Matrine unterdrückt Lipopolysaccharid-induzierte Fibrose in humanen peritonealen Mesothelzellen durch Hemmung der epithelial-mesenchymalen Transition
Chronische Nierenerkrankungen (CKD) stellen ein bedeutendes globales Gesundheitsproblem dar, wobei die peritoneale Dialyse (PD) eine primäre Methode der Nierenersatztherapie für Patienten mit terminalem Nierenversagen ist. Eine Hauptkomplikation der PD ist die Peritonitis, insbesondere verursacht durch gramnegative Bakterien wie Escherichia coli (E. coli). Peritonitis führt zu chronischen Entzündungen, die Angiogenese, Veränderungen des Phänotyps peritonealer Mesothelzellen und Ablagerungen der extrazellulären Matrix induzieren können, was letztlich zur peritonealen Fibrose führt. Diese Fibrose ist ein Hauptgrund für den Abbruch der PD bei Patienten. Daher ist das Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen und die Identifizierung potenzieller Therapeutika entscheidend.
Lipopolysaccharid (LPS), ein Hauptbestandteil der Zellwand von E. coli, löst die epithelial-mesenchymale Transition (EMT) in peritonealen Mesothelzellen aus. EMT beschreibt einen Prozess, bei dem epitheliale Zellen ihre Adhäsion und Verbindung zu Nachbarzellen verlieren und sich in mesenchymale Zellen umwandeln. Dies ist durch verringerte Expression epithelialer Marker wie E-Cadherin und erhöhte Expression mesenchymaler Marker wie α-glattmuskuläres Aktin (α-SMA) gekennzeichnet. EMT initiiert die reversible peritoneale Fibrose und stellt somit ein therapeutisches Ziel dar.
Matrine, ein Alkaloid aus Sophora-Pflanzen, zeigt antifibrotische, antibakterielle und entzündungshemmende Eigenschaften. Frühere Studien belegen, dass Matrine die Biofilmbildung von E. coli und EMT in verschiedenen Zelltypen hemmt. Die Rolle von Matrine bei LPS-induzierter EMT in humanen peritonealen Mesothelzellen (HPMCs) unter chronischer Entzündung war jedoch unerforscht.
In dieser Studie untersuchten wir, ob Matrine die LPS-induzierte EMT in HPMCs unterdrücken kann, und analysierten die zugrundeliegenden Mechanismen. HPMCs wurden mit LPS kultiviert, um die entzündliche Umgebung der Peritonitis nachzuahmen, und die Effekte von Matrine auf EMT-Marker und microRNA-Expression wurden evaluiert.
Methoden
Mittels MTT-Assay wurden geeignete LPS- und Matrine-Konzentrationen bestimmt. HPMCs wurden LPS (0,5–20,0 mg/ml) und Matrine (0,1–2,0 g/l) über 72 Stunden ausgesetzt. Die Zellviabilität blieb unbeeinträchtigt. Basierend auf Vorstudien wurden 10 mg/ml LPS und Matrine (0,2, 0,4, 0,6 g/l) gewählt.
In einem Wundheilungsassay wurden HPMCs (2×10⁵ Zellen/Well) bis zu 90% Konfluenz kultiviert, eine Wunde gesetzt und mit LPS ± Matrine (0,4 g/l) behandelt. Die Wundbreite wurde nach 0, 8, 16 und 24 Stunden mikroskopisch dokumentiert. LPS steigerte die Migration von HPMCs, während Matrine diesen Effekt signifikant reduzierte.
Die Expression von EMT-Markern wurde mittels RT-PCR und Western Blot analysiert. HPMCs wurden 24 Stunden mit LPS ± Matrine behandelt. LPS reduzierte die mRNA- und Proteinlevel von E-Cadherin und erhöhte α-SMA. Matrine kehrte diese Effekte dosisabhängig um: E-Cadherin stieg, α-SMA sank.
Zudem untersuchten wir die Expression der mit Fibrose assoziierten microRNAs miR-29b und miR-129-5p. RT-PCR zeigte, dass LPS deren Expression signifikant senkte, während Matrine diese dosisabhängig erhöhte.
Diskussion
Unsere Studie zeigt, dass Matrine die LPS-induzierte EMT in HPMCs durch Modulation von EMT-Markern und microRNAs hemmt. Der Wundheilungsassay belegte eine reduzierte Migration unter Matrine. RT-PCR und Western Blot bestätigten die dosisabhängige Normalisierung von E-Cadherin und α-SMA.
MicroRNAs spielen eine Schlüsselrolle in der Fibrose. miR-29b hemmt Fibrose über Zielgene der extrazellulären Matrix und den TGF-β/Smad-Signalweg. miR-129-5p unterdrückt EMT durch Targeting von SIP1 und SOX4. Die Matrine-induzierte Hochregulation dieser microRNAs unterstreicht ihren Beitrag zu den antifibrotischen Effekten.
Diese Ergebnisse liefern eine theoretische Grundlage für den Einsatz von Matrine zur Prävention und Therapie der peritonealen Fibrose. Aufgrund seiner antifibrotischen, antibakteriellen und entzündungshemmenden Eigenschaften könnte Matrine ein vielversprechendes Therapeutikum für PD-assoziierte Peritonitis und Fibrose sein. Weitere Studien in Tiermodellen und klinischen Trials sind erforderlich.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend unterdrückt Matrine die LPS-induzierte EMT in HPMCs durch Modulation von EMT-Markern und microRNAs. Es erhöht E-Cadherin, reduziert α-SMA und hebt die LPS-bedingte Inhibition von miR-29b und miR-129-5p auf. Diese Befunde deuten auf das Potenzial von Matrine als Therapeutikum zur Prävention peritonealer Fibrose bei PD-Patienten hin. Künftige Forschung sollte diese Ergebnisse in vivo validieren und klinische Anwendungen erforschen.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000127