Pharmacological study of the potential role of an isoflavonoid in experimentally-induced renal failure / Remainder of title /
دراسة فارماكولوجية للدور الممكن لأحد مركبات الأيزوفلافونويد في الفشل الكلوي المحدث تجريبياً /
by Ahmed Badreldin Abdelaal Hamed ; Under the supervision of Prof. Dr. Dalaal Moustafa Abdallah, Prof. Dr. Hanan Salah El-Din El-Abhar
- 122 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 85-122.
Acute kidney injury (AKI) is a critical clinical disorder that is characterized by the abrupt loss of renal function and is considered as a world-wide leading cause of morbidity and mortality. The presented study explores a novel aspect of AKI research by investigating the reno-therapeutic potential of the methylated isoflavone, prunetin (Pru), through the activation of G protein-coupled receptor 30 (GPR30), against ischemia/reperfusion (I/R)-induced AKI in rats. After choosing the therapeutic dose of Pru against renal I/R injury in the pilot study, male Sprague Dawley rats were allocated into 5 groups; viz., sham-operated (SO), SO injected with Pru (1 mg/kg; i.p.) for three consecutive days, untreated I/R, I/R treated with Pru, and I/R treated with G-15, the selective GPR30 blocker, followed by Pru. Treatment with Pru reversed the I/R renal injurious effect and majorly restored normal renal function and architecture. Mechanistically, Pru restored the I/R-induced downregulation of renal GPR30, an effect that was canceled by the pre-administration of G-15. Additionally, post-administration of Pru normalized the boosted inflammatory markers indoxyl sulfate, toll-like receptor 4 (TLR4), and toll/interleukin- 1 receptor-domain-containing adaptor inducing interferon-beta (TRIF) and abrogated renal cell demise by suppressing the necroptotic signaling, verified by diminishing the phosphorylated/activated receptor-interacting protein kinase 1 (RIPK1), RIPK3, and mixed lineage kinase domain-like (MLKL) while normalizing the inhibited caspase-8. Besides, Pru reversed the I/R-mediated mitochondrial fission by inhibiting the protein expression of phosphoglycerate mutase 5 (PGAM5) and dynamin-related protein 1 (DRP-1). All these favorable impacts of Pru were nullified by G-15. Collectively, this study approved for the first time that Pru exhibited a significant reno-therapeutic effect against I/R-induced AKI, evidenced by the enhancement of the renal morphology and function, the suppression of the inflammatory cascade indoxyl sulfate/TLR4/TRIF which turns off the active/phosphorylated necroptotic trajectory RIPK1/RIPK3/MLKL, while restoring caspase-8. Additionally, Pru opposed the mitochondrial fission pathway RIPK3/PGAM5/DRP-1, effects that are mediated via the activation of GPR30. القصور الكلوي الحاد هو حالة مرضية خطيرة تتميز بالفقدان المفاجئ لوظائف الكلى ويعتبر سببًا رئيسيًا للوفاة على مستوى العالم. تستكشف هذه الدراسة جانبًا جديدًا من أبحاث القصور الكلوي الحاد من خلال دراسة التأثير العلاجي لبرونيتين ضد القصور الكلوي الحاد الناتج من نقص التروية الكلوية ثم إعادة ضخ الدم وذلك من خلال تنشيط المستقبل ٣٠ المقترن بالبروتين (GPR30) جي في الجرذان. بعد تحديد الجرعة العلاجية من برونيتين ضد القصور الكلوي الحاد الناتج من نقص التروية الكلوية ثم إعادة ضخ الدم في الدراسة التجريبية، تم تقسيم أربعين من ذكور جرذان سبراغ داولي إلى خمس مجموعات؛ مجموعة تحكم ضابطة و مجموعة ضابطة تم حقنها ببرونيتين (١ ملجم/كجم) لمدة ثلاثة أيام متتالية، ومجموعة نموذج نقص التروية الكلوية ثم إعادة ضخ الدم التي لم تتلق أي علاج، ومجموعة خضعت إلى نقص التروية الكلوية ثم إعادة ضخ الدم ثم تم حقنها ببرونيتين (١ ملجم/كجم) لمدة ثلاثة أيام متتالية، وأخيرًا مجموعة خضعت إلى نقص التروية الكلوية ثم إعادة ضخ الدم ثم تم حقنها بجي ١٥ (وهو غالق المستقبل ٣٠ المقترن بالبروتين جي) قبل كل جرعة من جرعات برونيتين. أدى العلاج باستخدام برونيتين إلى عكس التأثيرات المرضية التي سببها نقص التروية الكلوية ثم إعادة ضخ الدم وكذلك استعادة وظائف الكلى الطبيعية وتحسين بنيتها النسيجية بشكل كبير. ميكانيكيًا، استعاد برونيتين الاستنزاف الكبير للمستقبل ٣٠ المقترن بالبروتين جي في الكلى، وهو التأثير الذي تم إلغاؤه عند حقن جي ١٥ قبل برونيتين. بالإضافة إلى ذلك، استطاع برونيتين أن يقلل بشكل مؤثر من معاملات الالتهابات الالتهابات المختلفة مثل كبريتات الإندوكسيل والمستقبلات شبيهة تول ٤ (TLR4) والمحول المحتوي على مجال مستقبلات تول/انترليوكن ١ المحفز لإنترفيرون بيتا (TRIF). وكذلك قام بتثبيط الإشارات النخرية عن طريق تعطيل المسار بروتين كيناز المتفاعل مع المستقبلات ١ (RIPK1)/بروتين كيناز المتفاعل مع المستقبلات ٣ (RIPK3)/شبيه مجال كيناز المختلط (MLKL) بجانب استعدة المستوى الطبيعي من كاسبيز ٨. علاوة على ذلك، قام برونيتين بإيقاف انشطار الميتوكوندريا الذي سببه نقص التروية الكلوية ثم إعادة ضخ الدم عن طريق تثبيط التعبير البروتيني لفوسفجليسيرات ميوتاز ٥ (PGAM5) والبروتين المرتبط بدينامين ١ (DRP-1). جدير بالذكر، أن كل هذه التأثيرات الإيجابية لبرونيتين كان قد تم إبطالها عند حقن جي ١٥ قبل برونيتين. إجمالًا، أظهرت هذه الدراسة لأول مرة أن برونيتين له تأثيرًا علاجيًا كبيرًا ضد القصور الكلوي الحاد الناتج من نقص التروية الكلوية ثم إعادة ضخ الدم كما أتضح ذلك من تحسين البنية النسيجية الكلوية ووظائف الكلى، وكذلك قمع سلسلة الالتهابات المتتالية كبريتات الإندوكسيل/المستقبلات شبيهة تول ٤/المحول المحتوي على مجال مستقبلات تول/انترليوكن ١ المحفز لإنترفيرون بيتا، مما أدى إلى إيقاف تشغيل المسار النخري المفسفر النشط بروتين كيناز المتفاعل مع المستقبلات ١/بروتين كيناز المتفاعل مع المستقبلات ٣/شبيه مجال كيناز المختلط. بالإضافة إلى ذلك، عارض برونيتين مسار انشطار الميتوكوندريا بروتين كيناز المتفاعل مع المستقبلات ٣/فوسفجليسيرات ميوتاز ٥/البروتين المرتبط بدينامين ١، وكانت كل هذه التأثيرات العلاجية لبرونيتين من خلال تنشيط المستقبل ٣٠ المقترن بالبروتين جي.