Η επίδραση της ενεργοποίησης της κινάσης GCN2 σε ανθρώπινα σπειραματικά ενδοθηλιακά κύτταρα σε περιβάλλον φυσιολογικής και υψηλής γλυκόζης
Authors: Τσόγκα Κωνσταντίνα 
Published: October 2022

Ο σακχαρώδης διαβήτης είναι η έβδομη αιτία θανάτου παγκοσμίως με τον ετήσιο αριθμό των διαβητικών ασθενών να έχει αύξουσα πορεία. Πρόκειται για πολυπαραγοντικό νόσημα με μικροαγγειακές και μακροαγγειακές επιπλοκές που οδηγούν σε ελαττωμένη ποιότητα ζωής καθώς και μειωμένο προσδόκιμο επιβίωσης. Η νεφροπάθεια αποτελεί μια εκ των μικροαγγειακών επιπλοκών του διαβήτη που χαρακτηρίζεται από την προοδευτική μείωση της νεφρικής λειτουργίας και καταλήγει στην νεφρική νόσο τελικού σταδίου. Οι σημαντικότερες μικροαγγειακές σπειραματικές βλάβες είναι η οζώδης σπειραματοσκλήρυνση, η διάχυτη μεσαγγειακή σκλήρυνση και η πάχυνση της τριχοειδικής βασικής μεμβράνης.Τα σπειραματικά ενδοθηλιακά κύτταρα δεν μπορούν να ελαττώσουν την έκφραση του μεταφορέα GLUT-1, με αποτέλεσμα την αυξημένη η εισροή γλυκόζης στο κυτταρόπλασμα, όταν η εξωκυττάρια συγκέντρωσή της είναι υψηλή. Το γεγονός αυτό οδηγεί στην αυξημένη παραγωγή ελεύθερων ριζών που προκαλεί θραύσεις του DNA. Συνέπεια αυτού, είναι η απενεργοποίηση της GAPDH και η αναστολή της φυσιολογικής οδού της γλυκόλυσης, με προώθηση του μεταβολισμού της γλυκόζης προς τα μονοπάτια των πολυολών, των εξοζαμινών, την ενεργοποίηση του PKC και της παραγωγής προϊόντων μη ενζυματικής γλυκοζυλίωσης, AGEs. Τα παραπροϊόντα των προαναφερόμενων μονοπατιών, η αύξηση των ROS αλλά και η πρωτεϊνουρία, οδηγούν στο στρες του Ενδοπλασματικού Δικτύου και πολλές μελέτες συνδέουν το στρες του ενδοπλασματικού δικτύου (ΕΔ) με την ανάπτυξη και εξέλιξη της νεφρικής νόσου, ανεξαρτήτως εάν αποδίδεται σε πρωτοπαθή σπειραματονεφρίτιδα, σπειραματική νόσο λόγω γενετικών μεταλλάξεων, διαβητική νεφροπάθεια (ΔΝ), οξεία νεφρική βλάβη (ΟΝΒ), ΧΝΑ ή νεφρική ίνωση.Λαμβάνοντας υπόψη τις ευεργετικές επιδράσεις του περιορισμού των πρωτεϊνών στη διαβητική νεφροπάθεια αλλά και το ρόλο του νεφρικού ενδοθηλίου στην παθογένεια του, αξιολογήθηκε η επίδραση της ενεργοποιημένης GCN2 κινάσης, που είναι αισθητήρας στέρησης αμινοξέων, σε γνωστές επιβλαβείς μοριακές οδούς στα ανθρώπινα πρωτογενή σπειραματικά ενδοθηλιακά κύτταρα (GEnC). Τα GEnC καλλιεργήθηκαν σε συνθήκες κανονικής και υψηλής γλυκόζης, παρουσία ή όχι του ενεργοποιητή κινάσης GCN2, τρυπτοφανόλη. Αξιολογήθηκε η έκφραση του μεταφορέα γλυκόζης 1 (GLUT1), η παραγωγή των ROS, η δραστηριότητα της GAPDH και τα προϊόντα των παράπλευρων μεταβολικών οδών της γλυκόλυσης. Διαπιστώθηκε ότι η υψηλή συγκέντρωση γλυκόζης αυξάνοντας την έκφραση των GLUT1, οδηγεί σε υψηλή παραγωγή ROS και αναστολή της δραστηριότητα της GAPDH. Επιπλέον αύξησε τα προϊόντα του μονοπατιού των πολυολών, τη δραστηριότητα PKC, το επίπεδο των τροποποιημένων από το O-GlcNAc πρωτεϊνών που παράγονται από την οδό των εξοζαμινών και την παραγωγή μεθυλγλυοξάλης που είναι πρόδρομος των AGEs. Η προσθήκη τρυπτοφανόλης στα GEnC αποκατέστησε τις παραπάνω μεταβολές που προκλήθηκαν από την υψηλή γλυκόζη.Στην συνέχεια αξιολογήθηκε η δραστηριότητα των μεταφορέων SGLT2, σε πρωτογενή ανθρώπινα RPTECs που καλλιεργήθηκαν σε περιβάλλον φυσιολογικής ή υψηλής συγκέντρωσης γλυκόζης, παρουσία ή όχι του αναστολέα των SGLT2 δαπαγλιφλοζίνη. Σκοπός ήταν να αξιολογηθεί η κατανάλωση γλυκόζης, η παραγωγή ελευθέρων ριζών (ROS), η δραστηριότητα της GAPDH, η δραστηριότητα του μονοπατιού των πολυολών, των εξοζαμινών, της παραγωγής AGEs, η δραστηριότητα της PKC, ο TGF-β1, η ιντερλευκίνη-8 (IL-8), η νέκρωση των κυττάρων και η κυτταρική απόπτωση. Διαπιστώθηκε ότι η υψηλή γλυκόζη αυξάνοντας την έκφραση των SGLT2 και την κατανάλωση γλυκόζης οδηγεί στην αυξημένη παραγωγή ROS και την αναστολή της GAPDH. Η αναστολή της GAPDH οδηγεί στην συσσώρευση παραπροϊόντων της γλυκόλυσης λόγω ενεργοποίησης επιβλαβών μεταβολικών οδών. Τελικά, αυτά τα μονοπάτια οδηγούν σε υπερπαραγωγή TGF-β1 και IL-8, καθώς και σε νέκρωση των κυττάρων και απόπτωση. Η προσθήκη δαπαγλιφλοζίνης αποκατέστησε τα ανωτέρω γεγονότα. Κατά την έναρξη αλλά και την εξέλιξη πολλών ασθενειών, το στρες του ενδοπλασματικού δικτύου συνδέεται άρρηκτα με την μειωμένη κατάσταση οξειδοαναγωγής. Τα πρωτογενή ανθρώπινα νεφρικά επιθηλιακά κύτταρα εγγύς εσπειραμένων RPTCEs καλλιεργήθηκαν σε εμπλουτισμένο θρεπτικό υλικό που περιείχε χαμηλής συγκέντρωσης γλυκόζη απουσία τρυπτοφάνης και παρουσία ή όχι του επαγωγέα του στρες του Ενδοπλασματικού Δικτύου μπρεφελδίνης-Α. Αξιολογήθηκε ο κυτταρικός πολλαπλασιασμός, η παραγωγή ROS, η έναρξη του στρες του ΕΔ, η ενεργότητα της GCN2 κινάσης, η απόπτωση και η αυτοφαγία. Διαπιστώθηκε η ότι η απουσία Τρυπτοφάνης ήταν ευεργετική για την κυτταρική επιβίωση κατά το στρες του Ενδοπλασματικού δικτύου καθώς μειώθηκε η παραγωγή των ROS, αυξήθηκε η αυτοφαγία και μειώθηκε η απόπτωση.