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Eine leichte elektrische Stimulation mit Hitzeschock lindert Nierenerkrankungen

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BILD: MES + HS verbessert die Nierenpathologie des ADR-induzierten nephrotischen Syndroms, indem es den Akt-BAD-Weg reguliert, antiapoptotische Wirkungen ausübt und Entzündungen und Fibrosen hemmt. Aussicht Mehr

Bildnachweis: Professor Hirofumi Kai

Ein Forscherteam der Kumamoto-Universität in Japan hat herausgefunden, dass die Kombination von schwach gepulstem elektrischem Strom und Wärme entzündungshemmende und antifibrotische Wirkungen in den Nieren sowie eine Schutzwirkung gegen das nephrotische Syndrom (NS) durch Hemmung der Apoptose (Zelle) ausübt Tod) von Nierenzellen. Klinische Daten haben gezeigt, dass diese Art der körperlichen Behandlung für den Menschen sicher und wirksam ist. Die Forscher glauben, dass es klinisch angewendet werden kann, um gleichzeitig auf mehrere NS-Faktoren abzuzielen.

NS ist ein allgemeiner Begriff für Nierenerkrankungen, die dazu führen, dass große Mengen von Proteinen aus dem Blut in den Urin gelangen, weil der Glomerulus, der Teil der Niere, der für die Harnfiltration verantwortlich ist, beschädigt wird, was zu Komplikationen wie Hypoalbuminämie und Ödemen führt . Steroide werden als Erstbehandlung eingesetzt und haben eine gewisse Wirksamkeit gezeigt, es treten jedoch häufig Rückfälle auf und einige Arten von NS sind steroidresistent. Diese refraktären NS bleiben aufgrund ihrer schlechten Prognose und ihres schlechten Ansprechens auf die Behandlung ein Problem. Darüber hinaus erfordert NS häufig eine Langzeitkontrolle, was Bedenken hinsichtlich des Auftretens von Nebenwirkungen aufwirft, die durch den langfristigen Drogenkonsum verursacht werden. Aus diesem Grund ist die Entwicklung neuer, wirksamer und sicherer Therapien erwünscht.

Elektrizität, thermische und andere physikalische Reize werden seit sehr langer Zeit medizinisch genutzt und es ist empirisch bekannt, dass sie einige pathologische Zustände verbessern. Professor Hirofumi Kai und sein Team an der Kumamoto-Universität haben die Nützlichkeit einer milden elektrischen Stimulation (MES) untersucht, die für die biologische Aktivität in Kombination mit einem Hitzeschock (HS) optimiert ist und die Wirkung des Stroms verbessern soll. Bisher haben sie festgestellt, dass MES + HS die Pathologie verschiedener Krankheiten, einschließlich Typ-2-Diabetes, wirksam verbessert (Morino, S. et al., Plus eins, 2008) und Psoriasis (Tsurekawa, Y. et al., Exp Derm, 2018). Insbesondere bei Typ-2-Diabetes zeigten klinische Studien an menschlichen Patienten, dass die Behandlung einen abnormalen Glukosestoffwechsel ohne nachteilige Auswirkungen korrigieren kann (Kondo, T. et al., EbioMedicine, 2014). Die Forscher glaubten, dass MES + HS eine sichere, neuartige Behandlung für verschiedene Krankheiten sein könnte, und begannen daher, die Wirksamkeit von MES + HS bei NS zu untersuchen.

Nachdem sie in einem Mausmodell durch Verabreichung des Arzneimittels Adriamycin (ADR) erstmals refraktäres NS induziert hatten, wendeten sie vier Wochen lang zweimal pro Woche 10 Minuten lange MES + HS-Behandlungen an und überwachten die pathologischen Veränderungen. Die Nierenfunktionsanalyse ergab, dass die Menge an Albumin, die in den Urin gelangt, nach Auslösung der Krankheit (Tag 7 nach ADR-Injektion) anstieg und am Tag 10 ihren Höhepunkt erreichte. In der MES + HS-Behandlungsgruppe lagen die Albuminspiegel im Urin jedoch bei 50% und 75% % niedriger am Tag 7 bzw. am Tag 10 im Vergleich zur unbehandelten Gruppe. Die Behandlung mit MES + HS verbesserte auch die Proteinurie-Scores. Darüber hinaus sanken die Serumkreatininspiegel, die normalerweise mit der NS-Pathogenese ansteigen, um 36% und die Blutharnstoffstickstoffspiegel um 24% im Vergleich zur unbehandelten Gruppe. Diese Ergebnisse zeigen, dass die MES + HS-Behandlung die ADR-induzierte Nierenfunktionsstörung verbesserte.

Die Forscher analysierten auch die Nierenhistologie. Die ADR-Injektion führte zu sklerotischen Läsionen in den Glomeruli, aber in der MES + HS-Behandlungsgruppe wurden ADR-induzierte sklerotische Läsionen unterdrückt. Schwere sklerotische Läsionen% mdash, wobei mehr als 75% der glomerulären Fläche sklerotisch% mdash waren, waren erheblich reduziert (59% Abnahme). Eine erhöhte Anzahl von durch ADR verursachten Proteinabgüssen, die die tubuläre Dysfunktion des NS widerspiegeln, wurde auch in der unbehandelten Gruppe beobachtet, war jedoch in der MES + HS-Gruppe reduziert. Dies legt nahe, dass MES + HS eine Schutzwirkung nicht nur auf die Glomeruli, sondern auch auf die Tubuli ausübt. Die Forscher bewerteten dann glomeruläre Epithelzellen (Podozyten), da sie die Ausgangspunkte für die primäre refraktäre NS-Krankheit, die fokale segmentale Glomerulosklerose, sind. Sie fanden heraus, dass der bei der Krankheit beobachtete Podozytenverlust durch die Behandlung mit MES + HS gehemmt wurde, was darauf hindeutet, dass MES + HS zusätzlich zu seiner Fähigkeit, durch ADR verursachte Nierengewebeschäden zu unterdrücken, auch die Podozytenreduktion durch unbekannte Mechanismen regulieren kann. .

Um diese Mechanismen zu untersuchen, untersuchten die Forscher den Einfluss von MES + HS auf den Zelltod im Nierengewebe mithilfe der TUNEL-Färbung und stellten fest, dass MES + HS die Anzahl der durch ADR verursachten apoptotischen Zellen verringerte. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen wurde die Erhöhung der Proteinexpression von aktivierter Caspase 3, einem Ausführenden der Apoptose, auch durch MES + HS unterdrückt, was auf eine antiapoptotische Wirkung hinweist. Sie konzentrierten sich dann auf Proteinkinase B (Akt), ein Molekül, das das Überleben der Zellen fördert. Es wurde festgestellt, dass MES + HS Akt phosphoryliert und aktiviert und seinen nachgeschalteten Apoptose-fördernden Faktor, den BCL2-assoziierten Agonisten des Zelltods (BAD), deaktiviert. Dies wurde in einem in vitro zellbasierten experimentellen System bestätigt, in dem die Behandlung mit einem Phosphorylierungsinhibitor von Akt (LY294002) die antiapoptotischen Wirkungen von MES + HS aufhob und damit seine tiefgreifende Beteiligung am Akt-BAD-Weg demonstrierte.

Zusätzlich zeigte eine Genexpressionsanalyse von Entzündung und Fibrose im Zusammenhang mit der NS-Progression, dass MES + HS die Expression von entzündlichen Zytokinen reduzierte (z. Il1-β und Il6) und fibrotische Faktoren (z. Tgf-β und Col1a1) was darauf hindeutet, dass MES + HS Entzündungen und Fibrosen hemmen kann. Die Forschung zeigt, dass MES + HS die Nierenpathologie von ADR-induziertem NS verbessert, indem es den Akt-BAD-Weg reguliert und eine antiapoptotische Wirkung ausübt, während es gleichzeitig Entzündung und Fibrose hemmt.

„Andere klinische Studien haben gezeigt, dass der physikalische Reiz von MES + HS eine potenziell sichere medizinische Behandlung für den Menschen darstellt“, sagte der Leiter des Forschungsprojekts, Professor Hirofumi Kai. „Basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit erwarten wir, dass damit in Zukunft mehrere Faktoren im Zusammenhang mit NS gleichzeitig für klinische Anwendungen berücksichtigt werden können.“

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Diese Forschung wurde online veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte am 30. Oktober 2020.

Quelle:

Teramoto, K., Tsurekawa, Y., Suico, MA, Kaseda, S., Omachi, K., Yokota, T., … Kai, H. (2020). Eine leichte elektrische Stimulation mit Hitzeschock schwächt die Nierenpathologie im Mausmodell mit Adriamycin-induziertem nephrotischem Syndrom ab. Wissenschaftliche Berichte10 (1). doi: 10.1038 / s41598-020-75761-8

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