Frontiers in Pharmacology

introduktion

ikke-alkoholisk fedtleversygdom (NAFLD) er blevet anerkendt som den mest almindelige form for leversygdom (Angulo, 2002; Clark et al., 2002). Ikke-alkoholisk steatohepatitis (NASH) efterligner alkoholisk hepatitis på trods af fraværet af en historie med at drikke (Ludvig et al., 1980). NAFLD og NASH er forbundet med metabolisk syndrom som følge af fedme, insulinresistens, hyperlipidæmi og hypertension. NAFLD anses for at være den mest almindelige leversygdom og præsenterer typisk som simpel hepatisk steatose (Tiniakos et al., 2010). I modsætning hertil er NASH kendetegnet ved svær steatose, lobulær betændelse og fibrose i leveren (Povidell et al., 1990; Bertot og Adams, 2016). Selvom den mekanisme, der er ansvarlig for udviklingen af NASH, forbliver uklar, foreslås NASH at være forårsaget af en ‘multiple-hit’ – proces med hepatisk steatose som det ‘første hit’ og efterfølgende hits såsom betændelse, oksidativ stress og endotoksiner (Tilg og Moschen, 2010). NASH er tæt forbundet med metabolisk syndrom, og flere kliniske undersøgelser har undersøgt den terapeutiske behandling af NASH ved at fokusere på symptomerne på diabetes, hyperlipidæmi og hypertension (Georgescu et al., 2009; Park et al., 2010; Mahady et al., 2011). Imidlertid er der ikke fastlagt nogen almindeligt accepterede terapeutiske midler.

Chymase kan være involveret i patogenesen af leverfibrose. Chymaseaktiviteten blev signifikant forøget i leverene hos patienter med fibrose eller cirrose, og der var en signifikant sammenhæng mellem chymaseniveau og grad af fibrose (Komeda et al., 2008). Selvom der ikke er rapporteret om øget chymaseaktivitet hos patienter med NASH, er det blevet observeret i dyremodeller af NASH (Tashiro et al., 2010; Masubuchi et al., 2013; Miyaoka et al., 2017). I modsætning hertil resulterede inhiberingen af chymase ved anvendelse af lavmolekylehæmmere i en signifikant reduktion af inflammation, steatose og fibrose i rotte-og hamster NASH-modeller (Tashiro et al., 2010; Masubuchi et al., 2013; Miyaoka et al., 2017). Disse fund indikerer, at chymase kan være involveret i inflammation, steatose og fibrose under udvikling og progression af NASH (Figur 1).

Multipul funktioner af Chymase

Chymase i mastceller

Chymase (EC 3.4.21.39) udtrykkes i sekretoriske granuler af mastceller. Chymase produceres som en inaktiv prochymase i sekretoriske granulater og kræver dipeptidylpeptidase i (DPPI) til aktivering. DPPI er en thiolproteinase, og dens optimale pH er 6,0. Den optimale pH-værdi er i overensstemmelse med den foreslåede funktion af DPPI for at aktivere prochymase, da pH inden for sekretoriske granuler reguleres ved pH 5,5 (de Young et al., 1987) (figur 2). Imidlertid har chymase ingen aktivitet i mastceller ved denne pH, fordi den optimale pH for chymase er mellem 7 og 9 (Takai et al., 1996, 1997). Efter aktivering af mastcellegranuler ved stimuli såsom inflammation og skade frigives chymase og udviser optimal pH-værdi 7,4 (figur 2).

Chymase

Chymase er en serinprotease og spalter den C-terminale side af proteiner efter aromatiske aminosyrer såsom Phe, Tyr og Trp generelt. Chymase kan spalte phe8-His9-bindingen af det ikke-bioaktive peptid angiotensin I og danne dets bioaktive peptid angiotensin II i pattedyrvæv inklusive humant (Urata et al., 1990; Takai et al., 1996, 1997). Derudover spalter chymase forstadierne af matricen metalloproteinase (MMP)-9, transformerende vækstfaktor (TGF)-Kurt og kollagen i til deres aktive former (Kofford et al., 1997; Takai et al., 2003; Furubayashi et al., 2008). I nogle tilfælde kan det være nødvendigt at bruge en anden metode til at bestemme, om det er nødvendigt for at bestemme, om det er nødvendigt for at bestemme, om det er nødvendigt for at bestemme, om det er nødvendigt for at bestemme, om det er nødvendigt for at bestemme, om det er nødvendigt for at bestemme, om det er nødvendigt for at bestemme, om det er nødvendigt., 1997). Således har chymase flere funktioner, herunder aktivering af angiotensin II, MMP-9, TGF-Kurt, kollagen i og SCF (figur 2).

Ensymatisk funktion af Chymase i NASH

Angiotensin II kan fremme hepatisk steatose og inflammation ved at øge reaktive iltarter (ROS) efter stimulering af angiotensin II-receptorer i animalske NASH-modeller (Hirose et al., 2007; Nabeshima et al., 2009). Angiotensin II inducerede også leverfibrose via induktion af larr-glat muskelaktin (SMA) i leverstellatceller (HSC ‘ er) (Yoshiji et al., 2001). MMP-9 er rapporteret at inducere infiltration af neutrofiler og makrofager via nedbrydning af intercellulære matricer såsom vitronectin og fibronectin, hvilket resulterer i forøgelse af inflammation (Medina et al., 2006). Hos NASH-patienter blev der observeret en signifikant stigning i MMP-9-genekspression i leveren sammenlignet med normale kontroller (Ljumovic et al., 2004). Hepatisk overekspression af TGF-kur i transgene mus producerede svær leverfibrose via forøgelse af procollagen i-genekspression (Casini et al., 1993). Det er kendt, at både dannelse af TGF-kurp og akkumulering af kollagen i inducerer leverfibrose. Aktivering af SCF inducerer stigninger i mastcelletal, og dets funktion kan resultere i en stigning i chymaseaktivitet i fibrotisk væv (Maruichi et al., 2004). Disse funktioner af chymase kan være involveret i steatose, inflammation og fibrose, som alle observeres i leverne hos NASH-patienter og dyremodeller (figur 2).

involvering af Chymase i NASH – dyremodeller

methionin-og cholin-mangelfuld (MCD) diæt er blevet brugt i vid udstrækning til at inducere en typisk NASH-model. Hos hamstere fodret med MCD-diæt blev der observeret signifikante stigninger i total bilirubin, triglycerid og hyaluronsyre i plasma (Tashiro et al., 2010). Desuden blev akkumulering af inflammatoriske celler og stigninger i lipidaflejringsområde og fibrotisk område observeret i leveren. I denne MCD-diætinducerede NASH-model blev hepatisk chymaseaktivitet og relaterede faktorer, såsom angiotensin II, MMP-9 og kollagen i, signifikant øget (Tashiro et al., 2010; Masubuchi et al., 2013). For nylig blev der udviklet en ny NASH-model, hvor slagtilfælde-tilbøjelige spontant hypertensive 5/DMCR (SHRSP5/Dmcr) rotter blev fodret med en diæt med højt fedtindhold og kolesterol (HFC) (Kitamori et al., 2012). Denne model viste symptomer på metabolisk syndrom, der antages klinisk at ligne NASH-patienter (Kitamori et al., 2012). I den HFC-diætinducerede NASH-model blev hypertension og hyperlipidæmi observeret, og alvorlig steatose, fibrose og inflammatorisk celleakkumulering blev påvist i leveren (Miyaoka et al., 2017). Yderligere blev der observeret en signifikant forøgelse af chymaseaktivitet sammen med MMP-9, TGF-karrus og kollagen i i leveren (Miyaoka et al., 2017). Der ser således ud til at være et tæt forhold mellem chymase og NASH-patogenese i dyremodeller af NASH.

virkning af Chymasehæmmer i NASH-dyremodeller

virkning af Chymasehæmmer i NASH-dyremodeller

en chymasehæmmer med lavt molekyle svækkede signifikant chymaseaktivitet og nedsatte angiotensin II -, MMP-9-og kollagen i-niveauer i leveren i en MCD-diætfodret NASH-hamster-model, da administration af inhibitoren blev initieret på samme tid som MCD-diæt (Tashiro et al., 2010; Masubuchi et al., 2013). Chymasehæmmeren forhindrede signifikant hepatisk steatose, fibrose og inflammatorisk celleakkumulering i denne NASH-model (Tashiro et al., 2010; Masubuchi et al., 2013). Det antages, at iltning af stress spiller en rolle i teorien om NASH-udvikling, og forøgelse af den iltende stressmarkør malondialdehyd blev signifikant svækket i leveren af chymasehæmmeren (Masubuchi et al., 2013). I en hamster MCD-diætinduceret NASH-model viste chymasehæmmeren en forbedrende virkning, når den blev administreret i etableret NASH (Masubuchi et al., 2013). Graden af både steatose og fibrose i leveren blev reduceret sammenlignet med før administration af chymasehæmmeren (Masubuchi et al., 2013).

i leveren af en hypertensiv rotte-HFC-diætinduceret NASH-model svækkede en chymasehæmmer med lavt molekyle niveauerne af chymase såvel som MMP-9, TGF-kur og kollagen i, som alle er chymase-associerede faktorer (Miyaoka et al., 2017). Chymasehæmmeren svækkede signifikant hepatisk steatose og fibrose og reducerede myeloperoksidase som en markør for inflammation, især af neutrofil infiltration (Miyaoka et al., 2017). I denne HFC-diætinducerede model var overlevelsen af den placebobehandlede gruppe 0% efter 14 uger efter starten af HFC-dietten og skyldtes alvorlig leversvigt (Miyaoka et al., 2017). Den chymasehæmmerbehandlede gruppe, hvor rotterne blev behandlet med chymasehæmmeren umiddelbart efter starten af HFC-dietten, viste imidlertid 100% overlevelse efter 14 uger. Desuden blev der rapporteret en overlevelsesrate på 50% for rotter behandlet med chymasehæmmeren begyndende 8 uger efter starten af HFC-diætfodring, på hvilket tidspunkt NASH blev etableret (Miyaoka et al., 2017).

derfor kan chymasehæmmere være nyttige midler til forebyggelse og forbedring af NASH i dyremodeller. På den anden side fremmer angiotensin II også indirekte leverbetændelse, steatosis og fibrose via stigninger i MMP-9 og TGF-Relas genekspression. Både MMP-9 og TGF-kurr er tæt involveret i patogenesen af NASH, men disse faktorer induceres ikke nødvendigvis kun af angiotensin II (Takai et al., 2010). Andre faktorer end angiotensin II-stimulering bidrager til forøgelserne af MMP-9 og TGF-Relas genekspression (Takai et al., 2010). I sådanne tilfælde er angiotensin II-receptorblokker (ARB) ikke i stand til at dæmpe MMP-9-og TGF-kurshandlinger; en chymasehæmmer kan dog have dæmpende virkninger via hæmning af MMP-9-og TGF-kurshaktivering, hvilket indikerer et potentielt behandlingsforløb til forebyggelse af NASH-progression.

mekanisme for leverbetændelse svækket af Chymasehæmmer

Chymasehæmmer var i stand til at reducere betændelse i hamster MCD diæt – og rotte HFC diæt-inducerede NASH-modeller (Tashiro et al., 2010; Masubuchi et al., 2013; Miyaoka et al., 2017). Behandling med chymasehæmmere svækkede signifikant chymaseaktivitet i leveren såvel som reducerede angiotensin II-og MMP-9-niveauer (Tashiro et al., 2010; Masubuchi et al., 2013; Miyaoka et al., 2017). I HSC inducerer angiotensin II ROS-generering såsom brintoverilte og superilte gennem aktivering af nicotinamidadenindinukleotidphosphat (NADPH) oksidase (de Minicis and Brenner, 2007). Chymasehæmmer resulterede i reduktioner i genekspressionen af NADPH-komponenten Rac-1 og den oksidative stressmarkør malondialdehyd ud over en reduktion af angiotensin II-niveauer i en hamster MCD-induceret NASH-model (Masubuchi et al., 2013). Angiotensin II-induceret forøgelse af ROS fremmede MMP-9-genekspression i neutrofiler og makrofager (Yaghooti et al., 2011; Kurihara et al., 2012). Derfor hæmmer chymasehæmmer direkte aktiveringen af proMMP-9 til MMP-9 og reducerer indirekte MMP-9-genekspression via nedsat angiotensin II. MMP-9 spalter ekstracellulære matricsbestanddele, såsom vitronectin og fibronectin, fører til desintegration af leverintegritet og inducerer infiltration af makrofager og neutrofiler (Medina et al., 2006). I en HFC-diætinduceret NASH-model blev der observeret en signifikant stigning i myeloperoksidaseekspression i makrofager og neutrofiler i leveren og blev reduceret med chymasehæmmer (Miyaoka et al., 2017). Derfor kan mekanismen for inflammation svækket af chymasehæmmer være afhængig af reduktionen af angiotensin II og MMP-9 niveauer i leveren.

mekanisme for hepatisk steatose svækket af Chymasehæmmer

Angiotensin II kan påvirke hepatisk steatose via ROS-produktion. I murine HSC, en hæmmer af NADPH oksidase signifikant nedsat ROS produktion og en ARB bremset udviklingen af hepatisk steatose via dæmpning af ROS produktion (Hirose et al., 2007; Guimar kristes et al., 2010). I en MCD-diætinduceret NASH-musemodel blev der observeret en signifikant dæmpning af steatose i angiotensin II-receptormangelmus (Nabeshima et al., 2009). Både in vivo-og in vitro-eksperimenter viste, at angiotensin II opregulerede sterolregulerende elementbindende protein (Srebp)-1c og fedtsyresyntase (FAS) genekspression, som begge er vigtige faktorer i reguleringen af lipogenese efter ROS-forstærkning (Kim et al., 2001; Hongo et al., 2009). I modsætning hertil svækkede ARB hepatisk steatose sammen med nedregulering af genekspression af SREBP-1c og FAS via ROS-dæmpning i en mus NASH-model (Kato et al., 2012). I en hamster MCD-diætinduceret NASH-model blev der observeret signifikant dæmpning af srebp-1c og FAS-genekspression efter behandling med en chymasehæmmer med lavt molekyle (Masubuchi et al., 2013). Derfor kan den forbedrende mekanisme for hepatisk steatose af chymasehæmmer være afhængig af reduktionen af ROS-produktion via reduceret angiotensin II-generation i leveren.

mekanisme for leverfibrose svækket af Chymasehæmmer

Chymase kan være tæt forbundet med progressionen af vævsfibrose, da det bidrager til dannelsen af TGF-Larsen fra den ikke-bioaktive precursor TGF-Larsen, og TGF-Larsen er kendt for stærkt at inducere væksten af fibroblaster (Takai et al., 2003; Oyamada et al., 2011). Det er kendt, at TGF-karrus spiller en central rolle i udviklingen af fibrose hos NASH-patienter via aktiveret HSC., 2000). Inhibering af TGF-kar-funktion via genekspression og signalering resulterede i forbedret leverfibrose i eksperimentelle modeller (George et al., 1999; Arias et al., 2003). I en rotte-HFC-diætinduceret NASH-model resulterede dæmpning af chymaseaktivitet med chymasehæmmer i reduktioner i TGF-Relas-niveau og fibrotisk område i leveren (Miyaoka et al., 2017). Således kan reduktionen i TGF-karrus ved chymasehæmmer bidrage til forebyggelse af leverfibrose.

Angiotensin II kan også være involveret i induktion af leverfibrose. Angiotensin II inducerer sammentrækning og proliferation af HSC og inducerer også genekspressionen af TGF-Lars i fibroblaster in vitro (Kagami et al., 1994; Bataller et al., 2000). Både TGF-Kurt-niveauer og graden af kollagenakkumulering og fibrotiske læsioner blev observeret ved galdekanalligering hos vildtype mus, men disse blev svækket i angiotensin II-receptormangelmus (Yang et al., 2005). I en rotte-NASH-model svækkede ARB også leverfibrose via reduktionen af TGF-kar-genekspression (Hirose et al., 2007). Der kan også være en sammenhæng mellem angiotensin II og hepatisk fibrose, som ikke er angiotensin II-induceret TGF-Kurt-genekspression. Hos patienter med kronisk hepatitis C reducerede ARB kollagengenekspression via Rac-1-genekspression (Colmenero et al., 2009). HSC er anerkendt som de vigtigste producerende celler af kollagen i leveren, og forstærkning i ekspressionen af kurr-glat muskel actin (SMA) i HSC inducerer stærkt ekstracellulær matrice deposition, herunder kollagen i (de Minicis og Brenner, 2007). Angiotensin II kan inducere genekspression i HSC hos rotter. I modsætning hertil resulterer angiotensin II-blokade i dæmpning af leverfibrose sammen med reduktion af LARP-SMA (Yoshiji et al., 2001). Selvom det ikke blev evalueret hos patienter med NASH, blev både chymase-og angiotensin II-dannende aktiviteter signifikant forstærket i fibrotiske regioner af lever fra patienter med cirrose, og signifikante korrelationer blandt chymase, angiotensin II-dannende aktivitet og leverfibrose blev observeret (Komeda et al., 2008). I en hamstertetrachlorid-induceret levercirrhose-model blev der observeret signifikante stigninger i chymase-og angiotensin II-dannende aktivitet, som blev signifikant svækket sammen med levercirrhose efter behandling med en chymasehæmmer med lavt molekyle (Komeda et al., 2010).

mastcellestabilisatoren tranilast kunne hæmme aktiveringen af mastceller, blokere frigivelsen af chymase og derved forhindre udviklingen af leverfibrose i en rotte diabetes og HFC diætinduceret NASH-model (Uno et al., 2008). Chymase fremmer proliferationen af mastceller via SCF-aktivering ved hjælp af dens funktion (Longley et al., 1997). I NASH-dyremodeller reducerede chymasehæmmer stigningen i mastcelletal i leveren, hvilket resulterede i reduceret chymaseaktivitet efter direkte inhibering af chymasehæmmer og en indirekte reduktion af chymaseekspression i mastceller (Masubuchi et al., 2013; Miyaoka et al., 2017).

derfor kan chymasehæmmer bidrage til forebyggelse af hepatisk fibrose via hæmning af TGF-reluris-aktivering ved chymasehæmning og/eller dæmpning af TGF-reluris-niveauet via reduktion af angiotensin II og mastcelleproliferation.

konklusion

metabolisk syndrom omfattende fedme, insulinresistens, hyperlipidæmi og hypertension er tæt forbundet med udviklingen af NASH, og der er udført forsøg med antidiabetiske, anti-hyperlipidæmiske og antihypertensive midler til behandling af NASH. Konceptet bag disse midler er at dæmpe symptomerne på metabolisk syndrom (Georgescu et al., 2009; Park et al., 2010; Mahady et al., 2011). Tidligere rapporter har vist, at chymasehæmmer dæmper inflammation og fibrose uden at påvirke blodglukose og lipidniveauer og blodtryk i dyremodeller af henholdsvis diabetes, hyperlipidæmi og hypertension (Inoue et al., 2009; Takai et al., 2014; Chang et al., 2016). Derfor er konceptet bag chymaseinhibering at dæmpe leverbetændelse og fibrose af NASH direkte. Vi foreslår, at chymasehæmmer målrettet metabolisk syndrom er en potentielt stærk strategi til dæmpning af NASH-progression.

Forfatterbidrag

ST og DJ: skrev manuskriptet. Begge forfattere læste og godkendte det endelige manuskript.

interessekonflikt Erklæring

forfatterne erklærer, at forskningen blev udført i mangel af kommercielle eller økonomiske forhold, der kunne fortolkes som en potentiel interessekonflikt.