Введение
В последние годы заболеваемость хронической болезнью почек растет угрожающими темпами. Если эта тенденция сохранится, то не только у бедных, но даже и у богатых стран не хватит ресурсов для адекватного лечения этого заболевания [1]. Хотя почка обладает способностью к регенерации и восстановлению после острого и хронического повреждения, часто патологический процесс приобретает необратимый характер, что приводит к кратковременному почечному коллапсу, требующему диализа или почечной трансплантации [2]. В целом через 10–15 лет после постановки диагноза прогрессирующей нефропатии у 30–40% людей развивается значительная почечная недостаточность [3]. По оценкам, в настоящее время от 1 до 2 млн человек лечат заместительной почечной терапией (ЗПТ) [3–5], причем более 90% этих пациентов живут в развитых странах, т.к. доступность ЗПТ в развивающихся странах ограничена, а в слаборазвитых странах невелика или отсутствует вследствие того, что ЗПТ представляет собой дорогостоящую нагрузку на национальные бюджеты здравоохранения [3].
Одной из основных причин развития почечной недостаточности является диабетическая нефропатия (ДН), которая развивается примерно у 20–40% пациентов с диабетом [6]. Точная причина ДН неизвестна, однако установлено, что ее развитию способствуют высокий уровень глюкозы в крови, дислипидемия, артериальная гипертензия и протеинурия [7]. Все это стимулирует продукцию различных факторов роста/цитокинов и активных форм кислорода (АФК), которые вызывают повреждение подоцитов и воспаление интерстиция. В результате этих событий происходит избыточное осаждение белков внеклеточного матрикса (ВКМ) и развитие гломерулосклероза, что в конечном итоге приводит к дисфункции клубочков и почечной недостаточности [7, 8].
Фиброз почек при ДН характеризуется непрерывным осаждением ВКМ-белков – коллагена, фибронектина и ламинина в мезангиальном матриксе, клубочковых базальных мембранах и тубулоинтерстиции [9]. Известно, что даже после контроля гипергликемии у пациентов с диабетом может продолжаться развитие клубочкового и тубулоинтерстициального фиброза [10]. Эти данные свидетельствуют о том, что эпигенетика может играть существенную роль в патобиологии ДН [11].
Роль фиброза почек при ДН
Избыточное накопление ВКМ-белков является отличительной чертой ДН [9, 12]. Это подтверждается наблюдениями, демонстрирующими осаждение в повышенных количествах коллагенов, фибронектина и ламинина в клубочковой базальной мембране и мезангиальном ВКМ уже на ранних стадиях ДН (микроальбуминурия), что приводит к развитию диабетического диффузного гломерулосклероза [9, 13–15]. На стадиях выраженной нефропатии осаждение коллагенов I и III типов сильно возрастает [16, 17]. Кроме того, продемонстрировано повышение содержания коллагена IV типа в сыворотке и моче на ранних и поздних стадиях ДН [18–20]. Таким образом, накопление белков ВКМ при ДН происходит на протяжении всего процесса почечного фиброза.
TGF-β1 (Transforming growth factor beta), цитокин широкого спектра действия [21, 22], индуцируемый гипергликемией, конечными продуктами усиленного гликозилирования, митоген-активируемой протеинкиназой и протеинкиназой C [23], играет решающую роль в прогрессировании гипертрофии клубочков и избыточном осаждении матричных белков при ДН [24, 25]. Индуцируемое гиперликемией увеличение осаждения матричных белков, приводящее к гломерулосклерозу, связано с повышенной экспрессией и активацией TGF-β1 в клубочковых клетках, подоцитах [26] и мезангиальных клетках [27]. Кроме того, TGF-β1 может также стимулировать действие альфа-актин гладких мышц (α-SMA – α-smooth muscle actin), экспрессию коллагена I типа и гипертрофию клеток [28, 29]. Другой цитокин, фактор роста соединительной ткани CTGF (connective tissue growth factor), также является весьма важным профибротическим фактором роста, участвующим как в TGF-β-зависимых, так и в TGF-β-независимых фибротических процессах [30–32]. Было показано, что профибротическое действие TGF-β1 может быть блокировано антисмысловыми олигонуклеотидами CTGF [33]. Также установлено, что активация CTGF может увеличивать экспрессию фибронектина и коллагенов IV, III и I, а также способствовать осаждению и скоплению белков ВКМ [34, 35].
По сообщениям, активированные миофибробласты – это основные эффекторные клетки при ДН, а их число коррелирует с избыточным осаждением белков ВКМ [36]. Однако точные механизмы их возникновения и активации в фиброзных почках остаются неясными. Исследования P. Galichon и А. Hertig [37] показали, что в процессе почечного фиброза миофибробласты могут возникать из трубчатых эпителиальных клеток через эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП). Обычно принято считать, что трансформация нарушенных трубчатых эпителиальных клеток в мезенхимальные является наиболее вероятным механизмом, связанным с развитием фиброза при ДН [36]. Как in vitro-, так и in vivo-исследования показали, что ЭМП может быть инициирован рядом агентов, стимулирующих процессы, в которых основным участником является профибротический элемент – TGF-β1 [38, 39].
ДН и метаболическая память
Известно, что у пациентов с диабетом, которые ранее имели высокие уровни глюкозы, несмотря на достижение в последующем гликемического контроля, продолжают развиваться диабетические осложнения, в т.ч. и ДН. Это явление получило название «метаболическая память». Так, в исследовании DCCT (Diabetes Control and Complications Trial) сравнивали два режима инсулиновой терапии пациентов с диабетом 1 типа – обычный и интенсивный. Оказалось, что интенсивный режим инсулинотерапии в большей степени снижает частоту или тяжесть ДН, периферической невро- и ретинопатии по сравнению с обычным режимом [40]. Впоследствии наблюдение за когортой пациентов DCCT было продолжено, но уже в другом исследовании, названном EDIC (Epidemiology of Diabetes Interventions and Complications). Участники EDIC обследовались ежегодно в течение 8 лет. Было установлено, что пациенты, которые поддерживали строгий контроль гликемии в исследовании DCCT, имели лучший прогноз в отношении отсрочки развития ДН. Кроме того, прогрессирование ДН у них было гораздо менее агрессивным, чем у пациентов обычной группы, хотя уровни гликозилированного гемоглобина существенно не различались в этих группах во время фазы EDIC [41]. Эти результаты нашли подтверждение в работе G. Schernthaner [42], где пациенты с сахарным диабетом (СД) 2 типа, находившиеся под интенсивным контролем гликемии, демонстрировали долгосрочные полезные эффекты в виде уменьшения как макро-, так и микрососудистых осложнений, что было объяснено влиянием «наследственных факторов» [42].
Концепция «метаболическая память» получила дополнительную поддержку в исследованиях, выполненных на экспериментальных моделях животных. Например, S. Li et al. [43] показали, что сосудистые гладкомышечные клетки, взятые из аорты мышей линии db/db (СД 2 типа), демонстрировали повышенные провоспалительные реакции по сравнению с контрольными недиабетическими мышами (db/+). Аналогичным образом крысы с СД 1 типа, которые имели гипергликемию в течение нескольких недель до индуцирования нормогликемии, показали прогрессирование ДН [44]. Схожие данные получены на диабетических крысах: несмотря на трансплантацию клеток островков Лангерганса, которая восстановила нормогликемию у экспериментальных животных после 6 недель диабета, прогрессирование диабетической ретинопатии у них продолжилось [45]. Приведенные наблюдения свидетельствуют о ключевой роли метаболической памяти в развитии диабетических осложнений, что требует проведения более глубоких и интенсивных исследований для определения молекулярных механизмов, лежащих в основе данного процесса. Кроме того, эти свидетельства дают основание предполагать, что эпигенетические факторы могут влиять на патобиологию метаболической памяти и диабетических осложнений.
Эпигенетика и модификации гистонов
Термин «эпигенетика», первоначально предложенный К. Уоддингтоном [46], означал «изучение причинных механизмов реализации генома (генов) в фенотип». Впоследствии разными исследователями было предложено много других определений, суть которых сводится к тому, что эпигеном, который представляет собой совокупность эпигенетических маркеров, действует как мост между генетикой и окружающей средой, а эпигенетический код модифицирует экспрессию генов для определения конечного фенотипа без изменений в последовательностях ДНК [47]. Эпигенетические модификации могут изменять фенотип болезни, непосредственно влияя на ген-мишень как ответ на сигналы окружающей среды и патологические состояния, такие как диета, физические упражнения, токсины, окислительный стресс, воспаление и метаболические изменения [48]. Эпигенетические изменения гена (генов) оказывают большое влияние на формирование и развитие эмбриона, инактивацию Х-хромосом, геномный импринтинг, дифференциацию и идентичность клеток, стабильное наследование экспрессии генов, функцию иммунных клеток, пластичность стволовых клеток и клеточные ответы на сигналы окружающей среды [49, 50]. Модификации гистонов и метилирование ДНК наряду с некодирующими РНК, в совокупности известные как эпигенетические модификации, содержат эпигенетическую информацию, необходимую для стабильного наследования прототипов экспрессии генов в дифференцированных клетках [50]. Недавние исследования показали, что эпигенетические механизмы играют значительную роль в патобиологии СД и ДН.
Посттрансляционные модификации гистонов являются важной частью эпигенома, который поддерживает нормальные клеточные транскрипционные структуры [51]. Модификации гистонов, такие как ацетилирование лизина (Kac), метилирование лизина (Kme) и убиквитинирование лизина, а также фосфорилирование треонина и серина и метилирование аргинина, происходят в основном в аминоконцевых хвостах гистонов, легко доступных для ковалентных посттрансляционных модификаций [52]. В результате изменяется структура хроматина, что в свою очередь приводит к активации или подавлению таргентных генов вследствие модулирования связывания транскрипционных агентов с их соответствующими промоторными элементами ядра [53]. Недавно сообщалось, что модификации гистонов, особенно такие, как ацетилирование и метилирование гистонов, могут играть важную роль в патобиологии ДН.
Ацетилирование гистонов. Ацетилирование N-концевых хвостов гистонов H3K и H4K cчитается обратимым динамическим процессом [54]. Как правило, ацетилирование гистонов по лизину (например, H3K14ac, H3K9ac и H4K5ac) в области промоторов генов ведет к стимулированию транскрипции генов, тогда как удаление ацетилирования – к ингибированию [55]. Уровни ацетилирования гистонов определяются как гистонацетилтрансферазами HATs (histone acetyltransferases), так и гистондезацетилазами HDACs (histone deacetylases). Так, гистоновая ацетилтрансфераза p300/CBP, катализирующая реакцию ацетилирования лизина, является маркером хроматина, который приводит к активации гена. В то же время HDACs модулируют удаление ацетилирования и действуют как репрессоры транскрипции гена [50]. Кроме того, HDACs можно разделить на четыре класса в зависимости от сходства их последовательностей и кофакторных взаимодействий: класс I (HDACs 1, 2, 3 и 8) – ядерные ферменты, широко экспрессированные в разных типах тканей; класс II (HDACs 4, 5, 6,7, 9 и 10) и класс IV (HDAC 11), расположенные главным образом в цитоплазме, экспрессируются в определенных тканях; класс III охватывает семейство сиртуинов (SIRT1-7) [56, 57]. Экспрессия различных членов семейства HDACs варьируется от ткани к ткани и проявляет различные биологические свойства. Во взрослых почках экспрессированы все члены классов I и II HDAC [57].
Метилирование гистонов. В отличие от ацетилирования метилирование гистонов более стабильно и продолжительно [53], а также происходит как на аргининовых, так и на лизиновых остатках, которые могут быть моно-, ди- или триметилированными. Гистоновое метилирование в зависимости от модифицированного остатка может проявляться в виде репрессии или активации гена [58]. Как правило, H3K36me2/3, H3K4me1/2/3 и H3K79me2 имеют отношение к активации транскрипции гена, в то время как H3K9me2/3, H3K27me3 и H4K20me3 рассматриваются как репрессивные маркеры хроматина [59]. Несмотря на относительную стабильность, метилирование гистонов можно динамически модифицировать посредством согласованного действия гистонметилтрансфераз HМТs (histone methyltransferases) и гистондеметилаз HDMs (histone demethylases) [60]. В результате варьирования особенностей многочисленных HDMs в настоящее время изучается их потенциальная роль в развитии различных заболеваний.
Модификации гистонов участвуют в прогрессировании ДН
Существующие данные показывают, что эпигенетическая модификация гистонов играет важную роль в модулировании экспрессии генов почки при диабетических состояниях. В in vitro-, а также in vivo-исследованиях, связанных с диабетом, продемонстрировано изменение конфигурации метилирования и ацетилирования гистонов по лизину наряду с рекрутированием HATs/HDAC или HMTs на промоторы генов [11, 53, 61, 62]. Так, гиперацетилирование гистонов и повышенный уровень H3K4me были ассоциированы с модификацией экспрессии гена инсулина в ответ на изменение уровня глюкозы, которые коррелировали с [63, 64]. Сообщалось, что нокдаун гена гистоновой деметилазы Jhdm2a, которая деметилирует H3K9me2, приводит к ожирению и гиперлипидемии, что указывает на важную роль модификаций гистонов при СД [65]. Было обнаружено, что моноциты пациентов с СД 1 и СД 2 типов имеют повышенные уровни H3K9/14Ac наряду с рекрутированием HAT p300/CBP на промоторы воспалительных генов TNF-α (tumor necrosis factor-α) и COX-2 (cyclooxygenase-2), что способствовало усилению экспрессии этих воспалительных генов [66]. Сообщалось также, что в ответ на TGF-β1 почечные мезангиальные клетки индуцировали транскрипцию фиброзных генов, а на высокую концентрацию глюкозы повышали уровень активных хроматиновых меток (H3K4me1/2/3, H3K9/14Ac) и снижали уровень репрессивных маркеров (H3K9me2/me3) в промоторах этих генов наряду с оккупированием промоторов фиброзных генов гистон-лизин-ацетилтрансферазой (p300/CBP) и гистон-лизин-метилтрансферазой (SET7) [67, 68]. С другой стороны, эти эффекты существенно отменялись с помощью HAT-доменных мутаций глушения гена p300/CBP или SET7/9.
Исследования на животных моделях также продемонстрировали наличие эпигенетических модификаций гистонов при ДН. Так, были описаны глобальные изменения гистонов, ассоциированные с транскрипцией фиброзных генов, имеющих отношение к ДН [49]. У мышей с СД 1 типа индуцированный СД рост ацетилирования гистонов и активности HAT, а также обогащение промоторов фиброзных генов гистонами H3K9/14Ac и HAT p300/CBP способствовали активации экспрессии фиброзных генов, которые были в значительной степени угнетены в результате терапии с использованием C66 – нового куркуминового аналога [69]. В этих исследованиях подчеркивается решающая роль, которую играют эпигенетические модификации гистонов в патогенезе диабетической болезни почек. Лучшее понимание этих вариаций ацетилирования и метилирования остатков лизина гистонов может помочь в идентификации новых биомаркеров и терапевтических мишеней для ДН.
Модификации гистонов участвуют в почечном фиброзе
Ключевым элементом ДН служит избыточное накопление в почках ВКМ-белков – фибронектина, коллагенов и ламинина [70]. В связи с этим получены веские доказательства того, что почечный фиброз стимулируется TGF-β1, который в свою очередь играет важную роль в инициировании ЭMП и накоплении белков ВКМ [23, 71, 72]. Исследования также показали, что в этих процессах принимают участие и гистоновые модификации, оказывая влияние на экспрессию и регуляцию сигнальных путей, которые опосредуют почечный фиброз при ДН.
Модификации гистонов способствуют экспрессии профибротических факторов
Профибротические цитокины, в частности ингибитор активатора плазминогена 1 – PAI-1 (plasminogen activator ingbitor-1), фактор роста соединительной ткани CTGF (connective tissue growth factor) и p21, играют существенную роль в прогрессировании избыточного осаждения ВКМ-белков при ДН. Многие исследования показали, что экспрессия профибротических цитокинов регулируется изменениями гистонов при диабетических состояниях. Так, в культивированных мезангиальных клетках крысы высокая концентрация глюкозы и TGF-β1 индуцировали повышение активных меток Kme (H3K4me1, 2 и 3) и снижение ингибирующих меток (H3K9me2 и 3) на промоторах генов PAI-1 и CTGF, которые сопровождались накоплением HMT SET7/9 на фибробластах и промоторах генов ВКМ-белков, вызывая повышенную экспрессию этих профибротических белков ВКМ [68]. Аналогично в обработанных TGF-β1 и глюкозой в высокой концентрации крысиных мезангиальных клетках обогащение промоторов генов PAI-1 и p21 гистонами H3K9/14Ac и HAT p300/CBP способствовало ускорению выработки PAI-1 и p21 [67]. В исследовании с использованием мышей с СД 1 типа экспрессия генов CTGF и PAI-1 почек была усилена посредством стимулирования ацетилирования гистонов и активности HAT, а также обогащением промоторов генов CTGF и PAI-1 ацетильными модификациями H3K9/14Ac и гистонацетилтрансферазой p300/CBP [69].
Модификации гистонов активируют продукцию белков ВКМ
ВКМ-белки, а именно коллаген, ламинин и фибронектин, аккумулированные в мезангиальной матрице, клубочковых базальных мембранах и тубулоинтерстиции, служат патологическим признаком ДН. В связи с этим показано, что эпигенетические модификации гистонов могут влиять на прогрессирование почечного фиброза при ДН посредством регуляции транскрипции белков ВКМ.
По сообщениям, экспрессия коллагеновых генов при ДН может регулироваться с помощью модификаций гистонов через: 1) рекрутирование HATs/HDACs и HMTs на промоторы коллагеновых генов и 2) изменения уровней метилирования и ацетилирования лизиновых остатков гистонов. В нескольких исследованиях показано, что гистон-ацетилтрансфераза-р300 ускоряет экспрессию коллагена COL1A1/COL1A2 при многочисленных физиологических и патологических клеточных процессах [62, 73–75]. Культивированные трубчатые эпителиальные клетки почек у диабетических мышей демонстрировали повышенную экспрессию миокардин-сязанного фактора транскрипции A (MRTF-A – myocardin-related transcription factor A), что способствовало рекрутированию p300 и протеина WDR5 (WD repeat domain 5) на промоторы коллагеновых генов, вызывая активацию их транскрипции [76]. Напротив, выключение MRTF-A привело к исчезновению ацетилированных (H3K18/K27) и триметилированных (H3K4) гистонов, свидетельствуя об угнетении их транскрипции. G. Sun et al. [68] обнаружили, что обработка мезангиальных клеток крысы TGF-β1 и глюкозой высокой концентрации повышала на промоторах гена коллагена-α1 уровни положительных меток хроматина, таких как H3K4me1, H3K4me2 и H3K4me3, и снижала уровни ингибирующих меток, включая H3K9me2 и H3K9me3. Установлено, что эти изменения были связаны с рекрутированием метилтрансферазы SET7/9 на промоторы гена коллагена-α1, что в конечном итоге привело к усилению экспрессии гена коллагена-α1. С помощью исследований siRNA показано, что замалчивание гена SET7/9 угнетает экспрессию гена коллагена-α1, индуцированную TGF-β1. В крысиных мезангиальных клетках, культивируемых в диабетических условиях или предварительно обработанных TGF-β1, экспрессия метилтрансферазы SET7 возрастала наряду с повышением уровня SET7 на промоторах фиброзного гена Col1a1/Col4a1. Напротив, подавление гена SET7 угнетало экспрессию гена Col1a1/Col4a1 [77].
Кроме того, в обработанных глюкозой мезангиальных клетках и у диабетических животных модификации гистонов стимулировали транскрипцию гена фибронектина и накопление ВКМ-белков, что в конечном итоге способствовало развитию почечного фиброза. Это подтвердилось данными экспериментальных исследований. Так, в крысиных мезангиальных клетках, предварительно обработанных TGF-β1 и глюкозой в высокой концентрации, H3K9/14Ac и HAT p300/ CBP скапливались на промоторах гена фибронектина-1 (FN-1), что вызывало стимуляцию экспрессии FN-1 [67]. В другом исследовании отмечено, что экспрессия гена почечного FN-1 у мышей с СД 1 типа была усилена путем обогащения промоторов гена FN-1 H3K9/14Ac и HAT p300/CBP, что вызывало развитие почечного фиброза и проявлений ДН [69].
Исследования на культуре клеток и животных подтвердили влияние HDAC на регуляцию накопления ВКМ-белков и почечного фиброза при DKD [73]. Более того, недавнее исследование показало экспрессию различных HDACs в почках пациентов с СД и стрептозотоцин (STZ)-индуцированным диабетом крыс, которые доказывают, что HDAC4 играет значительную роль в прогрессировании ДН [79].
Модификации гистонов стимулируют процесс ЭМП
Роль ЭМП в качестве важного механизма, способствующего трансформации поврежденных почечных трубчатых клеток в мезенхимальные клетки, широко дискутируется исследователями. Этот переход от почечных трубчатых клеток к мезенхимальным при хронической почечной недостаточности, а также ДН, как правило, приводит к дисфункции всех отделов нефрона [23, 36]. Показано, что одним из механизмов участия гистоновой модификации в фиброзе почек является активация прогрессирования ЭМП. Так, M. Yoshikawa et al. [80] сообщили о глобальном снижении уровня маркера гетерохроматина H3K9Me2, повышении уровня маркера эухроматина H3K4Me3 и об увеличении транскрипционного маркера H3K36Me3 в процессе развития ЭМП. Исследования на модели односторонней обструкции уретры показали, что TGF-β1-индуцированный ЭMП в трубчатых эпителиальных клетках крысы может быть блокирован трихостатином A (TSA), неселективным ингибитором HDAC, что приводит к подавлению экспрессии гена фибронектина и α-SMA в почках [81]. Кроме того, TSA ингибировал TGF-β1-стимулированный ЭMП в эпителиальных клетках проксимальных извитых почечных канальцев человека [80]. Аналогичные результаты были также зарегистрированы при STZ-индуцированном диабете и обработанных TGF-β1 трубчатых эпителиальных клетках нормальной почки крысы (NRK52-E), что указывает на то, что HDAC-2 играет важную роль в прогрессировании ДН [82].
Сигнальный путь TGF-β регулирует модификацию гистонов
Сигнальный путь TGF-β имеет особое значение в стимуляции экспрессии генов фиброза и ВКМ-белков в условиях диабета или гипергликемии. Полагают, что TGF-β1 регулирует экспрессию фибротических генов путем активации факторов транскрипции, включая Smad2, Smad3 и Smad4, во взаимодействии с HAT и факторами ремоделирования хроматина. Эта точка зрения подтверждается данными, согласно которым обработка мезангиальных клеток крыс TGF-β1 и глюкозой в высокой концентрации приводит к возрастанию взаимодействия H3K9/14Ac и HAT p300/CBP с сайтами связывания Sp1 и Smad на промоторах генов PAI-1 и p21 наряду с усилением взаимодействия между p300 и Smad2/3 и Sp1, а также увеличением ацетилирования Smad2/3 с последующим усилением продуцирования PAI-1 и p21 [67]. На модели культуры мезангиальных клеток крысы повышенная экспрессия генов Col1a1, PAI-1 и CTGF, индуцированная TGF-β1, была связана с ростом уровней активных меток Kme (H3K4me1, 2 и 3) и снижением уровней ингибирующих меток (H3K9me2 и 3) на их промоторах и сопровождалась накоплением HMT SET7/9 на промоторах фиброзных и ВКМ-генов [68]. Напротив, повышенные уровни фиброза почек и экстрацеллюлярных белков, вызванные гипергликемией, и изменения в промоторах H3Kac и H3Kme, а также в рекрутировании SET7 в значительной степени блокировались с помощью обработки клеток TGF-β1-антителами, что подчеркивает важную роль TGF-β1 в эпигенетических модификациях гистонов, индуцированных гипергликемией [67, 68]. Сообщалось и о значительном увеличении активности HDAC-2 в почках STZ-индуцированных диабетических крыс и db/db мышей, а также в обработанных TGF-β1 клетках NRK52-E [77]. Кроме того, MS-275, селективный ингибитор HDAC класса I, в значительной степени способствовал обратному развитию фиброза при ДН путем ингибирования TGF-β-сигнального пути и активации почечных фибробластов [83]. Таким образом, TGF-β1-индуцированное прогрессирование ЭМП и модификация гистонов, по-видимому, играют важную роль в накоплении белков ВКМ и развитии трубчатого интерстициального фиброза [80–82, 84]. Полученные данные указывают на то, что модификации гистонов при ДН модулируют экспрессию генов почечного фиброза и ВКМ-белков через TGF-β-сигнальный путь.
Эпигенетическая терапия фиброза почек
На основе доказательств, рассмотренных выше, предпринимаются попытки ингибировать активность HAT, HDAC и HMT, чтобы замедлить или остановить развитие ДН. Так, куркумин, ингибитор HAT-p300, предотвращал индуцированные глюкозой изменения в уровнях транскрипции гена, ассоциированного со снижением уровней ацетилирования гистонов [85, 86]. Однако дальнейшие исследования показали, что куркумин не снижал уровня альбуминурии, связанной с СД [87]. В то же время аналог куркумина, C66, напротив, в значительной степени предотвращал экспрессию гена фиброза почек у диабетических мышей, ингибируя связанное с диабетом увеличение экспрессии p300/CBP, активности HAT и ацетилирования гистонов [69]. Кроме того, появились данные, согласно которым ингибиторы HDAC с защитным эффектом на почки (вальпроевая кислота, TSA, SK-7041) могут служить потенциальными антифибротическими молекулами при ДН. Так, вальпроевая кислота (VPA – valproic acid), противоэпилептический и антимигренный препарат, является неспецифическим ингибитором HDAC. Недавнее исследование показало, что лечение VPA значительно подавляет гистологические изменения и фиброз в почках диабетических крыс, снижает экспрессию фиброзных генов и накопление ВКM-белков [88]. В почках крыс с STZ-индуцированным диабетом TSA подавлял экспрессию мРНК и белков ВКМ, замедлял прогрессирование ЭМП [82]. Подобные полезные эффекты наблюдались также в исследованиях in vitro на клетках NRK52-E с VPA и SK-7041 (селективный ингибитор HDAC I класса). Из-за сложности процесса метилирования гистонов и многообразия HМТs эффекты ингибиторов HMT в почечном фиброзе при ДН остаются не вполне ясными. Однако недавнее исследование показало, что ингибирование гистондеметилазы JMJDA2A с помощью химического ингибитора 2,4-PDCA и siRNA подавляло миграцию, пролиферацию и воспаление гладкомышечных клеток сосудов, вызванное гипергликемией in vitro, и уменьшало образование неоинтимы при баллонном повреждении каротидных артерий у диабетических крыс [89].
Заключение
Патогенез ДН чрезвычайно сложен вследствие участия в нем множества взаимовлияющих патогенных факторов и сигнальных путей передачи информации. При этом, как уже указывалось выше, к отличительным признакам ДН относятся хронический непрекращающийся фиброз и осаждение в повышенных количествах ВКМ-белков в структурных компонентах почки.
В развитии почечного фиброза существенная роль принадлежит сигнальному пути TGF-β, который запускает процесс ЭМП, являющийся наиболее вероятным механизмом, связанным с развитием фиброза при ДН. Кроме того, установлено, что в прогрессировании диабетических осложнений, в т.ч. и ДН, ключевую роль играет т.н. метаболическая память, в основе которой могут лежать эпигенетические модификации гистонов. Это подтверждается результатами исследований, которые свидетельствуют о том, что в условиях диабета и гипергликемии эпигенетические модификации гистонов способствуют ренальному фиброзу и накоплению матричных белков через модулирование экспрессии соответствующих генов почки. Модификации гистонов, как выяснилось, участвуют в фиброзе почек также через регулирование прогрессирования ЭМП. Поскольку прогрессирование фиброза почек связано с модификациями гистонов, в настоящее время усилия исследователей направлены на поиск средств, влияющих на эти модификации, с целью остановить или ослабить процесс почечного фиброза.
