naszych badań jest określenie potencjalnej roli blokady RAGE jako strategii terapeutycznej w makronaczyniowych powikłaniach cukrzycy. Tak więc opracowanie kluczowych modeli do testowania roli receptora w sposób specyficzny dla czasu i komórki dostarczył szablonu do dogłębnej analizy roli RAGE w patologii naczyniowej. Odkrycie, że blokada RAGE daje korzyści u myszy z cukrzycą zarówno z niedoborem insuliny, jak i insulinooporną, dodatkowo wspiera rolę tego receptora w stanach hiperglikemii. Te rozważania podkreślają koncepcję, że produkty dalszych efektów wysokiego poziomu glukozy i stresu oksydacyjnego wytwarzają rodzaje, które są ligandami transdukcji sygnału receptora.

Należy podkreślić, że mechanizmy zależne od RAGE w stymulacji naczyń nie ograniczają się do cukrzycy. Ponieważ układ naczyniowy w euglikemicznych blaszkach miażdżycowych jest również podatny na stres oksydacyjny, stan zapalny, a tym samym generowanie AGE, chociaż w mniejszym stopniu, logiczne było zbadanie wpływu blokady RAGE.Nie było zatem zaskoczeniem, że podawanie sRAGE myszom euglikemicznym apo E-/- w wieku od 14 do 20 tygodni osłabiło obszar i złożoność zmian miażdżycowych, bez wpływu na poziomy lipidów. 34

Podsumowując, odkrycia te podkreślają przydatność modeli gryzoni, a zwłaszcza mysich, w badaniu mechanizmów łączących RAGE z przyspieszoną miażdżycą i restenozą, szczególnie w cukrzycy. Kierując się przekonującymi danymi uzyskanymi na modelach zwierzęcych, proponujemy, że testowanie blokady RAGE w wielokierunkowym podejściu w cukrzycy może prowadzić do skutecznej redukcji powikłań makronaczyniowych w cukrzycy typu 1 i 2. Na horyzoncie są badania kliniczne mające na celu rozwiązanie tych problemów u ludzi.


REGULACJA WŚCIEKŁOŚCI PRZEZ MODULACJĘ WSTĘPNEGO MONTAŻU

Jak nakreślono powyżej, wstępne złożenie RAGE jest wymagane do aktywacji i dalszej sygnalizacji. Tworzeniu multimerów sprzyja wysokie stężenie RAGE na powierzchni komórki. Dostępne dane pomogły w opracowaniu modelu inicjacji kaskady sygnału przez interakcję RAGE/ligand. Istnieją jednak tylko nieliczne dane o mechanizmie zatrzymującym sygnał. Istnieją dowody na to, że kilka mechanizmów kontroluje powierzchniowe stężenie sygnałowo kompetentnego RAGE, a kilka potencjalnych mechanizmów przedstawiono poniżej.

Internalizacja receptora po aktywacji jest dobrze znanym mechanizmem wyłączania sygnalizacji aktywnego kompleksu receptor/ligand. Internalizację białek S100, wiążącą się z RAGE w struktury ziarniste, zaobserwowali już Hsieh et al. [156]. Immunofluorescencja i barwienie histochemiczne różnych typów komórek ujawniły RAGE w błonie cytoplazmatycznej oraz wewnątrzkomórkowo, w strukturach pęcherzykowych lub ziarnistych [56, 157–162]. Później wykazano, że kompleks RAGE/S100B jest internalizowany przez rafty lipidowe [163, 164]. Podobnie kompleks RAGE/AGE był internalizowany i był monitorowany w strukturach pęcherzykowych [165] (ryc. 3, niżej).

Z drugiej strony stężenie powierzchniowe receptora można natychmiast zwiększyć przez fuzję pęcherzyków zawierających receptor z błoną cytoplazmatyczną. Endocytoza i recykling receptorów są opisane dla wielu receptorów i są ściśle regulowanym procesem. Rozregulowanie handlu receptorami może prowadzić do poważnych zaburzeń, w tym raka [166–168]. Dowody na mediowaną pęcherzykami ekspozycję RAGE na powierzchnię śródbłonka pochodzą z badań Frommhold et al. [63, 64]. Autorzy zaobserwowali, że po bodźcu prozapalnym RAGE pojawia się w ciągu kilku minut na śródbłonku, działając jako przeciwreceptor dla leukocytów, które wywołują adhezję i transmigrację. Prawie natychmiastowe pojawienie się RAGE na powierzchni wskazuje, że nie zaszła synteza de novo RAGE, ale raczej, że RAGE zostało uruchomione z wewnętrznych zapasów. Taki transport RAGE na powierzchnię jest zgodny z obserwacją wewnątrzkomórkowych struktur pęcherzykowych zawierających RAGE. Takie pęcherzyki mogą być skierowane na błonę cytoplazmatyczną i tam ulegać fuzji, co skutkuje szybkim wzrostem powierzchniowego stężenia RAGE.

Kolejną opcją modulowania sygnalizacji RAGE jest wytwarzanie i wydzielanie rozpuszczalnych form RAGE (esRAGE, sRAGE) przez alternatywne składanie lub uwalnianie receptora. Podobnie jak receptor pełnej długości, rozpuszczalny RAGE może wiązać ligandy RAGE i skutecznie blokować sygnalizację RAGE. W większości badań zakłada się, że rozpuszczalny RAGE działa jak receptor-wabik, konkurując z RAGE o pełnej długości o ligandy. Poziomy rozpuszczalnych RAGE muszą być ściśle kontrolowane, ponieważ zmiany w poziomie rozpuszczalnego RAGE są związane z cukrzycą, zaburzeniami sercowo-naczyniowymi i niektórymi rodzajami raka [148, 169, 170].

Jednak poziomy rozpuszczalnego RAGE pozostają raczej niskie w porównaniu z RAGE o pełnej długości [145], co rodzi pytanie, w jaki sposób małe ilości rozpuszczalnego pozakomórkowego RAGE mogą skutecznie konkurować z RAGE o pełnej długości. Proponujemy, że rozpuszczalny RAGE nie działa jako zwykły konkurent, ale osłabia aktywację pełnej długości RAGE poprzez zakłócenie wstępnego składania receptora na powierzchni komórki. Wykazano, że interakcje RAGE-RAGE zachodzą poprzez domeny V i C1, umożliwiając interakcję sRAGE z RAGE pełnej długości związanym z błoną. Powstałe heteromultimery nie byłyby zdolne do przekazywania sygnałów, ponieważ sRAGE jest pozbawiona domeny cytoplazmatycznej. Model ten potwierdzają badania z użyciem mutanta delecyjnego RAGE, który zawiera helisę przezbłonową, ale nie ma domeny cytoplazmatycznej. Wykazano, że ten wariant RAGE wywiera dominujący negatywny wpływ na sygnalizację RAGE. Koekspresja tego cytoplazmatycznego mutanta delecyjnego z RAGE o pełnej długości może znieść sygnalizację RAGE, chociaż obecne są nienaruszone cząsteczki receptora. Ten dominujący negatywny fenotyp można łatwo wyjaśnić tworzeniem niefunkcjonalnych heterodimerów pomiędzy skróconą i pełnej długości postacią RAGE. Rozsądne jest przypuszczenie, że rozpuszczalny RAGE, pozbawiony domeny błonowej i cytoplazmatycznej, tworzy podobne niekompetentne w sygnalizacji heteromultimery z RAGE o pełnej długości (Fig. 3, niżej).

Dwa kolejne alternatywne warianty splicingowe wyrażane na obserwowalnych poziomach wykazują delecje lub insercje w zewnątrzkomórkowej domenie wiążącej ligand, a zatem nie są zdolne do wiązania ligandów RAGE [148]. Ponieważ homofilne interakcje RAGE są mediowane jak również przez domenę C1, jest bardzo prawdopodobne, że te warianty są nadal zdolne do tworzenia heterodimerów z RAGE o pełnej długości. Odpowiednio, te multimery receptora mogą nie być aktywowane, ponieważ ligandy wiążą się tylko z frakcją cząsteczek związanych z błoną i nie stabilizują sygnału kompetentnego kompleksu.


Dyskusja

W niniejszym badaniu uzyskano trzy główne ustalenia. Po pierwsze, RAGE, S100A8 i S100A9 wykazywały nadekspresję w IPAH i HPAH-PASMC przy braku jakiegokolwiek zewnętrznego bodźca wzrostu. Po drugie, PDGF-BB regulował w górę ekspresję RAGE w IPAH i HPAH-PASMC. Po trzecie, AS-1, inhibitor sygnalizacji RAGE, znacząco hamował przerost w warunkach braku stymulacji wzrostu i stymulowanej przez PDGF proliferacji IPAH i HPAH-PASMC. RAGE odgrywa ważną rolę w niewłaściwym wzroście PAH-PASMC, a jego hamowanie może być nową strategią terapeutyczną PAH.

Kilku badaczy doniosło, że poziomy ekspresji RAGE były zwiększone w surowicy lub osoczu, małych tętnicach płucnych i PASMC pacjentów z PAH [9, 19, 20]. Tutaj wykazaliśmy, że RAGE był nadeksprymowany w PASMC nie tylko pacjentów z IPAH, ale także pacjentów z HPAH, w tym pacjentów z BMPR2 mutacja i SMAD9 mutacja. Dlatego RAGE jest częstym czynnikiem zaostrzającym PAH. Jeśli chodzi o ligandy dla RAGE, Greenway i in. stwierdzili, że S100A4/Mts1 ulegał ekspresji w komórkach mięśni gładkich w zmianach wykazujących tworzenie neointimy i ze zwiększoną intensywnością w naczyniach z zarostową neointimy i zmianami splotowatymi u pacjentów z nadciśnieniem płucnym wtórnym do wrodzonej wady serca [21]. Meloche i in. donieśli, że aktywacja RAGE przez S100A4 zmniejszyła ekspresję BMPR2 w ludzkich PASMCs [9]. Wykazaliśmy, że S100A8 i A9 były również nadeksprymowane w IPAH i HPAH-PASMC. Wcześniej informowaliśmy, że S100A8/A9 indukuje fosforylację RAGE i prowadzi do aktywacji różnych efektorów sygnałowych, takich jak Rac1, Akt, p38, JNK, IKK i NFkB w komórkach HEK293 i 293-hMD2-CD14 [6]. Potrzebne są dalsze badania, aby wyjaśnić dokładną rolę S100A8 i A9 w patogenezie PAH.

Wcześniej donosiliśmy, że stymulacja PDGF-BB powodowała wyższe tempo wzrostu hodowanych PASMC od pacjentów z IPAH niż komórek kontrolnych [3, 10]. Tutaj wykazaliśmy, że PDGF-BB regulował również w górę ekspresję RAGE w IPAH i HPAH-PASMC.

Niedawno donieśliśmy, że białko adaptorowe zawierające domenę receptora Toll/IL-1 (TIR) ​​(TIRAP) transdukuje sygnalizację RAGE i że interakcja funkcjonalna między RAGE i TLR koordynuje stan zapalny, odpowiedź immunologiczną i inne funkcje komórkowe [6]. Syntetyczny mimetyk TIR/BB-Loop o małej masie cząsteczkowej, AS-1, hamuje sygnalizację za pośrednictwem domeny TIR [22]. AS-1 ostatecznie hamuje sygnalizację RAGE. AS-1, inhibitor sygnalizacji RAGE, znacząco hamował przerost w warunkach braku stymulacji wzrostu i stymulowanej przez PDGF proliferacji IPAH i HPAH-PASMC.

Badanie to zostało przeprowadzone na małej populacji pacjentów. Dlatego nie mogliśmy przeprowadzić ilościowej analizy barwienia. To jest ograniczenie badania. Potrzebne są dalsze badania.

Podsumowując, RAGE odgrywa kluczową rolę w niewłaściwym wzroście PAH-PASMC. Hamowanie sygnalizacji RAGE może być nową strategią terapeutyczną PAH.


Obejrzyj wideo: Rage Intro Rus (Może 2022).


Uwagi:

  1. Jaira

    Oczywiście pomyliłeś się ...

  2. Rai

    Dokładnie masz rację

  3. Orvyn

    Czy jest coś do zrobienia?

  4. JoJojin

    To genialne zdanie dotyczy tylko

  5. Eliseo

    Ta cenna wiadomość



Napisać wiadomość