文摘
噻唑烷二酮类)过氧物酶体proliferator-activated受体亚型(PPAR)临床使用的催化剂作为胰岛素敏化剂在2型糖尿病患者血糖控制。此外,服用tzd小说表现出抗炎、抗氧化和抗增殖特性,表明治疗各种疾病的潜在与糖尿病和其他疾病相关。服用tzd有限的临床应用常见的液体潴留的主要副作用。更好的理解TZD-induced液体潴留的分子机制是必不可少的新的治疗方法的发展与改进的安全配置文件。领域一个重要的突破是发现肾集合管是一个主要的站点增加流体的再吸收,以应对罗格列酮和吡格列酮。新的证据也表明,血管通透性增加脂肪组织可能导致水肿形成和身体体重增加。未来的研究应该针对实现更好的理解的详细机制TZD-induced增加肾钠运输和血管通透性。
1。介绍
噻唑烷二酮类),如罗格列酮和吡格列酮,是非常有效的治疗2型糖尿病和广泛的规定。不幸的是,液体潴留已成为服用tzd的最常见和严重的副作用,已成为中断治疗的最常见原因。的发病率TZD-induced液体潴留在单一治疗范围从7%,与胰岛素结合时高达15% (1- - - - - -3]。液体潴留往往表现为周边水肿,可进展为肺水肿和充血性心力衰竭。服用TZD导致6 - 7%的血流量增加,在健康的志愿者4,5]。这血容量扩张可以稀释红细胞浓度,产生红细胞容积减少。事实上,比容的变化被用作代理TZD-induced等离子体体积膨胀的标志。液体潴留往往耐循环利尿剂,但被撤回药物逆转。TZD-induced液体潴留的许多方面已由优秀的评论文章(6- - - - - -12]。本文将强调肾钠潴留和血管研究TZD-induced液体潴留的重要机制。我们还将介绍几种可能的治疗策略。
2。肾的机制
肾脏是电解质平衡和节水的主要监管机构。液体潴留在肾层面提出的证据表明,TZD-induced水肿与尿钠和水排泄减少有关。歌等人报道,慢性为期三天的罗格列酮管理局雄性sd大鼠中显著减少尿量(22%)和钠排泄(44%)13]。这些发现让我们推测肾TZD-induced液体潴留的机制中发挥重要作用。服用tzd可能导致肾液再吸收直接影响管式运输、肾钠潴留,血管研究进展或间接影响肾血流动力学或流程。杨等人研究了PPAR的效果γ受体激动剂,GI262570 (farglitazar),肾小球滤过率,有效肾血浆流量,在长期catheter-implanted清醒大鼠肾滤过分数(14]。在这项研究中,肾小球滤过率是决定用异硫氰酸荧光素(FITC)菊粉和肾血流量通过para-aminohippurate (PAH)。为期10天的注入GI262570减少比容、血红蛋白、血清白蛋白(所有),表示体积膨胀,但没有改变肾小球滤过率,有效肾血浆流量,或肾滤过分数。这表明PPARγagonist-induced体积膨胀与肾血流动力学的变化(14]。这个观察是强化了人类研究的六周的政府吡格列酮对健康志愿者导致钠潴留没有显著影响肾小球滤过率和肾血流量(15]。这种缺乏肾血流动力学的变化,然而,并非普遍报道。罗格列酮的为期三天的政府的雄性sd利率中引起肌酐清除率降低35%,间接测量的肾小球滤过率13]。目前还不清楚这种差异是否与肾小球滤过率的差异测量技术或其他实验协议。
缺乏确凿的证据来支持PPAR治疗后肾血流动力学参数的改变γ配体显示的可能性直接影响管状运输过程。氯化钠的规定可能出现肾脏重吸收钠水平的运输蛋白质的肾上皮细胞。这些钠转运蛋白包括基底Na-K-ATPase,肾元以下顶端转运蛋白,随个人部分:钠hydrogenexchanger亚型III (NHE3)和钠磷酸盐转运蛋白亚型II (NaPi-2)在近曲小管,该bumetanide-sensitive Na-K-2Cl转运蛋白(NKCC2或BSC1)厚提升肢体,在thiazide-sensitive Na-Cl转运蛋白(NCC或TSC)在远曲小管和amiloride-sensitive钠离子通道(钠)收集管。主要的水通道蛋白(水通道蛋白(aqp)肾脏包括AQP1-4, AQP1和AQP2顶端膜功能,和AQP3 AQP4在基底外侧膜(16]。歌等人的研究是第一个提供综合考试的PPAR的影响γ受体激动剂在各种肾钠和水运输蛋白(13]。在这研究中,为期三天的罗格列酮治疗increasedthe整个肾脏蛋白质水平α1亚基Na-K-ATPase NKCC2、NHE3 AQP2和AQP3 [13]。这些发现表明,增加钠运输可能出现在近曲小管和厚提升肢体。
收集管能够大约2 - 3%的过滤负荷主要通过钠,钠是由三个子单元,α,β,γ。这些蛋白质是至关重要的日常调整钠重吸收和调节的激素醛固酮和胰岛素(17- - - - - -19]。醛固酮的关键中介激活钠是血清和糖皮质激素调节激酶1 (SGK1) [20.,21]。激活SGK1阻止钠灭活的泛素连接酶降解Nedd4-2 [22]。Nedd4-2与PY交互的主题即导致内吞作用和退化的通道22]。条件敲除(KO)研究前,三个主要的证据表明,钠运输过程的激活在远端肾单位或许构成了TZD-induced液体潴留。首先,在肾脏,PPARγ是肾髓集合管中高度表达,在肾小球表达水平较低,近端小管和微脉管系统。这是证明了rt - pcr和显微解剖和原位杂交技术(23- - - - - -25]。第二,在人工培养的皮质集合管(CCD)细胞株,PPARγ受体激动剂能增加细胞表面的水平α博命。这是通过增加平行SGK1 mRNA,由预处理与特定的PPAR废除γ对手,从而增加细胞表面的水平α博命。电泳迁移率改变分析进一步表明,造成这些影响的原因是PPAR的绑定γ到一个特定的反应元素SGK1启动子(20.]。第三,体内的证据表明GI262570刺激钠和水的重吸收远端肾单位在雄性sd大鼠中26]。这些证据来自血浆钠离子和氯离子浓度的增加伴随血浆钾浓度的降低。互惠等离子氯化钠和钾水平变化通常被视为肾盐皮质激素激活的结果促进NaCl重吸收和分泌钾在远端肾单位26]。此外,一群基因mRNA水平远端肾单位肾髓质中钠和水吸收改变GI262570治疗(26]。
TZD-induced液体潴留的远端肾单位的参与已经在两个独立的研究评估使用老鼠收集duct-specific PPAR的删除γ(CD PPARγKO) [27,28]。在这两个研究,Cre重组酶的表达是由一个收集管AQP2子非常具体。在这两个研究中,液体潴留的实验方法评估相当不同:结合比容、血浆醛固酮水平,伊文思蓝(EB) dye-based测量等离子体卷在一项研究中(见图1)[28)和其他总水含量测定(27]。值得注意的是,这两项研究报道类似条件PPAR表型γ基因敲除小鼠被证明是对罗格列酮或pioglitazone-induced身体体重增加和等离子体体积膨胀中发现老鼠表达PPARγ在收集管。如图1了一次为期九天的罗格列酮治疗诱导逐渐显著增加体重和液氧老鼠相比,未经处理的液氧控件(与克,9天,)。相比之下,体重增长rosiglitazone-treated和未经处理的CD PPAR之间γKO小鼠没有显著差异(与克,9天,)。罗格列酮治疗在控制等离子体诱发小鼠体积膨胀,由明显反映红细胞比容和血浆醛固酮水平以及降低了等离子体体积增加32.2%的EB染色技术。相比之下,PPAR rosiglitazone-treated CDγKO小鼠表现出无意义的趋势改变这些参数(参见图2)。这两项研究也提供了证据表明暴露的主要集合管细胞PPARγ配体导致增加钠传输测量评估的通量和transepithelial阻力。
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关等人研究了吡格列酮对的表达的影响αß-,γ博子单元在培养内髓集合管(IMCD)细胞27]。值得注意的是,在一个小时后与吡格列酮治疗IMCDs (1米),γ博mRNA表达增加约10倍之前逐渐递减。这似乎是特定的刺激作用γ博mRNA,因为α博和ß-ENaC mRNA水平并没有显示任何变化与吡格列酮对治疗的反应。有趣的是,PPAR响应元素(ppr)的基因内区1但不确定侧翼的区域γ即基因。染色质免疫沉淀反应(芯片)的基因组DNAisolated培养老鼠IMCDs透露PPAR之间的物理相互作用γ和γ即基因组DNA。有些意外,PPARγ结合位点是位于内含子外1所示γ即基因。总的来说,这些数据支持γ博作为PPAR的直接目标基因γ在集合管细胞,虽然确切的机制还有待阐明。
然而,博命的作用作为一个PPAR的直接目标γ并不总是显而易见的。Nofziger等人报道,在收集管细胞系,PPARγ受体激动剂未能增强基底或刺激钠传输测量评估的短路电流(Isc) (29日]。这项研究还没有发现,PPARγ全身SGK1成绩单或蛋白表达的变化。此外,没有确凿的证据主要变化在肾脏的表达任何PPAR钠子单元的反应γ配体体内(13,26,30.]。最近,Vallon等人报道,收集duct-specific基因失活α即在鼠标不减弱rosiglitazone-induced身体体重增加(31日]。在这项研究中,Hoxb-7启动子被用来灭活α即在收集管,而在皮层连接小管钠表达完好无损(问)32]。正如所料,在液氧控制老鼠,罗格列酮治疗(320毫克/公斤饮食)迅速增加体重(BW 11天:%与%,)和降低红细胞比容(44±1.0% 47±1%,),而罗格列酮治疗体重增加(BW:%与%,)和降低血细胞比容(42±2% 47±1%,)α即收集管基因敲除小鼠。这些数据可能反对收集管钠在调解中扮演重要角色罗格列酮的不利影响。然而,问博命的参与活动的可能性不能排除。为了解决这个问题,AQP2-Cre老鼠可以用于灭活钠在整个收集管道系统。
上面讨论的负面结果促使我们考虑替代解释PPAR的机制γ调解在远端肾小管重吸收增加。有显著amiloride-insensitive组件rosiglitazone-induced增加钠运输(28]。可能发生的可能性存在重吸收增加paracellular路线。例如,PPARγ可以调节紧密连接导致渗透率改变钠或其他电解质。在一个vitromodel区分正常的人类细胞移行细胞(NHU), PPARγ激活与表皮生长因子受体(EGFR)封锁导致新创的表达claudin claudin 2差别3信使rna和蛋白质,对这些基因的转录(33]。这些结果表明PPAR的角色γ和表皮生长因子受体信号通路在调节紧密连接形成NHU细胞。一个有趣的可能性,有一个类似的机制可能在肾上皮细胞。另一个可能的机制是PPARγ可能比钠调节其他离子的运输。显然是需要进一步的研究来探索不仅ENaC-dependent,但还ENaC-independent机制TZD-activated流体在远端肾单位再吸收。
3所示。血管的机制
PPARγ表示在血管系统34),包括内皮细胞(35,36),血管平滑肌细胞(VSMC) [37)以及单核细胞/巨噬细胞(38,39]。一些证据显示,PPARγ调节血管功能的各个方面,包括毛细血管通透性。毛细血管通透性增加导致溢出的液体,被认为有助于水肿患者在服用tzd。唐纳利等人首先研究罗格列酮对内皮屏障功能的直接影响使用体外系统肺动脉内皮细胞层。使用EB dye-labeled白蛋白Transendothelial白蛋白通量测定。他们发现,暴露在高浓度的罗格列酮增加4个小时transendothelial白蛋白通量存在剂量依赖的相关性,10点有明显的影响在100 M和最大影响m .这研究应对高浓度的罗格列酮被洗完全可逆的罗格列酮单层。孵化24至48小时后,罗格列酮的影响开始减弱。高浓度的罗格列酮(0.1 - 1毫米)也需要诱导血管舒张效应在孤立的动脉(40]。理想情况下采用基因敲除小鼠,未来的研究可能决定PPAR的程度γ服用tzd高浓度血管反应的中介。TZD-induced毛细管渗透机制不是特征但可能涉及许多因素,特别是血管内皮生长因子(VEGF),一氧化氮,和蛋白激酶C,每一个都是下面要讨论的。
VEGF是一个强大的细胞因子,增强血管通透性的肿瘤,治疗伤口,视网膜病,许多重要的炎症条件,和某些生理过程,如排卵和黄体的形成41]。VEGF估计比强50倍的组胺在增强血管通透性41]。裸质粒DNA编码的基因转移165 - VEGF的氨基酸对碘氧基苯甲醚与外周动脉疾病导致外周水肿(专利42]。有证据表明一个VEGF参与TZD-induced水肿。Emorto等人的研究是第一个报告,血浆VEGF水平显著增加troglitazone-treated学科(120.1±135.0 pg / mL)与对待饮食本身(29.2±36.1 pg / mL),磺酰脲类(25.8±22.2 pg / mL),或胰岛素(24.6±19.0 pg / mL)。troglitazone增加VEGF水平的影响进一步支持五个病人治疗前血浆VEGF水平(20.2±7.0 pg / mL),三个月后troglitazone治疗(83.6±65.9 pg / mL),和三个月后停药(28.0±11.6 pg / mL)。这些作者进一步证明troglitazone,罗格列酮,在患者的血浆浓度观察,增加VEGF mRNA水平3 t3-l1脂肪细胞。这一发现表明,PPARγ激活可以直接刺激VEGF的表达导致组织水肿。然而,这很让人困惑,其他一些研究表明,PPARγ负调节VEGF信号。在转换和原发性子宫内膜细胞罗格列酮或15-deoxy-delta 12日14-prostaglandin(15 d-pg)降低VEGF蛋白分泌43]。在瞬变转染石川细胞,罗格列酮抑制VEGF基因promoter-luciferase激活一个集成电路(37大约50 nM。利用截断和突变VEGF促进剂结构,本研究进一步表明,PPARγ监管域直接重复(博士)1−主题443个基点上游的转录起始点(43]。同样,罗格列酮减毒VEGF-induced人类肺动脉瓣内皮细胞增殖和迁移(HPVECs) [44]。罗格列酮与VEGF-induced核因子易位激活T细胞亚型c1 (NFATc1) [44]。此外,罗格列酮显著降低VEGF-induced管形成和细胞迁移在人类脐静脉内皮细胞(45]。这些研究在一起,似乎PPARγ产生双重影响VEGF信号,可能取决于细胞类型。
一氧化氮(NO)是无处不在的,天然分子中发现多种细胞和器官系统。内皮细胞富含不,这被证明能调节血管功能的许多方面,包括血管渗透性。15 d-pg Polikandriotis等人的报告和ciglitazone增加培养内皮细胞没有释放不增加内皮一氧化氮合酶的表达(以挪士)46]。这项研究提供了进一步的证据表明,PPARγ激活导致以挪士ser1177磷酸化(46]。似乎可信的刺激eNOS-derived不可能导致TZD-induced水肿。圣皮埃尔等人研究罗格列酮对肌肉vasopermeability和没有系统的影响,那些吃了果糖的老鼠模型(47]。在这项研究中,溢出的EB染色体内特定肌肉群是用来评估血管渗透性。那些吃了果糖的老鼠接受罗格列酮增加30 - 50%的外渗的EB股直肌,比目鱼肌、腓肠肌外侧,股外侧肌和胫cranialis骨骼肌(47]。在骨骼肌匀浆(股外侧肌),那些吃了果糖的老鼠,罗格列酮导致显著增加一氧化氮合酶(NOS)活性和以挪士免疫反应性的内容相比,控制动物(47]。意外,最丰富的免疫反应性的水平肌肉NOS亚型,神经元NOS (nNOS)保持不变。
蛋白激酶C (PKC)扮演着重要的角色在决定血管渗透性通过细胞骨架蛋白的磷酸化,形成紧密的细胞间连接(48- - - - - -51]。在的研究Sotiropoulos et al .,罗格列酮治疗选择性地激活PKC在脂肪和视网膜组织中与这些组织的血管通透性增加(52]。PKC激活的评估是通过确定酶活性和组织水平的甘油二酯(DAG),一个强大的PKC激活(52]。这些研究人员测试PKC的效果β抑制和基因敲除,但没有确定具体的PKC。他们发现后处理与ruboxistaurin (RBX), PKCβ抑制剂,有效减毒毛细血管通透性的增加,含水量、附睾的脂肪和体重,以及体重的增加与罗格列酮治疗;这一发现也证实了使用PKCβKO小鼠(52]。
4所示。潜在的治疗方法
4.1。收集管抑制钠运输
利尿剂的使用管理TZD-induced液体潴留已经被几个案例报告(评估2,53),最近被一个对照试验(54]。大多数病例报告表明,水肿是耐火材料循环利尿剂(呋喃苯胺酸),TZD的症状停药后才解决。最近的对照试验涉及381名2型糖尿病患者。它检查三个利尿剂的作用机制不同rosiglitazone-induced身体体重增加和等离子体体积(54]。包括利尿剂呋喃苯胺酸,抑制Na-K-Cl转运蛋白在提升肢体的亨利循环,氢氯噻嗪(HCTZ),以起到抑制Na-Cl转运蛋白在远曲小管和螺内酯(斯皮罗),这是一个即在收集管抑制剂。本研究液体潴留的程度是评估通过测量红细胞比容的变化作为一个索引等离子体体积的变化,体重,全身水,和细胞外液的变化取决于无创性生物电阻抗Akern软组织分析仪。斯皮罗和HCTZ都有效地降低了液体潴留和呋喃苯胺酸时体重只有有限的效果。斯皮罗的有效性可能归因于利尿剂的能力干扰PPAR的保留钠作用γ在收集管。目前尚不清楚是否相同的机制可以解释HCTZ的作用。噻嗪类利尿剂行为主要在远曲小管的近端部分抑制N/ C协同转运(55,56),但他们也报道抑制盐和水髓集合管的重吸收57]。的原因缺乏利尿剂TZD-treated糖尿病患者的反应速尿灵并不完全清楚,但一个可能的解释可能缺乏远这个循环利尿的效果。另一个可能性是TZD-induced液体潴留可能与在茂密的提升运输机械肢体受损。可能继发于体积膨胀、血浆心房利钠因子(曾帮工)水平升高在TZD-treated糖尿病患者(54]。曾帮工抑制生理盐水再吸收在亨利循环以及其他网站通过激活肾元guanylyl释放环磷鸟苷酸环化酶受体(58]。PPAR也仍有可能γ可能负面影响氯化钠在亨利循环运输。
实验证据支持ENaC PPAR的潜在目标γ在远端肾单位似乎提供一个理由使用阿米洛利特定ENaC抑制剂治疗TZD-induced液体潴留。不幸的是,阿米洛利是不包括在这个临床试验(54]。在鼠标,预处理阿米洛利有效防止身体体重增加和吡格列酮产生的液体潴留。然而,在大鼠模型中,治疗后与阿米洛利出人意料地加剧了farglitazar引起的液体潴留。目前尚不清楚这种研究之间的差异是由于物种差异,PPARγ配体的活动,或不同时间的阿米洛利治疗。
4.2。PPAR的组合γ和PPARα受体激动剂
博登等人研究的影响结合使用罗格列酮和非诺贝特在2型糖尿病患者59]。仅与罗格列酮相比,罗格列酮/非诺贝特证明是更有效的降低空腹游离脂肪酸水平和倾向于更有效实现血糖控制。有趣的是,罗格列酮/非诺贝特完全防止增加体重和体内含水量与罗格列酮有关。这项研究首次表明,PPAR的结合使用γ和PPARα受体激动剂可以防止rosiglitazone-induced液体潴留。调查人员没有提出一种机制来解释这一现象。这两个PPAR亚型出现在不同的位置沿肾元。PPARα信使rna发现主要在皮层和专门本地化近曲小管(PCT)。PPARγ在肾内髓质丰富,特别是局部内髓集合管(23,25]。肾元定位的差异似乎并不支持两者之间的直接交互PPAR亚型。然而,它仍然是PPAR可能低α收集管的活动可能会惹怒PPAR sodium-retaining行动γ。未来的研究需要调查是否交互发生在收集管或另一个位置。
双重PPARα/γ受体激动剂是由一些制药公司,有些人经历了或正在进行临床试验60- - - - - -62年]。不幸的是,muraglitazar,第一个双重PPARα/γ受体激动剂,与过度的主要不良心血管事件发生率,包括心肌梗塞、中风和短暂性脑缺血发作、慢性心力衰竭和死亡(62年]。这一发现引起了重大安全担忧双重受体激动剂以及PPAR的组合γ和PPARα受体激动剂。研究博登et al .,罗格列酮/非诺贝特似乎是耐受性良好(59]。安全问题可能与PPAR的比率γ对PPARα。双重受体激动剂的比例是固定的,但可以通过改变PPAR的比例不同γ和PPARα受体激动剂。应该指出,博登的研究仅限于少数患者和短时间内治疗(59]。安全问题对于使用PPAR相结合γ和PPARα受体激动剂需要仔细评估大规模和长期的临床试验和动物实验。
4.3。抑制蛋白激酶C
有功能的证据表明血管渗透性的参与体内TZD-induced体重增加和液体潴留(52]。因此,针对血管渗透性可能提供一种很有潜力的治疗策略服用tzd的副作用。在动物研究中,使用PKCβ抑制剂,RBX目标血管渗透性有效衰减增加TZD-induced身体体重增加(52]。有RBX相关安全问题吗?在动物模型测试,包括Zucker和精益肥老鼠,老鼠,RBX rosiglitazone-induced毛细血管通透性降低,但无显著影响基线毛细血管通透性没有罗格列酮治疗。在这短期的动物研究中,化合物似乎耐受性良好。另一个积极的注意的是,RBX正在临床试验中用于糖尿病微血管并发症。在这些试验中,以及在动物实验中,RBX显示了治疗糖尿病性视网膜病变、肾病承诺没有显著的副作用(63年,64年]。
5。结论
液体潴留和快速的身体TZD治疗引起的体重增加是由于液体重吸收增加远端肾单位以及血管渗透性增加脂肪组织(见图3)。服用tzd的影响的分子机制在肾集合管和血管仍然未知。尽管服用tzd钠的分子目标文档收集管,越来越多的证据显示ENaC-independent机制可能涉及paracellular运输的变化。PKCß显示调解TZD-induced血管渗透在脂肪组织中。更多的研究需要确定信号通路PPAR负责γPKCß端依赖组织激活。目前,还没有有效的治疗除了停药,服用tzd的副作用。许多潜在的治疗策略,目标收集管钠运输(阿米洛利)和血管通透性(PKC抑制剂)已从动物研究开发,应该评估未来的临床试验。
确认
部分这项工作是由国家卫生研究院的基金RO-1 HL079453, RO-1 DK066592,一下R21 DK069490,退伍军人事务部绩效审查(t .杨)。