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线粒体治疗或可预防并治疗肾脏疾病|京智康

字号+ 作者: Don 来源:医脉通肾内频道 2022-01-12 我要评论

2021年12月,美国专家整理了现有证据,认为外源性线粒体或可帮助医师防治AKI。同时,也有其他学者认为线粒体治疗方案,也适用于CKD。

 

导读

肾缺血再灌注损伤(IRI)是导致急性肾损伤(AKI)的主要原因,大出血、造影剂、外伤等情况都会引起IRI,继而引起AKI。有研究表明,造成IRI的核心机制为线粒体损伤。有趣的是,线粒体可被各种哺乳动物的细胞吸收,外源性(移植)线粒体已在动物模型中被证实可以防治因IRI引起的AKI¹。此外,有部分研究表明,线粒体损伤与慢性肾脏病(CKD)相关,以线粒体为靶点的PGC-1α激活剂或可改善CKD患者的肾功能²。
 
2021年12月,美国专家整理了现有证据,认为外源性线粒体或可帮助医师防治AKI。同时,也有其他学者认为线粒体治疗方案,也适用于CKD。

 

 
线粒体是真核生物进行氧化代谢的细胞器,是糖类、脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所。血液供给对于维持组织细胞内线粒体的活性至关重要。缺血可导致线粒体体内复合物活性降低,减少腺苷三磷酸(ATP)生成,从而影响细胞活性¹。
 
在肾脏,近端小管(PTs)处的线粒体密度最高,并且PTs处的上皮细胞在进行液体和溶质运输时严重依赖ATP。因此,ATP生成不足会降低肾脏细胞的功能¹。
 
缺血不仅仅影响肾脏细胞的功能,还会影响线粒体的结构。超微结构分析表明,缺血15分钟后,再进行灌注,细胞内的线粒体会肿胀,甚至破碎。若持续灌注持续几分钟后,线粒体会发生不可逆的结构性损伤,导致细胞色素C以及线粒体染色体的释放,进而引起细胞凋亡¹。
 
以上现象不仅仅出现于肾脏,在AKI小鼠模型中,脾脏、肝脏细胞中的线粒体也会因缺血导致损伤。然而,线粒体可被人体和动物细胞吸收。这意味着,如果线粒体出现了不可逆的损伤,医护人员或可注射外源性线粒体,针对性防治相关急性器官损伤¹。
 

此外,线粒体异常与CKD和肾脏肿瘤也相关。线粒体畸形、线粒体DNA减少、ATP生成减少与糖尿病肾病的发生和发展相关。并且,有证据表明,CKD患者的肾脏细胞中存在代谢失调。所以,以线粒体为靶点的治疗或可有助于CKD患者²。

 
 

近年来一些临床前和临床研究已经证实外源性线粒体可以治疗IRI,并预防AKI。例如,在猪和大鼠模型中,外源性线粒体可以保护肾脏免受IRI的损伤,改善肾功能。

 

在猪模型中,Doulamis等人发现,注射线粒体可显著保护肾脏因缺血发生的损伤,改善肾功能,减少肾组织损伤,降低PTs坏死,降低肾脏白细胞介素(IL)-6的水平。此外,注射线粒体可使大鼠在再灌注后的12-72小时内,肌酐和尿素氮水平显著降低。然而,在1周后,线粒体组和对照组的肌酐和尿素氮水平相似。

 

总的来说,以上两组试验证明,直接注射线粒体可显著保护肾脏免受IRI,还能使上皮细胞的增殖能力提高,帮助肾脏组织的修复。

 

 

PGC-1α是线粒体的主要调节因子,可以协调转录,有助于线粒体的生长,可使线粒体适当的产生更多能量。目前,PGC-1α激活剂(可增加PGC-1α的表达)在合并糖尿病的CKD模型中探讨最多,而其他类型的CKD也有探讨。

 

糖尿病肾病是以蛋白尿和系膜细胞外基质积聚为主要特征的疾病。动物模型试验与细胞试验表明,PGC-1α激活剂具有潜在的治疗价值。因为,无论试验模型是1型糖尿病还是2型糖尿病,PGC-1α激活剂均可保护肾脏。然而,PGC-1α激活剂并非“完美”。虽然,PGC-1α的表达增多会有益于管状细胞,但是,PGC-1α表达过多会对足细胞产生不良影响,可导致塌陷性肾小球病。这意味PGC-1α激活剂若需运用于临床,则需解决好靶向问题。

 

对于未合并糖尿病的CKD小鼠模型而言,肾脏中PGC-1α表达水平与肾小球滤过率呈正相关,与肾脏纤维化程度呈负相关。以人体肾细胞为对象的体外试验也有类似结果。在PGC-1α水平较低的人体肾脏细胞中,会出现脂质积累和脂肪酸β-氧化(FAO)酶水平降低的情况。事实上,FAO酶水平与肾纤维化呈负相关关系。因此,PGC-1α激活剂或许也可以治疗肾脏纤维化的CKD患者。
 

2017年,有关注射线粒体的首次临床研究细节被公布。该研究的参与者为5例运动功能减退或心肌运动能力下降的儿童患者。研究人员从患者自体的腹直肌中分离出线粒体,并以1×10⁸±1×10⁵和1×10⁷±1×10⁴/0.1ml的剂量进行注射。最后,5例患者中有4例患者的心室功能得到改善,不再需要体外机械的辅助。

 

此外,经动物模型证实,线粒体疗法对于肝脏和肺都有一定保护作用。

 

总的来说,目前的证据表明,线粒体疗法或可治疗急慢性肾脏疾病。或许在不远的未来,注射线粒体可以有效防治AKI,而PGC-1α激活剂则可治疗部分CKD患者。

 

 
 
 
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