《European Journal of Pharmacology》：Tadalafil protects against renal fibrosis after ischemia-reperfusion injury by inhibiting Akt/NF-κB signaling pathway
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本研究评估了Tadalafil对小鼠单侧缺血再灌注损伤后肾纤维化的治疗效果，发现其能减少细胞外基质沉积和炎症细胞浸润，改善肾功能，机制涉及抑制Akt/NF-κB信号通路，为PDE5抑制剂治疗肾纤维化提供新思路。
庄莉|刘阿璐|钱爱军|冯文斌|杨建琴|田雪|赵正刚|周素珍|赵艾伦·子健|穆云平|李芳红
中国广州广东工业大学生物医学与药学科学院
摘要
肾纤维化是慢性肾脏疾病的常见特征，其过程复杂且具有动态性，涉及炎症细胞的浸润、细胞外基质的异常形成和沉积以及肾脏固有细胞的损伤。肾纤维化可导致终末期肾病，但开发抗纤维化药物仍然是一个重大挑战。磷酸二酯酶5抑制剂具有抗凋亡和抗氧化特性，使其成为治疗缺血-再灌注损伤的有希望的候选药物。然而，目前尚无磷酸二酯酶5抑制剂被批准用于肾病治疗。本研究评估了长效磷酸二酯酶5抑制剂他达拉非在单侧肾缺血-再灌注损伤小鼠模型中的治疗效果。小鼠首先经历45分钟的肾缺血，随后进行再灌注，并被随机分为两组：一组通过口服给予他达拉非（1 mg/kg/天或3 mg/kg/天），另一组接受安慰剂。治疗在损伤后2小时开始，持续11天。结果表明，他达拉非能够减少过量的细胞外基质沉积和炎症细胞浸润，同时改善肾组织结构损伤和肾小球滤过功能。此外，他达拉非显著抑制了由血管紧张素II诱导的肾小球系膜细胞增殖和活化。机制上，他达拉非通过抑制蛋白激酶B（Akt）/核因子κB（NF-κB）信号通路来发挥其对肾纤维化的治疗效果。
引言
慢性肾脏病（CKD）是一个严重的全球公共卫生问题，其特征是肾功能下降和持续的肾纤维化，最终导致肾组织破坏。据估计，全球约有8.5亿人患有CKD，占全球人口的10-14%（Jager等人，2019年）。CKD与多种并发症相关，如贫血、高血压、心血管疾病和脑血管疾病，这些并发症对患者的生活质量有显著影响（Collaboration，2020年；Kuznik等人，2013年）。目前，CKD的唯一有效治疗方法是透析或肾移植（Liyanage等人，2015年；Mortality & Causes of Death，2015年）。
肾纤维化是终末期肾病（ESRD）的常见病理特征，由CKD相关的肾功能逐渐下降引起。其主要表现为细胞外基质（ECM）的过度积累，导致瘢痕形成，通常伴有肾小球硬化、肾小管萎缩、间质慢性炎症和纤维化。肾小球毛细血管内含有肾小球系膜组织，由系膜细胞和系膜基质组成。当系膜细胞被激活时，会分化为α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）阳性的肌成纤维细胞样细胞，这些细胞能够合成和分泌ECM，从而扩大系膜基质并促进肾小球硬化。此外，系膜细胞还能产生促炎因子和促纤维化介质（Gómez-Guerrero C等人，2005年；Schlondorff和Banas，2009年）。
蛋白激酶B（Akt）是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，在调节多种细胞功能中起关键作用，包括代谢、生长和增殖（Chen等人，2016年）。核因子κB（NF-κB）通路是先天免疫反应的主要组成部分，抑制NF-κB已被证明是减轻炎症和延缓肾病进展的有效策略（Sanz等人，2010年）。Akt被激活后可以磷酸化IκB激酶α，从而影响NF-κB信号传导和基因表达，这使其在肾纤维化中发挥作用（Lan和Du，2015年）。
磷酸二酯酶5（PDE5）是一种多结构域酶，特异性水解环鸟苷单磷酸（cGMP）。在肾脏结构中，PDE5在肾血管、肾小球、髓质集合管和皮质肾小管中大量表达（Sohotnik等人，2013年）。纤维化与一氧化氮水平降低有关，进而导致细胞内cGMP水平下降。因此，提高cGMP水平可能对多个器官产生抗纤维化作用（Wang等人，2006年）。通过刺激或激活可溶性鸟苷环化酶或抑制PDE5可以调节cGMP水平。他达拉非作为一种PDE5抑制剂，已被批准用于治疗勃起功能障碍、肺动脉高压和良性前列腺增生（Arif和Poon，2011年；Gong等人，2017年）。此外，研究表明PDE5抑制剂可以减少促炎因子、增加抗氧化水平并促进肾脏中cGMP的生成（Zahran等人，2019年）。
本研究使用单侧缺血-再灌注损伤（UIRI）小鼠模型，这是一种成熟的模型，可展示从急性肾损伤到CKD的转变过程，并以明显的间质纤维化为特征。本研究旨在探讨他达拉非对系膜细胞活化、缺血-再灌注损伤引起的炎症和肾纤维化的影响，并阐明涉及Akt/NF-κB信号通路的潜在机制。
化学物质和试剂
血管紧张素II（Ang II，HY-13948）从MedChemexpress（MCE）购买（纯度>99.96%；美国）。他达拉非（CAS：171596-29-5，纯度≥98%）由中国WuXi AppTec公司合成。针对α-平滑肌肌动蛋白（#19245）、纤维连接蛋白（FN，#ab2413）、磷酸化NF-κB p65（P-p65，#3033S）、NF-κB p65（#8242）、磷酸化Akt（P-Akt，#4060S）、胶原蛋白1（COL 1，#91144S）、波形蛋白（#5741S）和GAPDH（#2118S）的一抗来自Cell Signaling Technology公司（Sousa等人）。
他达拉非可保护肾脏免受缺血-再灌注损伤引起的纤维化
肾缺血-再灌注损伤会导致肾组织代谢、结构和功能的破坏，最终发展为纤维化。使用HE和PAS染色的组织学检查显示，与对照组相比，UIRI小鼠表现出肾小管扩张、肾小球萎缩、肾小球基底膜增厚以及显著的炎症细胞浸润，这与现有文献一致。我们的研究结果表明，他达拉非治疗...
讨论
纤维化是导致各种CKD患者出现终末期肾病（ESRD）和肾衰竭的主要病理因素（Liu，2011年）。在大多数情况下，由于肾脏的再生能力有限，肾纤维化是不可逆的。因此，逆转纤维化可能对预防和治疗CKD及ESRD具有重要意义（Chatziantoniou和Dussaule，2005年；Djudjaj和Boor，2019年）。然而，这一领域的进展受到限制，主要是由于肾纤维化的复杂发病机制...
CRediT作者贡献声明
庄莉：撰写初稿、数据可视化、实验设计、数据分析。
刘阿璐：数据分析、数据管理。
钱爱军：数据可视化、实验设计。
冯文斌：资源准备、实验设计。
杨建琴：资源准备、实验设计。
田雪：资源准备、实验设计。
赵正刚：结果验证、项目管理。
周素珍：结果验证、项目管理。
赵艾伦·子健：资金筹集、概念构思。
穆云平：撰写、审稿与编辑、资金管理
动物实验
本研究遵循ARRIVE指南进行。所有动物实验程序均获得广东药科大学实验动物中心的批准（gdpulacspf2017027）。
资助
本研究得到了国家自然科学基金（82100064）、非传染性疾病-国家科技重大专项（2023ZD0506900）、广东省基础与应用基础研究基金（2024A1515140101）以及广州市科技计划（2023B03J1291）的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢实验室团队的技术支持。
