Тестостерон индуцирует гибель клеток канальцевого эпителия в почках и провоцирует развитие уролитиаза

Тестостерон индуцирует апоптоз и некроз клеток канальцевого эпителия, воздействуя на сигнальный путь HIF-1α/BNIP3. К такому заключению пришли специалисты из Университета Фудань в Шанхае. Этот факт свидетельствует о том, что андроген может играть ключевую роль в развитии мочекаменной болезни.

Нефролитиаз — распространенное урологическое заболевание, поражающее практически все возрастные группы населения. Среди мужчин нефролитиаз встречается в 2-3 раза чаще, чем среди женщин. Полагают, что неравенство в заболеваемости связано с более высоким уровнем тестостерона у мужчин.

Поврежедения эпителия почечных канальцев — один из патофизиологических механизмов, лежащий в основе развития нефролитиаза. Гибель клеток приводит к высвобождению многочисленных мембранных везикул, которые становятся субстратом для первичной нуклеации кристаллов. Однако, каким образом тестостерон может способствовать апоптозу и некрозу клеток канальцевого эпителия, пока остается неясным.

Важную роль в процессе программируемой клеточной смерти играют белки семейства BCL-2. BNIP3 является атипичным представителем проапоптозных белков “ВНЗ-only” семейства BCL-2. Клеточная смерть, вызванная BNIP3, происходит без участия каспаз и имеет несколько признаков некроза. Как и многие другие проапоптозные белки, BNIP3 может образовывать гетеродимер с антиапоптозными представителями семейства BCL-2. Однако, в отличие от других “ВНЗ-only” белков, ассоциация происходит без участия ВНЗ домена, а за счет взаимодействия трансмембранных сегментов. Исследования показали, что BNIP3 дифференциально экспрессируется при нескольких типах рака. Также он вызывает гибель клеток при воздействии токсинов, включая цианиды и кобальт.

Известно, что почки пациентов с идиопатическими камнями в большей степени подвержены окислительным повреждениям в результате экскреции кальция/оксалатов/фосфатов с мочой и снижения выработки ингибиторов кристаллизации солей или в связи с сопутствующими заболеваниями (такими как гипертония, атеросклероз и острая почечная недостаточность). Следовательно, гипоксия тканей также может быть связана с образованием почечных камней.

Фактор-1α, индуцируемый гипоксией (HIF-1α), является ключевым регулятором в развитии транскрипционного ответа на гипоксическое воздействие. Впервые он был описан Semenza в 1992 году. HIF-1α накапливается в условиях гипоксии и, объединяясь с субъединицей HIF-1β, образует транскрипционный белок HIF-1. Этот белок проникает в ядро клетки и связывается с особыми последовательностями ДНК в генах, экспрессия которых индуцируется гипоксией. Увеличение уровня HIF-1 приводит в том числе к повышению экспрессии генов, связанных с апоптозом, ангиогенезом и метастазированием опухолей. Считается, что HIF-1α может регулировать экспрессию BNIP3 при повреждении клеток.

Целью исследования китайских специалистов было выяснить, может ли тестостерон вызывать апоптоз и некроз клеток канальцевого эпителия (ККЭ), воздействуя на путь HIF-1α/BNIP3.

Эксперимент состоял из 3 частей. В первой части авторы сравнили уровень тестостерона в сыворотке крови здоровых мужчин и женщин с уровнями тестостерона пациентов с нефролитиазом.

Вторая часть исследования проводилась на лабораторных мышах. Животные были разделены на 5 групп: здоровая группа мужского пола, здоровая группа женского пола, мужская группа с моделью нефролитиаза, женская группа с моделью нефролитиаза, кастрированная группа с моделью нефролитиаза. Нефролитиаз воспроизводился с помощью внутрибрюшинных инъекций глиоксиловой кислоты. После умерщвления мышей отложения кальция в почках выявляли путем окрашивания по Ван Коссу. Уровни белков, связанных с апоптозом, определяли с помощью вестерн-блоттинга. Для оценки митохондриального потенциала (ΔΨm) использовали окрашивание JC-1 и проточную цитометрию.

Третья часть исследования проводилась in vitro. Клеточные линии HK-2 (ККЭ человека) и TCMK-1 (ККЭ мышей) культивировали в присутствии разных доз тестостерона, а также с добавлением ингибиторов HIF-1α и HIF-1β, чтобы определить влияние фактора 1α на экспрессию BNIP3. Кроме того, взаимодействие между HIF-1α и BNIP3 определяли с помощью анализа ChIP.

Результаты исследования показали следующее:

1. У пациентов с нефролитиазом мужского и женского пола уровень тестостерона был заметно выше, чем у здоровых добровольцев.
2. У самцов мышей обнаруживалось больше отложений кальциевых солей в почках, чем у самок и кастрированных мышей.
3. Вне зависимости от дозы тестостерон индуцировал апоптоз и некроз ККЭ и увеличивал экспрессию BNIP3.
4. Ингибирование HIF-1α приводило к значительному снижению экспрессии BNIP3 и защищало ККЭ от индуцированного тестостероном апоптоза и некроза. Однако ингибирование HIF-2α не влияло на экспрессию BNIP3 или апоптоз или некроз ККЭ.

Авторы сделали вывод, что тестостерон индуцирует гибель ККЭ через активацию HIF-1α/BNIP3.

Работа была опубликована в Journal of Translational Medicine.

Источник: J Transl Med. 2019 Feb 28;17(1):62. doi: 10.1186/s12967-019-1821-7.