Swyddogaethau Cistanche Ar gyfer Arennau A Diabetes
Mar 11, 2022
Mae camweithrediad y cloc circadian yn y twbyn yn arwain at gluconeogenesis arennau gwell a hyperglycemia gwaethygu mewn diabetes
am ragor o wybodaeth:ali.ma@wecistanche.com
Camille Ansermet1,6, Gabriel Centeno1,6, Yohan Bignon1,6, Daniel Ortiz2,6, Sylvain Pradervand3, Andy Garcia1, Laure Menin2, Fre’de’ric Gachon1,4, Hikari AI. Yoshihara5 a Dmitri Firsov1
1Adran y Gwyddorau Biofeddygol, Prifysgol Lausanne, Lausanne, y Swistir;2Gwasanaeth Sbectrometreg Màs, Sefydliad y Gwyddorau Cemegol a Pheirianneg, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne, y Swistir;3Cyfleuster Technolegau Genomig, Prifysgol Lausanne, Lausanne, y Swistir;4Sefydliad Biowyddoniaeth Foleciwlaidd, Prifysgol Queensland, Queensland, Awstralia; a 5Sefydliad Ffiseg, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne, y Swistir
Mae'rcloc circadianyn fecanwaith cadw amser moleciwlaidd hollbresennol sy'n cydamseru swyddogaethau cellog, meinwe, a biolegol systemig â chylchoedd amgylcheddol 24-awr. Mae clociau circadian lleol yn gyrru rhythmau math o gelloedd a meinweoedd-benodol ac mae eu dadreoleiddio wedi bod yn gysylltiedig â phathogenesis a/neu ddilyniant sbectrwm eang o glefydau. Fodd bynnag, mae rôl pathoffisiolegol cynhenidclociau circadianyn aren pobl ddiabetig yn parhau i fod yn anhysbys. Er mwyn mynd i'r afael â'r cwestiwn hwn, rydym wedi ysgogi math Idiabetesgyda streptozotocin mewn llygod heb y rheolydd trawsgrifio circadian BMAL1 mewn podocytes (llygod cKOp) neu yn yarentiwbyn (cKOt llygod). Nid oedd unrhyw gysylltiad rhwng camweithrediad y cloc circadian a datblygiad neffropathi diabetig mewn llygod cKOp acKOt â diabetes. Fodd bynnag, llygod cKOt gydadiabetesarddangos hyperglycemia gwaethygu, cynnydd mewn ysgarthiad ffracsiynol o glwcos yn yr wrin, polywria gwell, a hypertroffedd arennau mwy amlwg o gymharu â llygod rheoli wedi'u trin â streptozotocin. Datgelodd dadansoddiadau mRNA a mynegiant protein welliant sylweddol i'r llwybr glwconegenig i mewnarennauo lygod cKOt gyda diabetes o gymharu â llygod rheoli diabetig.Dadansoddiad trawsgrifomig ynghyd â dadansoddiad swyddogaethol ofcKot llygod gydadiabetesnewidiadau a nodwyd mewn mecanweithiau lluosog sy'n effeithio'n uniongyrchol neu'n anuniongyrchol ar y llwybr glwconegenig. Felly, rydym yn dangos bod camweithrediad y cynhenidarentiwbyncloc circadianyn gwaethygu hyperglycemia diabetig trwy wella glwconeogenesis yn yarentiwbyn procsimol ac yn amlygu ymhellach bwysigrwydd ymddygiad circadian mewn cleifiondiabetes.
GEIRIAU ALLWEDDOL: ycloc circadian; diabetes; gluconeogenesis; tiwbyn procsimol
Cliciwch i Cistanche yn Wrdw a Cistanche ar gyfer diabetes
Stamment Trosiannol
Yndiabetes, yarenyn cyfrannu at ddatblygiad hyperglycemia diabetig trwy gynyddu adamsugniad glwcos o wrin cynradd a thrwy reoli glwconeogenesis yn y tiwbyn procsimol. Fodd bynnag, mae prosesau hyn2 hefyd yn cael eu rheoli gan ycloc circadian, amechanism sy'n cydamseru amrywiaeth o swyddogaethau arennol penodol â chylchoedd golau-tywyll dyddiol. Yma, dangoswn y gall camweithrediad y cloc circadian cynhenid yn y tiwbyn arennol waethygu hyperglycemia diabetig trwy wella glwconeogenesis arennol. Mae'r canlyniadau hyn yn amlygu pwysigrwydd effeithiau circadian mewn cleifion diabetig, gyda goblygiadau posibl ar gyfer rheoli glwcos
Diabetesyn glefyd systemig y mae'r aren yn chwarae rhan arbennig ynddo. Mewn diabetes, mae'rarenyn cyfrannu at ddatblygiad hyperglycemia diabetig trwy gynyddu ail-amsugno glwcos o'r wrin cynradd1 a thrwy wella cynhyrchiad glwcos trwy gluconeogenesis.2,3Fodd bynnag, gall codiad hirdymor lefelau glwcos yn y gwaed, yn ei dro, achosi neffropathi diabetig (DN), un o'r cymhlethdodau mwyaf difrifol diabetes, a nodweddir gan ddifrod glomerwlaidd, tiwbaidd a fasgwlaidd yn yr aren. Er mai straen metabolig yw'r prif ffactor sy'n gysylltiedig â pathogenesis a dilyniant DN, nid yw hyperglycemia yn unig yn arwain at annigonolrwydd torenaidd yn y rhan fwyaf o gleifion diabetig.4 Mae hyn yn awgrymu, ynghyd â salwch cydamserol neu bresenoldeb "ail drawiadau" amgylcheddol, genetig neu epigenetig ar gyfer cychwyn. a/neu gynnydd cyflymach o DN.aren.5 Amodol ycloc circadianmewn gwahanol fathau o gelloedd arennol mewn modelau anifeiliaid yn arwain at amharu ar gyfradd hidlo inglomerwlaidd rhythmau circadian (GFR),6 colli rheolaeth pwysedd gwaed yn rhannol,7,8 newidiadau sylweddol mewn llwybrau metabolaidd arennol,9,10 a dilyniant cyflym o gronigclefyd yr arennau.11 Mewn bodau dynol, mae camaliniad circadian sy'n gysylltiedig â gwaith sifft rhwng y cloc biolegol a bwydo a rhythmau gweithgaredd yn gysylltiedig â gostyngiad mewn GFR,12 mwy o ysgarthu albwmin wrinol,13 nocturia, a mwy o gynhyrchiant wrin arennol,14 a risg uwch o glefyd cronig yn yr arennau.15
Yn ddiddorol, mae'rcloc circadianyn yarenyn rheoli neu'n rhyng-gysylltiedig â, llawer o lwybrau cellog sy'n ymwneud â pathogenesisdiabetesa/neu DN. Er enghraifft, mae cnocio renaltubule-benodol o'r actifadydd trawsgrifioBMAL1 (a elwir hefyd yn ARNTL), elfen ganolog o'r peiriannau cloc circadian, yn arwain at gynnydd amlwg yn lefelau mynegiant mRNAs yn amgodio proteinau sy'n ymwneud â gluconeogenesis renalglutamin, gan gynnwys cludwyr glutamineSNAT3 (SLC38A3), glutaminase (GLS), a glutamad dehydrogenase 1 (GLUD1).9 Yn bwysicach, mae'r newidiadau mynegiant hyn yn digwydd mewn anifeiliaid cnocio normoglycemig. Slominskiet al. wedi dangos bod y protein cloc circadian PER1 yn ymwneud â rheoleiddio trawsgrifiadol cludwr glwcos Sglt1 (Slc5a1) mewn celloedd tiwbyn procsimol,16 ac Ansermetet al. wedi dangos bod y cloc circadian mewn podocytes yn rheoli rhyw y genyn Arhgap24 sy'n gysylltiedig â rhagdueddiad i DN mewn diabetes math 1 a math 2.6 Dangoswyd bod lefelau glwcos uchel a diffyg tiwbaidd BMAL1 yn ysgogi mynegiant cryf o atalydd kinase sy'n ddibynnol ar cyclin p21CIP1 (Cdkn1a ), yn ffactor hollbwysig wrth sbarduno cellsenescence yn yr aren diabetig.9,17 Mae'r nicotinamideadenine dinucleotide deacetylase sirtuin 1 (SIRT1), un o'r rheolyddion allweddol o ddifrod podocyte yn DN,18 wedi'i nodi fel prif reoleiddiwr y ddolen adborth ynni o fewn y rhwydwaith cloc craidd.19 Mecanwaith cellog arall sy'n cysylltu DN â'rcloc circadianyw targed mamaliant rapamycin, sef kinase sy'n cydlynu metaboledd cellog â chadw amser circadian.20 Mae targed mamaliant newidiedig signalau rapamycin hefyd wedi'i gydnabod fel ffactor pathogenig pwysig mewn difrod a achosir gan ddiabetes i gelloedd tiwbaidd arennol,21 podocytau,22 a chelloedd endothelangaidd glomerwlaidd23 . Gyda'i gilydd, mae'r arsylwadau hyn yn awgrymu bod aflonyddwch y cloc circadian yn yarenGall ddylanwadu ar ddatblygiad hyperglycemia diabetig trwy ysgogi gluconeogenesis tiwbaidd arennol a / neu adamsugniad glwcos, neu drwy weithredu fel "ail drawiad" gan gyfrannu at bathogenesis DN. Er mwyn mynd i'r afael â'r rhagdybiaethau hyn, gwnaethom gynhyrchu a nodweddu llygod â streptozotocin (STZ) - math I a achosirdiabetesa dileu penodol o'rcloc circadiancydlynydd Bmal1 mewn podocytau glomerwlaidd neu yn y renaltubwl.
Cliciwch iCistanche i drin clefyd yr arennau
DULLIAU
Roedd anifeiliaid yn cael eu cynnal ad libitum ar y diet labordy chow safonol (diet KLIBA NAFAG 3800). Perfformiwyd yr holl arbrofion ar lygod gwrywaidd.
Modelau llygoden
Cafodd anactifadu'r genyn Bmal1 (Arntl) ei achosi gan 2-driniaeth wythnos â doxycycline (DOX; 2 mg/ml mewn dŵr yfed) o8-Bmal1lox/lox/Nphs2-rtTA wythnos oed2-rtTA /LC1 llygod (llygod cKOp) neu o 8-llygod Bmal1lox/lox/Pax wythnos oed8-rtTA/LC1 llygod (llygod cKOt). Derbyniodd eu rheolyddion sbwriel (llygod Bmal1lox/lox) yr un driniaeth DOX. Mae'r ddau fodel wedi'u disgrifio a'u dilysu o'r blaen.6,9 Wythnos ar ôl diwedd triniaeth DOX, math Idiabeteswedi'i achosi gan bigiadau ip o STZ (50 mg/kg pwysau corff [BW]; bob dydd am 5 diwrnod). Derbyniodd llygod wedi'u trin â cherbyd chwistrelliadau cerbyd o halwynog offfosffad-byffer. Perfformiwyd pob arbrawf 8 wythnos ar ôl y pigiad STZ neu gerbyd diwethaf. Ym mhob arbrawf, perfformiwyd casglu meinwe a gwaed o lygod a aberthwyd yn ZT9 (unedau amser ZTindicates Zeitgeber; ZT0 yw amser y golau ymlaen, a ZT12 yw amser y golau i ffwrdd).
Cewyll metabolig
Roedd llygod yn cael eu cadw mewn cewyll metabolaidd unigol (Tecniplast). Perfformiwyd casgliad wrin dros 24 awr ar ôl 4-cyfnod addasu diwrnod.
Plasma a chemeg wrin
Mesurwyd crynodiadau wrinol a phlasma Naþ, Kþ, Ca2þ, Mg2þ, ffosffad, creatinin, glwcos, wrate, ac wrea ac osmolality gan Laboratoire de prestations de Chimie Clinique o'r Center Hospitalier Universitaire Vaudois. Aseswyd pH wrinol gyda mesurydd pH (Metrohm). Mesurwyd pH gwaed a nwyon gwaed ar waed rhydwelïol-gwythiennol cymysg gan ddefnyddio dadansoddwr gwaed epig (Siemens Healthcare). Mesurwyd amoniwm wrinol gan ddefnyddio dull Berthelot. Asid titratable wrinol ei fesur gan ddefnyddio'r dull o Chan.25 Plasma lefelau aldosterone eu mesur gan radioimmunoassay (DPC). Penderfynwyd ar inswlin plasma gan ddefnyddio cit o Mercodia
GFR
Mesurwyd GFR ar anifeiliaid anesthetized ag isothiocyanate inswlin-fluorescein, fel y disgrifiwyd yn flaenorol.26
Prawf goddefgarwch glwcos ip
Ar ôl 15 awr o ymprydio, chwistrellwyd ip gyda rheolaeth gan gerbyd neu STZ a cKotmice (1 g/kg o BW). Cafodd glycemia ei fesur gyda darllenydd glycemia mewn diferyn o waed cynffon (Contour NextOne; Bayer) o'r blaen (amser ¼ 0) a 15, 30, 60, 90, 120, a 180 munud ar ôl pigiad glwcos.
Prawf goddefgarwch inswlin
Ar ôl 4 awr o gyfyngiad bwyd, chwistrellwyd ip ar lygod rheoli a thriniwyd gan gerbyd neu STZ a cKot â 0.5 U o inswlin (inswlin ailgyfunol dynol; Sigma) fesul kg o BW. Mesurwyd glycemia cyn chwistrelliad inswlin (amser ¼ 0) a 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, a 180 munud ar ôl pigiad inswlin. Os gostyngodd glycemia o dan 2 mM, achubwyd llygod trwy chwistrelliad ip o 30 mg o glwcos a chawsant eu heithrio o'r dadansoddiad.
Dilyniant RNA
Perfformiwyd dilyniannu RNA fel y disgrifiwyd yn anodiad genyn Ansermet et al.6 Musmusculus GRCm38.92. Graddiwyd cyfrif genynnau gan ddefnyddio normaleiddio TMM a thrawsnewidiwyd logiau yn gyfrif fesul miliwn (CPM) gan ddefnyddio'r ffwythiant "CPM" o'r limma Rpackage.27 Cyfrifwyd mynegiant gwahaniaethol rhwng anifeiliaid cnocio a rheoli ar gyfer yr halwynog heb ei drin (halwynog â ffosffad) a'r ( STZ) a'r rhyngweithio rhwng y 2.Ar gyfer pob un o'r 3 cymariaethau, dewiswyd genynnau â chyfradd darganfod ffug (FDR) < 5="" y="" cant="" ar="" gyfer="" dadansoddiad="" cyfoethogi="" "proses="" biolegol"="" genynnau="" gyda="" "proffil="" clwstwr."28="" termau="" gyda="" a="">< 0.01="" were="" considered="" as="" significant="" and="" further="" processed="" with="" the="" function="" "simplify"="" with="" default="" parameters="" to="" remove="">
Dadansoddiad ystadegol
Mynegir yr holl ddata fel cymedr ± SEM. Disgrifir profion ystadegol mewn chwedlau ffigurau ac yn Nhabl Atodol S10. Ystyriwyd bod P < 0.05="" yn="" arwyddocaol.="" perfformiwyd="" dadansoddiad="" ystadegol="" gan="" ddefnyddio="" meddalweddgraphpad="" prism="" (fersiwn="">
Blotiau Gorllewinol capilari
Perfformiwyd blots Capillary Western yng Nghyfleuster Dadansoddi Proteinau Prifysgol Lausanne (https://www.unil.ch/paf/home/menuinst/technologies/western-in-capillaries.html). Perfformiwyd eu meintioli mewn modd dall gan dechnegydd o'r cyfleuster hwn.
Gall cistanche wella gweithrediad yr arennau
CANLYNIADAU
Nid yw anactifadu Bmal1 mewn podocytes yn arwain at sefydlu DN mewn llygod sy'n cael eu trin â STZ
Cafodd anactifadu Bmal1 (Arntl) sy'n benodol i podocyte ei ysgogi gan 2-driniaeth wythnos gyda DOX (2 mg/ml mewn dŵr yfed) o 8-Bmal1lox/lox/Nphs wythnos oed2-rtTA/ Llygod LC1 (y cyfeirir ati o hyn ymlaen fel llygod cKOp).6 Derbyniodd eu rheolyddion sbwriel (llygod Bmal1lox/lox; y cyfeirir atynt o hyn ymlaen fel llygod rheoli) yr un driniaeth DOX. Fel y dangosir yn Ffigur 1a, arweiniodd triniaeth STZ (gweler Dulliau) at hyperglycemia, nad oedd yn wahanol rhwng rheolaeth a llygod cKOp. Roedd BW yn is mewn anifeiliaid a gafodd driniaeth STZ, ond roedd yr effaith hon yn haint tebyg o'r ddau genoteip (Ffigur 1b). Nid oedd y GFR, a fesurwyd gan ddefnyddio cliriad isothiocyanad inswlin-fluorescein, yn wahanol rhwng rheolaeth wedi'i drin â STZ a llygod cKOp (Ffigur 1c). Dangosodd anifeiliaid diabetig glwcoswria (Ffigur 1d), polyuria (Ffigur 1e), proteinwria pwysau moleciwlaidd isel (Ffigur 1f), ac albwminwria bach (Ffigur 1f). Fodd bynnag, nid oedd unrhyw wahaniaeth yn y paramedrau hyn rhwng rheolaeth wedi'i drin â STZ a llygod cKOp
Mae llygod heb BMAL1 yn y tiwbyn arennol yn gwaethygu hyperglycemia gyda diabetes
Fel y dangosir yn Ffigur 2a, nid oedd BW yn wahanol mewn llygod rheoli diabetig a llygod heb BMAL1 yn y tiwbyn arennol (Bmal1lox/lox/Pax a driniwyd gan DOX8-rtTA/LC1 llygod9; y cyfeirir ato yma wedi hyn fel llygod cKot). Datgelodd dadansoddiad plasma gwaed fod hyperglycemia a achosir gan STZ yn gwaethygu mewn llygod cKOt mewn amodau bwydo a chyflym (Ffigur 2b ac c, yn y drefn honno). roedd crynodiadau wrad, ac aldosteron, yn wahanol rhwng rheolaeth wedi'i drin â STZ a c Kotmice, ac eithrio lefelau wrea plasma uwch mewn llygod cKOt (Tabl Atodol S1). Nid oedd lefelau inswlin plasma yn wahanol rhwng rheolaeth wedi'i drin â STZ a llygod cyflym cKot (Ffigur 2d). Ni ddatgelodd profion goddefgarwch glwcos ac inswlin a aseswyd fel llethr y crynodiad glwcos gostyngol wahaniaethau sylweddol rhwng llygod o'r naill genoteip na'r llall yn y ddau gyflwr triniaeth (Ffigur 2e ac f, yn y drefn honno).Diabetes-cynhyrfusarenroedd hypertroffedd yn fwy amlwg mewn llygod cKOt diabetig nag mewn rheolyddion diabetig (Ffigur 2g). Nid oedd GFR yn wahanol rhwng llygod y ddaugenoteipiau a gafodd eu trin â STZ (Ffigur 2h). Roedd y cynnydd a achoswyd gan STZ mewn cymeriant dŵr a chyfaint wrin yn fwy amlwg mewn llygod c Kot (Ffigur 3a a b, yn y drefn honno), tra nad oedd osmoledd wrin yn wahanol rhwng llygod diabetig o'r ddau genoteip (Ffigur 3c). Roedd ysgarthiad ffracsiynol glwcos yn uwch ac roedd ysgarthiad ffracsiynol sodiwm yn is mewn cKOtmice a driniwyd gan STZ o'i gymharu â rheolaethau a driniwyd gan STZ (Ffigur 3d ac e, yn y drefn honno), tra bod gwerthoedd ysgarthiad ffracsiynol ffosffad (Ffigur 3f), magnesiwm (Ffigur 3g), a nid oedd calsiwm (Ffigur 3h) yn wahanol rhwng llygod diabetig o'r ddau genoteipiau. Roedd gan lygod rheoli a llygod cKot a gafodd eu trin â STZ broteinwria pwysau moleciwlaidd-isel tebyg ond dim albwminwria (Ffigur Atodol S1). Ni chanfuwyd unrhyw wahaniaethau histologig mawr rhwng arennau rheolaeth wedi'i drin â cherbyd neu STZ a llygod cKot (Ffigur Atodol S2).
Ffigur 1|Nodweddion cyffredinol rheolaeth wedi'i drin â cherbyd neu streptozotocin (STZ) a llygod cKOp. (a) Glysemia heb ei gyflymu. ( b ) Pwysau corff (BW). (c) Cyfradd hidlo glomerwlaidd (GFR) (clirio inswlin). (ch) Glwcos wrin. (e) Cyfaint wrin. (dd) Coomassie wedi'i staenio'n las ar broteinau wrin. Ar gyfer pob llygod, cafodd 0.3 y cant (cyfrol) o 24-awr wrin ei lwytho ar gel electrofforesis gel sodiwm dodecyl sylffad-polyacrylamid. Modd ± SEM a roddir. n=9 ym mhob grŵp, ac eithrio ar gyfer mesuriadau GFR, lle defnyddiwyd llygod n=6 ac n=9 mewn rheolaeth a driniwyd gan STZ a cKOpgroups, yn y drefn honno. Cafwyd yr holl ganlyniadau gan 19-anifeiliaid wythnos oed. Defnyddiwyd dadansoddiad dwy ffordd o amrywiant gyda phrawf cymariaethau lluosog Sidak. *P < 0.05,="" †p="">< 0.01,="" ‡p="">< 0.001.="" alb,="" albwmin="" (65="" kda);="" lmwp,="" protein="" pwysau="" moleciwlaidd="">
Ffigur 2|Nodweddion cyffredinol rheolaeth wedi'i drin â cherbyd neu streptozotocin (STZ) a llygod c Kot. (a) Pwysau corff. n=8 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â cherbyd a c llygod Kot, ac n=9 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â STZ a c llygod Kot. (b) Glysemia heb ei gyflymu. n ¼ 8 ac n=9 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â cherbyd a STZ a llygod c Kot, yn y drefn honno. (c) Glysemia cyflym (16 awr o ymprydio). n=9 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â cherbyd a c llygod Kot, ac n=7 ac n=6 ar gyfer rheolydd wedi'i drin gan STZ ac c llygod Kot, yn y drefn honno. (d) Lefelau inswlin mewn rheolyddion a driniwyd gan gerbyd neu STZ a c llygod Kot. n=9 acn=6 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â cherbyd a c llygod Kot, yn y drefn honno, ac n=10 ac n=7 ar gyfer rheolydd wedi'i chwistrellu gan STZ ac c llygod Kot, yn y drefn honno. Mesurwyd lefelau inswlin plasma yn ZT18, yng nghanol y cyfnod anactif. (e) Mesurwyd lefelau glwcos yn y gwaed dros gwrs prawf goddefgarwch glwcos mewn cerbyd neu reolaeth wedi'i drin â STZ a c llygod Kot. n=9 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â cherbyd a c llygod Kot, ac n=7 ac n=6 ar gyfer rheolydd wedi'i drin gan STZ ac c llygod Kot, yn y drefn honno. (dd) Mesurwyd lefelau glwcos yn y gwaed yn ystod y prawf goddefiant inswlin rheolaeth mewn cerbyd neu reolaeth wedi'i drin â STZ a c llygod Kot. n=5 ar gyfer llygod rheoli wedi'u trin â cherbyd neu STZ, ac n=6 ar gyfer cerbyd neu lygod cKO wedi'u trin â STZ. (g)Diabetes-cynhyrfusarenhypertroffedd. n{{{0}} ym mhob grŵp. Aseswyd hypertroffedd yr arennau trwy rannu pwysau'r arennau (KW) â phwysau'r corff (BW). Cyfrifwyd gwerthoedd cymharol KW/BW ar gyfer rheolaeth wedi'i chwistrellu gan STZ ac anifeiliaid Kot c trwy briodoli 1{{1{{0}}0 y cant i y grŵp chwistrellu cerbyd cyfatebol. (h) Cyfradd hidlo glomerwlaidd (GFR) (clirio inswlin). n ¼ 5 ac n ¼ 6 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â STZ a llygod c Kot, yn y drefn honno. Modd ± SEM a roddir. Defnyddiwyd dadansoddiad dwy ffordd o amrywiant â phrawf cymariaethau lluosog Sidak. *P < 0.05,="" †p="">< 0.01,="" ‡p=""><>
Mae hyperglycemia gwaethygol mewn llygod cKOt yn cyfateb i fynegiant cynyddol o ensymau gluconegenig yn yr aren
Er mwyn nodi llwybrau moleciwlaidd sy'n gysylltiedig â gwaethyguhyperglycemia mewn llygod cKOt sy'n cael eu trin gan STZ, gwnaethom ddadansoddiad dilyniannu RNA oarentrawsgrifiadau wedi'u dilyn gan ddadansoddiad cyfoethogi llwybr trawsgrifiad cyfan a dadansoddiadau penodol o RNAs yn amgodio proteinau sy'n ymwneud â renalgluconeogenesis ac adamsugniad glwcos arennol. Datgelodd cymhariaeth o drawsgrifiadau 1833 o drawsgrifiadau wedi'u mynegi'n wahaniaethol rhwng rheolaethau wedi'u trin â cherbydau a STZ (Tabl Atodol S2; FDR < 5="" y="" cant),="" trawsgrifiad="" 1784="" wedi'i="" fynegi'n="" wahanol="" rhwng="" llygod="" wedi'u="" trin="" â="" cherbyd="" a="" stz-drinckot="" (tabl="" atodol="" s3;="" fdr="">< 5="" y="" cant),="" 310i="" wedi'u="" mynegi'n="" wahanol="" yn="" drawsgrifiad="" rhwng="" rheolaeth="" a="" drinnir="" gan="" gerbyd="" a="" llygod="" c="" kot="" (tabl="" atodol="" s4;="">< 5%),="" and="" 2667="" transcripts="" differentially="" expressed="" between="" stz-treated="" control="" and="" c="" kot="" mice="" (supplementary="" table="" s5;="" fdr="" <="" 5%).="" gene="" ontology="" analysis="" of="" differentially="" expressed="" transcripts="" revealed="" enrichment="" of="" pathways="" related="" to="" lipid,="" amino="" acid,="" and="" carboxylic="" acid="" metabolism,="" and="" organic="" anion="" transport="" between="" control="" and="" cko="" mice="" in="" both="" vehicle="" and="" stz="" treatment="" groups="" (figure="" 4a="" and="" b,="" respectively,="" and="" supplementary="" tables="" s6="" and="" s7,="" respectively).="" a="" total="" of="" 284="" transcripts="" exhibited="" genotype-by="" treatment="" interaction="" effects="" (supplementary="" table="" s8;="" fdr="" <="" 5%),="" including="" glud1="" and="" g6pc="" transcripts="" encoding="" enzymes="" involved="" in="" renal="" gluconeogenesis="" (see="" below).="" gene="" ontology="" analysis="" of="" transcripts="" with="" significant="" interaction="" showed="" enrichment="" of="" only="" a="" limited="" number="" of="" pathways,="" mainly="" related="" to="" lipid="" metabolism="" and="" organic="" anion="" transport="" (figure="" 4c="" and="" supplementary="" table="" s9).="" among="" the="" genes="" encoding="" transporters="" involved="" in="" glucose="" reabsorption="" in="" the="" proximal="" tubule="" (sglt1,="" sglt2,="" glut1,="" and="" glut2),="" only="" glut1="" (slc2a1)="" displayed="" higher="" expression="" in="">arennaullygod cKOt ofdiabetig o gymharu â rheolyddion diabetig (Tabl Atodol S5).
Ffigur 3|Cymeriant dŵr a nodweddion wrin rheolaeth wedi'i drin gan gerbyd neu streptozotocin (STZ) a llygod c Kot. (a) Y 24-cymeriant dŵr awr. n=8 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â cherbyd neu lygod cKOt, ac n=9 ar gyfer rheolydd wedi'i drin gan STZ neu lygod cKOt. (b) Y 24-cyfaint wrin awr. n=8 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â cherbyd neu lygod cKOt, ac n=9 ar gyfer rheolydd wedi'i drin gan STZ neu lygod cKOt. (c) Osmolality wrin. n=8 ar gyfer llygod rheoli wedi'u trin â cherbyd, n=7 ar gyfer llygod wedi'u trin â cherbyd c Kot, ac n=9 ar gyfer llygod rheoli wedi'u trin â cherbydau STZ neu lygod cKOt. (d) Ysgarthiad ffracsiynol (Fe) o glwcos. n=8 rheolydd wedi'i drin gan gerbyd neu lygod cKOt, ac n=9 ar gyfer rheolydd wedi'i drin â STZ neu lygod cKOt. (d) Fe o sodiwm. n=8 ar gyfer llygod rheoli wedi'u trin â cherbyd, n=7 ar gyfer llygod sydd wedi'u trin â cherbyd c Kot, ac n=9 ar gyfer llygod rheoli wedi'u trin gan STZ neu lygod cKOt. (dd) Fe o ffosffad. n=8 ar gyfer llygod rheoli wedi'u trin â cherbyd, n=7 ar gyfer llygod cKOt wedi'u trin â cherbyd, n=8 ar gyfer llygod rheoli wedi'u trin â STZ, ac n=9 ar gyfer llygod wedi'u trin â cherbydau STZ cKOt llygod. (g) Fe o fagnesiwm. n=8 llygod rheoli wedi'u trin â cherbyd, n=7 ar gyfer llygod sydd wedi'u trin â cherbyd c Kot, ac n=9 ar gyfer llygod rheoli wedi'u trin gan STZ neu lygod cKOt. (f) Fe o galsiwm. n=8 llygod rheoli wedi'u trin gan gerbyd, n=7 ar gyfer llygod wedi'u trin â cherbyd c Kot, ac n=9 ar gyfer llygod rheoli wedi'u trin gan gerbyd STZ neu lygod cKOt. Mae'n golygu bod SEM yn cael ei roi. Defnyddiwyd dadansoddiad dwy ffordd o amrywiant â phrawf cymariaethau lluosog Sidak. *P < {{50}}.05,="" †p="">< 0.01,="" ‡p="">< 0.001.="" bw,="" pwysau="">
Mae'r 2 brif ragflaenydd gluconeogenic yn yarenarelactate a glutamine.29 Fel y dangosir yn Ffigur 4d ac e a Thabl Atodol S5, cynyddwyd lefelau mynegiant y proteinau trawsgrifio sy'n ymwneud â gluconeogenesis glutamine arennol (Snat3, Gls, a Glud1) mewn arennau llygod cKOt a driniwyd gan STZ o gymharu â rheolaethau a driniwyd gan STZ I'r gwrthwyneb, gostyngwyd mynegiant amgodio mRNA amonia ligas amonia (Gull), sy'n gwrthdroi'r cam cychwynnol o glutaminolysis sy'n cael ei yrru gan GLS. Yn yr un modd, roedd lefelau mynegiant mRNAs sy'n amgodio ensymau 2 yn rhan gyffredin y llwybr glwconegenig (sef, phosphoenolpyruvate carboxykinase [Pck1] a glwcos-6-phosphatase [G6pc]), yn uwch mewn cKOtmice a driniwyd gan STZ. Cadarnhawyd mynegiant uwch o GLUD1 a PCK1 mewn arennau llygod cKOt diabetig ar lefel protein gan gapilari blot Gorllewinol (Ffigur 4f a Ffigur Atodol S3). Yn iau llygod diabetig, nid oedd mynegiant lefel GLUD1 yn wahanol rhwng rheolaeth a llygod c Kot, ac roedd mynegiant PCK1 yn is mewn llygod c Kot (Ffigur Atodol S4). O bwys, roedd lefelau mynegiant Glud1, Snat3, ffrwctos-1,6-biffosffad 2 (Fbp2), a Glut1 yn uwch a lefelau mynegiant Glul, Fbp1, a Glut2 yn is mewnarennauo lygod cKOt wedi'u trin â cherbyd o'u cymharu â rheolyddion wedi'u trin gan gerbydau.
Ffigur 4|Ontoleg genynnau (GO) dadansoddiad cyfoethogi "Proses Fiolegol". (a) Dadansoddiad GO o drawsgrifiadau wedi'u mynegi'n wahaniaethol ynarennaurheolaeth wedi'i drin gan gerbydau a llygod c Kot. (b) Dadansoddiad GO o drawsgrifiadau wedi'u mynegi'n wahaniaethol mewn arennau o reolaeth streptozotocin (STZ)-drin a llygod Kot. (c) Dadansoddiad GO o drawsgrifiadau sy'n arddangos effaith rhyngweithio genoteip-wrth-driniaeth. Plotiau dotiau ar gyfer y 20 term mwyaf arwyddocaol (gwerth Q < 0.01).="" cafodd="" termau="" diangen="" eu="" hidlo.="" mae="" cenhedlaeth="" yn="" cynrychioli'r="" ffracsiwn="" o="" enynnau="" arwyddocaol="" wedi'i="" anodi="" â'r="" term="" a="" ddangosir.="" mae="" maint="" y="" dot="" yn="" cynrychioli="" nifer="" y="" genynnau="" arwyddocaol="" sydd="" wedi'u="" hanodi="" â'r="" term="" a="" ddangosir.="" n="6" fesul="" amod.="" (d)="" lleiniau="" newid="" plyg="" ar="" gyfer="" ensymau="" trawsgrifio="" a="" thrawsgrifiadau="" sy'n="" ymwneud="" â="" gluconeogenesis="" arennol.="" tynnwyd="" y="" gwerthoedd="" lefel="" mynegiant="" o="" dablau="" atodol="" s2,="" s3,="" s4,="" ac="" s5.="" *p="">< 0.05,="" †p="">< 0.01,="" ‡p="">< 0.001.="" (d)="" cynrychioliad="" sgematig="" o="" gelloedd="" tiwbyn="" procsimol="" gyda="" phrif="" broteinau/ensymau="" sy'n="" ymwneud="" â="" phroses="" glwconeogenesis="" arennol.="" mewn="" coch:="" gwerthoedd="" p="" ar="" gyfer="" mynegiant="" gwahaniaethol="" rhwng="" rheolydd="" wedi'i="" drin="" â="" stz="" a="" llygod="" c="" kot.="" mewn="" glas:="" mae="" p="" yn="" rhoi="" gwerth="" ar="" fynegiant="" gwahaniaethol="" rhwng="" rheolydd="" wedi'i="" drin="" â="" cherbyd="" a="" c="" llygod="" kot.="" mae="" saethau="" coch="" a="" glas="" yn="" dynodi="" mynegiant="" cynyddol="" ([)="" neu="" ostyngiad="" (y)="" gan="" lygod="" inckot.="" (f)="" dadansoddiad="" meintiol="" o="" blotiau="" gorllewinol="" capilari="" ar="" gyfer="" glwtamad="" dehydrogenas="" (glud1)="" a="" phosphoenolpyruvate="" carboxykinase="" (pck1;="" ffigurau="" atodol="" s2="" a="" s3,="" yn="" y="" drefn="" honno)="">arennauo halwynog wedi'i glustogi â ffosffad - neu reolaeth wedi'i thrin â STZ a c llygod Kot (n=6 percondition). Defnyddiwyd dadansoddiad dwy ffordd o amrywiant â phrawf cymariaethau lluosog Sidak. *P < 0.05,="" †p="">< 0.01,="" ‡p="">< 0.001.="" au,="" uned="" fympwyol;fbp1/2,="" ffrwctos-1,6-biphosphatase="" 1/2;="" g6pc,="" glwcos-6-ffosffatas;="" gls,="" glutaminase;="" glul,="" glutamine="" synthetase;="" glut2,="" cludwr="" glwcos2;="" nhe3,="" cyfnewidydd="" sodiwm-hydrogen="" 3;="" p="" addasu,="" p="" addasu;="" pc,="" pyruvate="" carboxylase;="" snat3,="" cludwr="" glutamine;="" tca,="" xxx="">
Mae mecanweithiau lluosog sy'n effeithio'n uniongyrchol neu'n anuniongyrchol ar y llwybr glwconegenig yn cael eu newid yn arennau llygod diabeticcKOt
Mae'r llwybr gluconeogenic yn yarengellir dylanwadu gan ycloc circadiannaill ai'n uniongyrchol, trwy reoli proteinau sy'n gysylltiedig â gluconeogenesis arennol yn uniongyrchol, trwy reoli trawsgrifiadol, cyfieithiadol neu ôl-drosiadol, neu'n anuniongyrchol, trwy effeithio ar fecanweithiau arennol eraill sydd wedi'u cysylltu'n gynhenid â chynhyrchu glwcos yn y tiwbyn procsimol. Mae ffactorau trawsgrifio, coactivators, a gwasgyddion craidd sy'n rheoli trawsgrifio ensymau glwconogenig wedi'u nodweddu'n rhannol yn yr afu, yr arennau a meinweoedd eraill. Mae Ffigurau 5a a b yn crynhoi newidiadau mewn lefelau mynegiant trawsgrifiadau sy'n amgodio rheolyddion trawsgrifio hysbys o gluconeogenesis mewnarennauofcontrol a llygod cKOt (gweler hefyd Tablau Atodol S4 aS5). Ymhlith y trawsgrifiadau a ddadansoddwyd, dangosodd y rhai sy'n amgodio derbynnydd lluosogydd peroxisome-activated d (PPARd) a cryptochromau 1 a 2 gynnydd sylweddol, tra bod derbynnydd niwclear NR1D1 (a elwir hefyd yn REV-Erba) wedi gostwng yn sylweddol yn arennau llygod cKOt yn y ddau gerbyd- a STZ- anifeiliaid wedi'u trin o'u cymharu â rheolyddion gyda'r un driniaeth. Cynyddwyd mynegiant cydweithredydd derbynnydd g ysgogol peroxisomeproliferator 1-a (Pgc1a, Ppargc1a) mewn llygod cKOt wedi'u trin â STZ o'u cymharu â rheolaethau a driniwyd gan STZ, a gostyngwyd mynegiant y derbynnydd glucocorticoid (Gr, Nr3c1) mewn cKOtmice a driniwyd gan gerbydau o'i gymharu â rheolyddion sy'n cael eu trin gan gerbydau. Mynegiant offorkhead O brotein blwch (Foxo1), ffactor niwclear hepatocyte 4a (Hnf4a), cylchol adenosine monophosphate protein element ymatebol rhwymol (Creb1), Para, Sirt1, CREB-rhwymoprotein (Cbp, Crebbp), coactivator trawsgrifio a reoleiddir gan CREB 2 (Crtc2), ac nid oedd triniaeth na genoteip wedi effeithio ar histone deacetylase 3 (Hdac3).
Ffigur 5|(a) Plygiau newid ar gyfer trawsgrifiadau sy'n amgodio ffactorau trawsgrifio, coactivators, a corepressors sy'n llywodraethu trawsgrifio o ensymau glwconegenig mewn cerbyd-a streptozotocin rheoli (STZ)-drin a llygod cKOt. Tynnwyd y gwerthoedd lefel mynegiant o Dablau Atodol S2, S3, S4, ac S5. *P < 0.{{10}}5,="" †p="">< 0.01,="" ‡p="">< 0.001.="" (b)="" cynrychioliad="" sgematig="" o="" ddata="" a="" gyflwynir="" yn="" ffigur="" 5a.="" mewn="" coch:="" gwerthoedd="" p="" ar="" gyfer="" mynegiant="" gwahaniaethol="" rhwng="" rheolydd="" wedi'i="" drin="" â="" stz="" a="" llygod="" ckot.="" mewn="" glas:="" gwerthoedd="" p="" ar="" gyfer="" mynegiant="" gwahaniaethol="" rhwng="" rheolaeth="" wedi'i="" drin="" â="" cherbyd="" a="" llygod="" ckot.="" mae="" saethau="" coch="" a="" glas="" yn="" dynodi="" mynegiant="" cynyddol="" ([)="" neu="" ostyngiad="" (y)="" mewn="" llygod="" ckot.="" au,="" uned="" fympwyol;="" cbp,="" xxx;="" creb1,="" xxx;="" crtc2,="" xxx;="" cry1,="" xxx;="" cry2,="" xxx;="" foxo1,="" xxx;="" g6pc,="" xxx;="" gr,="" xxx;="" hdac3,="" xxx;="" hnf4a,="" xxx;="" nrld1,="" xxx;="" pck1,="" xxx;ppara,="" xxx;="" pparg,="" xxx;="" sirt1,="">
Gan mai asidosis yw'r prif ysgogiad anuniongyrchol ar gyfer renalgluconeogenesis, fe wnaethom fesur pH gwaed ac wrinol, nwyon gwaed, ysgarthiad wrinol amonia (NH3 / NH4þ), ac asidedd ditradadwy. Fel y dangosir yn Ffigur 6, roedd pH gwaed yn uwch mewn llygod cKOt a driniwyd gan gerbydau o gymharu â rheolaethau a driniwyd gan gerbydau ond nid oedd yn wahanol rhwng llygod diabetig o'r ddau genoteip. Roedd plasma bicarbonad yn is mewn rheolaethau diabetig o gymharu â rheolyddion a driniwyd gan gerbydau; fodd bynnag, canfuwyd gwahaniaeth nodi mewn plasma bicarbonad rhwng diabetigcontrol a llygod cKOt. Ni effeithiwyd ar ormodedd sylfaen plasma a pH wrin gan driniaeth neu genoteip. Fodd bynnag, roedd y llygod cKOt a gafodd eu trin â STZ wedi ysgarthu symiau cynyddol o asidedd amonia a titratable o gymharu â rheolyddion wedi'u trin â STZ. a chyfnewidydd anionau AE1 (Slc4a1) a mynegiant cynyddol o carbonic anhydrase II (Car2) ac is-uned b1 Hþ-ATPase(Atp6v1b1). Fodd bynnag, ni welwyd unrhyw wahaniaeth yn lefelau mynegiant gwrth-borthor proton clorid Clcn5, is-uned b2 Hþ-ATPase (Atp6v1b2), cludwr amonia Rhcg, cyd-drosglwyddydd sodiwm bicarbonad NBCE1 (Slc4a4), cyfnewidydd sodiwm clorid-bicarbonad NDCBE (Slc4a8), a cyfnewidydd anion pendrin (Pds, Slc26a4) llygod cKOt diabetig o gymharu â rheolyddion diabetig (Tabl Atodol S5). O bwys, roedd lefelau mynegiant Nhe3 yn is yn arennau llygod cKOt wedi'u trin â cherbyd o gymharu â rheolyddion wedi'u trin gan gerbydau (Ffigur 4d a Tabl Atodol S4).
TRAFODAETH
Y mae wedi ei hen sefydlu fod camweithrediad ycloc circadianmecanwaith neu aliniad rhwng y cloc biolegol a chiwiau cymdeithasol ac amgylcheddol a achosir (ee, gan waith sifft) caethiwed cyfrifiadur/rhyngrwyd, jetlag aml, neu anhwylderau cysgu, yn ffactorau risg mawr ar gyfer pathogenesis a/neu ddatblygiad amrywiaeth o glefydau cronig. Fodd bynnag, nid ymchwiliwyd yn eang i gyfraniad clociau circadian lleol cynhenid meinwe yn erbyn ciwiau circadian systemig i brosesau pathoffisiolegol penodol. Fe wnaethom ragdybio y gallai aflonyddwch mewn clociau circadian arennol cynhenid gyfrannu at ddatblygiad DN a / neu hyperglycemia diabetig. Er mwyn profi'r rhagdybiaethau hyn, defnyddiwyd 2 fodel llygoden (hy, llygod cKOp a cKOt) a ddatblygwyd ar gefndir C57BL/6genetig y gwyddys ei fod yn gymharol ymwrthol i DN. Yn y ddau fodel, nid oedd diffyg BAL1 mewn cyflyrau diabetig yn arwain at albwminwria ychwanegol na gwahaniaeth mewn GFR, 2 brif nodwedd y clefyd. Mae hyn naill ai’n awgrymu efallai nad yw llygod trawsgenig ar gefndir C57BL/6 yn fodel priodol i astudio’r ddamcaniaeth “ail-daro” inDN neu fod aflonyddiadau circadian systemig yn effeithio’n fwy ar pathogenesis a/neu ddilyniant DN yn hytrach na chan glociau circadian arennol cynhenid. Profi'r rhagdybiaeth o ryngweithio rhwng hyperglycemia diabetig ac arennol cynhenidclociau circadiandatgelodd llwybr glwconegenig tiwbaidd arennol gwell a hyperglycemia gwaethygu mewn llygod cKOt diabetig. nododd mRNA a dadansoddiadau mynegiant protein fod gluconeogenesis glutamin a rhan gyffredin y llwybr gluconeogenig yn llygod cKOt diabetig gwell o gymharu â rheolaethau diabetig. Awgrymodd yr arsylwad hwn fod y ddau brif swbstrad gluconegenig yn yaren(hy, glutamine a lactad) gyfrannu at waethygu hyperglycemia mewn llygod cKOt.
Ffigur 6|Plasma pH, plasma bicarbonad, gormodedd o sylfaen plasma, pH wrin, 24-awr asidedd titratable wrin (TA), ac ysgarthiad amoniwm mewn rheolaeth wedi'i drin â cherbyd neu streptozotocin (STZ) a llygod cKOt. n ¼ 6–9. Defnyddiwyd dadansoddiad dwy ffordd o amrywiant â phrawf cymariaethau lluosog Sidak. *P < 0.05,="" †p="">< 0.01,="" ‡p=""><>
Arennaumae gluconeogenesis wedi ennill mwy o ddiddordeb yn ystod y blynyddoedd diwethaf oherwydd rôl bwysig glwcos a gynhyrchir yn y tiwbyn arennol mewn cydbwysedd metabolaidd systemig a chlefyd yr arennau (a adolygwyd yn flaenorol2,30). Mae Thekidney yn cyfrif am 40 y cant o gynhyrchiant glwcos de novo cyffredinol y corff mewn bodau dynol sydd wedi ymprydio dros nos.29 Yndiabetes, mae'r ddau afu a'r arennau yn cynyddu synthesis glwcos, ond mae'r cynnydd cymharol mewn gluconeogenesis arennol yn llawer cryfach nag yn yr afu. Mae astudiaethau yn yr afu wedi dangos bod ycloc circadianyn gallu dylanwadu ar gluconeogenesis hepatig trwy luosogcircadiancloc-mecanweithiau cellog a reolir. Roedd Zhang et al. wedi dangos bod gwrthwasgwyr circadian cryptochromau 1 a 2 yn atal mynegiant ensymau glwconegenig trwy rwystro actifadu cyclicadenosine monoffosffad-ddibynnol o CREB1.31Li et al. wedi dangos bod NR1D1, sy'n ffurfio braich negyddol critigol yn y cloc circadian craidd, yn atal trawsgrifiad o Pck1 a G6pc.32 Yn unol â'r disgwyl ar gyfer genynnau cloc circadian mewn llygod taro allan Bmal1,33 dangosodd ein canlyniadau upregulation cryf o drawsgrifiadau Cry1/Cry2 a rheoleiddiad cryf o Nr1d1 trawsgrifiad ynarennaucKOtmice diabetig o gymharu â rheolyddion diabetig. Gall y canlyniadau gwrthgyferbyniol hyn awgrymu penodoldeb meinwe rheoleiddio gluconeogenesis gan yr elfennau cloc craidd. Yn ddiddorol,arennaudangosodd llygod cKOt ofdiabetig anwythiad cryf o Ppard, y dangoswyd ei fod yn ysgogi mynegiant Pck1 yn ddramatig yn y cyhyrau.34 Yn olaf, mynegiant yr amgodio mRNAPGC1a, cydweithredwr hanfodol FoxO1, ffactor trawsgrifiadol sy'n rheoli mynegiant ensymau gluconegenig yn yr arennau a'r afu, cynyddwyd yn arenau cKOtmice diabetig. Gyda'i gilydd, datgelodd dadansoddiad o drawsgrifiadau arennol fod llygod cKOt diabetig yn arddangos newidiadau sylweddol mewn llwybrau sawl cellog sy'n ymwneud â rheoli gluconeogenesis yn yarena/neu feinweoedd eraill.
Asesiad o fecanweithiau posibl ar gyfer ycircadianclocgall ddylanwadu ar y llwybr glwconegenig yn y diabetigarendatgelodd nifer o nodweddion statws asid-bas gwaed digolledu, gan gynnwys cynnydd mewn ysgarthu wrinol o amoniwm ac asidedd titratable. Roedd yr arsylwadau hyn yn cynnwys data trawsgrifiomeg a ddangosodd ostyngiad mewn lefelau mynegiant amgodio trawsgrifiad NHE3, trawsgludwr sy'n chwarae rhan allweddol mewn trin asid-bas tiwbyn procsimol, ynghyd â chynnydd cydadferol posibl yn y mynegiant o amgodio genyn Atp6v1b1 is-uned HþATPase sy'n ymwneud â secretion Hþ yn y neffron distal. Mae rheolaeth uniongyrchol o fynegiant Nhe3 gan y cloc circadian wedi'i ddangos ar y lefelau trawsgrifio16 a mynegiant protein.35 Felly, gellid ystyried asideiddio mewngellol oherwydd mynegiant NHE3 gostyngol fel achos posibl o gynnydd mewn gluconeogenesis mewn celloedd tiwbyn procsimol o lygod ocKOt. Mae'r canlyniadau hyn yn arwain at ganfyddiadau cyfochrog gan Onishi et al.,36a ddangosodd fod cnociad tiwbyn-benodol o NHE3 yn arwain at fynegiant cynyddol o ensymau glwconegenig yn yr aren. Mae gwella rhan gyffredin o'r llwybr glwconeogenig sy'n cyfyngu ar gyfradd (Pck1 a G6pc) mewn cKOt diabetig micemay yn gwaethygu'r asideiddio mewngellol ymhellach trwy wella gluconeogenesis glutamine, proses metabolig sy'n cynhyrchu ïonau hydrogen. Yn ddiddorol, addaswyd mynegiant Nhe3, Glul, Glud1, a Snat3, yn ogystal â nifer o ffactorau trawsgrifio trawsgrifio, coactivators, neu graiddwasgwyr sy'n llywodraethu trawsgrifio ensymau gluconegenig (Gr, PPard, Nr1d1, Cry1, a Cry2) mewn modd tebyg ynSTZ- a llygod cKOt wedi eu trin â cherbydau. Mae hyn yn awgrymu bod renalgluconeogenesis hefyd yn cael ei wella mewn llygod cKOt sy'n cael eu trin â cherbydau. Mewn cyflyrau nad ydynt yn ddiabetig, gallai absenoldeb hyperglycemia llygod incKOt gael ei esbonio'n gredadwy gan fetaboledd cynyddol y glwcos hwn sydd wedi'i syntheseiddio'n ormodol gan yr holl feinweoedd sy'n metaboleiddio glwcos, gan gynnwys yaren.
Beth yw perthnasedd y canfyddiadau hyn i'r pathogenesisofdiabetesmewn bodau dynol? Mae wedi'i hen sefydlu bod bwydo rhythm yn chwarae rhan bwysig yn y broses o gaethiwo clociau circadian ymylol.37 Cydrannau bwyd (ee, halen uchel,38 diet protein uchel mewn carbohydrad isel,39 a ketogenicdiet40) a ffactorau paracrine/awtocrin a yrrir gan fwyd (e.e. , corticosteroidau41) wedi cael effaith gref ar rythmau circadian yn yaren. Mae nifer o brif grwpiau poblogaeth yn cael eu hamlygu o bryd i'w gilydd neu'n gyson i gymeriant bwyd wedi'i symud neu'n anhrefnus. Er enghraifft, mae hyd at w20 y cant i 25 y cant o weithwyr Gogledd America ac Ewrop yn cyflawni gwaith shifft, sy'n gysylltiedig â phatrwm bwydo wedi'i newid.42 Yr ail grŵp sy'n tyfu'n gyflym ac sydd ag ymddygiad dietegol yr effeithir arno yw pobl sy'n gaeth i'r rhyngrwyd difrifol, sy'n cynrychioli, yn ôl amcangyfrifon cyfredol, 6 y cant i 8 y cant o'r boblogaeth gyffredinol.43 Dangoswyd hefyd bod anhwylderau cwsg,44 clefyd cronig yn yr arennau,45 a rhai meddyginiaethau (ee, cisplatin46) yn amharu'n sylweddol ar rythmau circadian arennol. Felly, efallai y bydd rhywun yn dyfalu y gallai hyperglycemia waethygu ymhellach mewn cyfran sylweddol o gleifion diabetig oherwydd dadreoleiddio clociau circadian mewn meinweoedd ymylol, gan gynnwys cynhenidclociau circadian. Ar y llinellau hyn, mae nifer fawr o astudiaethau wedi dangos cysylltiad cryf rhwng gwaith sifft a’r risg o ddatblygu diabetes (adolygwyd yn flaenorol47). Gyda’i gilydd, mae ein canlyniadau’n darparu cyswllt moleciwlaidd newydd rhwng y system circadian a phathoffisiolegdiabetes.
Gall cistanche atal clefyd yr arennau
DATGUDDIAD
Ni ddatganodd yr holl awduron unrhyw fuddiannau cystadleuol.
DIOLCHIADAU
Cefnogwyd y gwaith hwn gan grant ymchwil Sefydliad Gwyddoniaeth Cenedlaethol y Swistir 310030-188499 (i DF) Mae rhan o'r gwaith hwn wedi'i gyflwyno fel crynodeb i Gyfarfod Blynyddol 2021 Cymdeithas Neffroleg America.
CYFRANIADAU AWDUR
HAIRY, FG a DF gynlluniodd yr astudiaeth; Arbrofion wedi'u perfformio gan CA, GC, DO, YB, ac AG; Dadansoddodd CA, GC, DO, SP, LM, a HAIY y data; CA a HAIY wnaeth y ffigyrau; Ysgrifennodd DF a HAIY y llawysgrif. Cymeradwyodd pob awdur fersiwn derfynol y llawysgrif.
DEUNYDD ATODOL
Ffeil Atodol (PDF)
Ffigur S1. Lliw glas coomassie o broteinau wrin o reolaeth wedi'i drin gan gerbydau (STZ) a llygod cKOt.
Ffigur S2. (A) Masson trichrome staenio oarenadrannau o reolaeth wedi'i drin gan gerbydau neu streptozotocin (STZ) a llygod cKOt.(B) staenio asid cyfnodol-Schiff (PAS) o adrannau'r arennau o reolaeth wedi'i drin gan gerbyd neu streptozotocin (STZ) a llygod cKOt.
Ffigur S3. Dadansoddiad blot Gorllewinol capilari o fynegiant glutamatedehydrogenase 1 (GLUD1; A) a phosphoenolpyruvatecarboxykinase (PCK1; B) ynarennauo reolaeth cerbyd- orstreptozotocin (STZ)-drin a llygod cKOt.
Ffigur S4. Dadansoddiad blot Gorllewinol capilari o fynegiant glutamatedehydrogenase 1 (GLUD1; A) a phosphoenolpyruvatecarboxykinase (PCK1; B) yn yr afu o reolaeth wedi'i drin gan gerbyd- orstreptozotocin (STZ) a llygod cKOt.
Tabl S1. Cemeg plasma mewn rheolaeth wedi'i chwistrellu gan gerbyd neu streptozotocin (STZ) a llygod cKOt. Ffeiliau Atodol (Excel)
Tabl S2. Trawsgrifiad: streptozotocin rheoli (STZ) yn erbyn halwynog wedi'i glustogi â rheolaeth ffosffad (PBS).
Tabl S3. Trawsgrifiad: knockout (KO) streptozotocin (STZ) yn erbyn halwynog byffer ffosffad (PBS).
Tabl S4. Trawsgrifiad: knockout (KO) halwynog byffer ffosffad (PBS) yn erbyn rheoli PBS.
Tabl S5. Trawsgrifiad: knockout (KO) streptozotocin (STZ) yn erbyn rheoli STZ.
Tabl S6. Cyfoethogi ontoleg genynnau (GO) ar gyfer halwynog wedi'i glustogi â ffosffad (PBS) yn erbyn rheolaeth PBS.
Tabl S7. Cyfoethogi ontoleg genynnau (GO) ar gyfer cnocio allan (KO)streptozotocin (STZ) yn erbyn rheoli STZ.
Tabl S8. Trawsgrifiad: rhyngweithiad genoteip-wrth-driniaeth.
Tabl S9. Ontoleg genynnol (GO) cyfoethogi ar gyfer rhyngweithio.
Tabl S10. Ystadegau.
CYFEIRIADAU
1. Vallon V. Cludwyr glwcos yn yarenmewn iechyd ac afiechyd.Pflugers Arch. 2020; 472: 1345-1370.
2. Gerich JE. Rôl yr aren mewn homeostasis glwcos arferol ac yn yr hyperglycemia odiabetesmellitus: goblygiadau therapiwtig. DiabetMed. 2010; 27: 136-142.
3. Mithieux G, Gautier-Stein A, Rajas F, et al. Cyfraniad y coluddyn a'r arennau i lifau glwcos mewn gwahanol statws maethol yn y llygoden fawr. CompBiochem Physiol B Biochem Mol Biol. 2006; 143: 195-200.
4. Gheith O, Farouk N, Nampoory N, et al. Clefyd yr arennau diabetig: gwahaniaeth byd-eang rhwng nifer yr achosion a ffactorau risg. J Ethnopharmacol. 2016; 5:49–56.
5. Firsov D, Bonny O. rhythmau circadian a'r aren. Nat Parch Nephrol.2018; 14:626–635.
6. Ansermet C, Centeno G, Nikolaeva S, et al. Mae'r cynhenidcloc circadianinpodocytes yn rheoli cyfradd hidlo glomerwlaidd. Cynrychiolydd Gwyddonol 2019; 9: 16089.
7. Stow o'r chwith, Richards J, Cheng KY, et al. Mae'r cyfnod protein circadian 1 yn cyfrannu at reoli pwysedd gwaed ac yn rheoleiddio genynnau cludo arennau yn gydlynus. Gorbwysedd. 2012; 59: 1151-1156.
8. Zuber AC, Centeno G, Pradervand S, et al. Mae cloc moleciwlaidd yn ymwneud ag addasiad circadian rhagfynegol o swyddogaeth arennol. Proc Natl Acad Sci U SA. 2009; 106: 16523-16528.
9. Nikolaeva S, Ansermet C, Centeno G, et al. Mae dileu genyn cloc circadian Bmal1 yn benodol i Nephron yn newid y plasma a'r metaboledd arennol ac yn amharu ar y gwarediad cyffuriau. J Am Soc Nephrol.2016;27:2997–3004.
10. Tokonami N, Mordasini D, Pradervand S, et al. Arennol lleolclociau circadianrheoli homeostasis hylif-electrolyt a BP. J Am Soc Nephrol. 2014; 25: 1430-1439.
11. Motohashi H, Tahara Y, Whittaker DS, et al. Mae'r cloc circadian yn cael ei amharu mewn llygod â neffropathi tubulointerstitial a achosir gan adenin.ArennauInt. 2020; 97: 728-740.
12. Charles LE, Gu JK, Fekedulegn D, et al. Cysylltiad rhwng gwaith sifft a chyfradd hidlo glomerwlaidd mewn swyddogion heddlu. J Meddiannu Environ Med.2013;55:1323–1328.
13. Boogaard PJ, Cabo ME. Mwy o ysgarthu albwmin mewn gweithwyr diwydiannol oherwydd gwaith symud yn hytrach nag amlygiad hirfaith i grynodiadau isel o hydrocarbonau clorinedig. Meddiannu Environ Med.1994; 51:638–641.
14. Kim SJ, Kim JW, Cho YS, et al. Dylanwad tarfu circadian sy'n gysylltiedig â golau artiffisial yn y nos ar batrymau meicturition mewn gweithwyr sifft. IntNeurourol J. 2019; 23:258–264.
15. Uhm JY, Kim HR, Kang GH, et al. Y cysylltiad rhwng gwaith sifft a chlefyd cronig yr arennau mewn gweithwyr llafur â llaw gan ddefnyddio data o Arolwg Arholiad Cenedlaethol Iechyd a Maeth Korea (KNHANES2011-2014). Ann Occup Environ Med. 2018; 30:69.
16. Solocinski K, Richards J, All S, et al. Rheoliad trawsgrifio o NHE3 a SGLT1 gan ycloc circadianprotein Per1 mewn celloedd tiwbyn procsimol.Am J Physiol Arennol Physiol. 2015; 309:F933-F942.
17. Wolf G. Rheoleiddio cylchred celloedd mewn neffropathi diabetig. Arennau Int Suppl.2000;77:S59-S66.
18. Papadimitriou A, Silva KC, Peixoto EB, et al. Mae Theobromine yn cynyddu gweithgaredd NAD(þ)/Sirt-1 ac yn amddiffyn yr aren o dan amodau diabetig. Am J Physiol Arennol Physiol. 2015; 308:F209–F225.
19. Perlis M, Ramsey KM, Bass J. Mae'r cloc moleciwlaidd yn fetabolicrheostat. Diabetes Metab Obes. 2015; 17 (cyflenwad 1): 99–105.
20. Ramanathan C, Kathale ND, Liu D, et al. Mae signalau mTOR yn rheoleiddio canolog ac ymylolcloc circadianswyddogaeth. PLoS Genet. 2018;14:e1007369.
21. Sakaguchi M, Isono M, Isshiki K, et al. Mae atal signalau mTOR ârapamycin yn gwanhau hypertroffedd arennol yn y llygod diabetig cynnar.Biochem Biophys Res Commun. 2006; 340: 296-301.
22. Godel M, Hartleben B, Herbach N, et al. Rôl mTOR mewn podocytefunction a neffropathi diabetig mewn bodau dynol a llygod. J Clin Buddsoddi.2011;121:2197–2209.
23. Lenoir O, Jasiek M, Henrique C, et al. Cell endothelaidd a podocyteautophagy synergyddol amddiffyn rhagdiabetes-clomerulosclerosis a achosir. Autophagy. 2015; 11: 1130-1145.
24. Lu Q, Zhou Y, Hao M, et al. Mae'r mTOR yn hyrwyddo straen ocsideiddiol-inducedapoptosis o gelloedd mesangial mewn neffropathi diabetig. ‘Cell Endocrinol’.2018;473:31–43.
25. Chan JC. Penderfynu'n gyflym ar asid titratable wrinol ac amoniwm a gwerthuso rhewi fel dull cadw. ClinBiochem. 1972; 5:94–98.
26. Eisner C, Faulhaber-Walter R, Wang Y, et al. Cyfraniad mawr o gyfrinachedd tiwbaidd i glirio creatinin mewn llygod. Arennau Int. 2010; 77:519–526.
27. Ritchie ME, Phipson B, Wu D, et al. dadansoddiadau mynegiant gwahaniaethol pwerau limma ar gyfer astudiaethau dilyniannu RNA a micro-arae. Asidau Niwcleig Res.2015;43:e47.
28. Yu G, Wang LG, Han Y, et al. proffil clwstwr: pecyn R ar gyfer cymharu themâu biolegol ymhlith clystyrau genynnau. Omeg. 2012; 16: 284-287.
29. Gerich JE, Meyer C, Woerle HJ, et al. Gluconeogenesis arennol: ei bwysigrwydd mewn homeostasis glwcos dynol.DiabetesGofal. 2001; 24: 382-391.
30. Legouis D, Faivre A, Cippà PE, et al. Gluconeogenesis arennol: rôl rhy isel yarenmewn metaboledd glwcos systemig [e tafarn o flaen llaw]. Trawsblaniad Dial Nephrol. Cyhoeddwyd ar-lein Tachwedd 28, 2020. https://doi.org/10.1093/ndt/gfaa302.
31. Zhang EE, Liu Y, Dentin R, et al. Mae cryptochrome yn cyfryngu cylchredeg rheoleiddio signalau cAMP a gluconeogenesis hepatig. Nat Med.2010; 16: 1152-1156.
32. Li X, Xu M, Wang F, et al. Mae rhyngweithio ApoA-IV â NR4A1 a NR1D1 yn atal trawsgrifiad G6Pase a PEPCK: rheoliad derbynnydd niwclear-cyfryngol o gluconeogenesis hepatig mewn llygod a llinell gell hepatocyte dynol. PLoS Un. 2015;10:e0142098.
33. Weger BD, Gobet C, David FPA, et al. Dadansoddiad systematig o fynegiant genynnau afu rhythmig gwahaniaethol wedi'i gyfryngu gan y cloc circadian a rhythmau bwydo. Proc Natl Acad Sci US A.2021;118:e2015803118.
34. Fan W, Waizenegger W, Lin CS, et al. Mae PPARd yn hyrwyddo dygnwch rhedeg trwy gadw glwcos. Cell Metab. 2017; 25: 1186-1193.e1184.
35. Saifur Rohman M, Emoto N, Nonaka H, et al.Cloc circadiangenes yn rheoleiddio mynegiant y cyfnewidydd Na(þ)/H(þ) NHE3 yn yr arennau yn uniongyrchol. Arennau Int. 2005; 67: 1410-1419.
36. Onishi A, Fu Y, Darshi M, et al. Effaith dymchweliad tiwbyn-benodol arennol y cyfnewidydd Na(þ)/H(þ) NHE3 ar lygod diabetig Akita. Am J PhysolRenal Physiol. 2019; 317:F419–F434.
37. Schibler U, Ripperger J, Brown SA. Osgiliaduron circadian ymylol mewnmamaliaid: amser a bwyd. J Biol Rhythmau. 2003; 18:250–260.
38. Cyflymder JS, Hyndman KA, Roth K, et al. Mae sodiwm dietegol uchel yn achosi dyssyncronedd y cloc moleciwlaidd arennol mewn llygod mawr. Am J Physiol RenalPhysiol. 2018; 314:F89–F98.
39. Oishi K, Uchida D, Itoh N. Mae diet isel-carbohydrad, protein uchel yn effeithio ar fynegiant rhythmig genynnau cloc a chylchrediad rheoliadol glwconegenig ym meinweoedd ymylol y llygoden. Cronobiol Cyf.2012; 29:799–809.
40. Oishi K, Uchida D, Ohkura N, et al. Deiet cetogenig yn amharu ar ycircadianclocac yn cynyddu risg hypofibrinolytig drwy ysgogi mynegiant o atalydd actifaduplasminogen-1. Arterioscler Thromb Fasc Biol. 2009; 29: 1571-1577.
41. Sugino M, Furukawa K, Koinuma S, et al. Hyfforddiant gwahaniaethol clociau perifferol yn y llygoden fawr trwy glucocorticoid a bwydo. Endocrinoleg.2012;153:2277–2286.
42. Souza RV, Sarmento RA, de Almeida JC, et al. Effaith gwaith sifft ar arferion bwyta: adolygiad systematig. Scand J Gwaith Iechyd yr Amgylchedd. 2019; 45:7-21.
43. Kim Y, Parc JY, Kim SB, et al. Effeithiau caethiwed i'r rhyngrwyd ar ffordd o fyw ac ymddygiad dietegol pobl ifanc Corea. Ymarfer Nutr Res.2010;4:51–57.
44. Canales MT, Holzworth M, Bozorgmehri S, et al. Mynegiant genyn cloc yn cael ei newid mewn cyn-filwyr sydd ag apnoea cwsg. Genomeg Ffisegol. 2019; 51:77–82.
45. Egstrand S, Olgaard K, Lewin E. rhythmau circadian o metaboledd mwynauin clefyd cronig yn yr arennau-anhwylder esgyrn mwynau. Curr Opin NephrolHypertens. 2020; 29: 367-377.
46. Cao BB, Li D, Xing X, et al. Effaith cisplatin ar y cloc genesexpression yn yr afu, y galon, aaren. Biochem Biophys Res Commun.2018;501:593–597.
47. Schilperoort M, Rensen PCN, Kooijman S. Amser ar gyfer strategaethau newydd i liniaru risg cardiometabolig mewn gweithwyr sifft. Tueddiadau Endocrinol Metab.2020;31:952–964.