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Treprostinil alleviates hepatic mitochondrial injury during rat renal ischemia-reperfusion injury - 09/10/21

Doi : 10.1016/j.biopha.2021.112172 
Joyce Hou a, Evelyn Tolbert b, Mark Birkenbach c, Nisanne S. Ghonem a,
a Department of Biomedical and Pharmaceutical Sciences, College of Pharmacy, University of Rhode Island, 7 Greenhouse Road, Kingston, RI 02881, USA 
b Division of Renal Disease, Department of Medicine, Rhode Island Hospital, 593 Eddy Street, Providence, RI 02903, USA 
c Department of Pathology, Rhode Island Hospital, Warren Alpert School of Medicine Brown University, 222 Richmond Street, Providence, RI 02903, USA 

Correspondence to: University of Rhode Island, Avedisian Hall # 395K, 7 Greenhouse Road, Kingston, RI 02881, USA.University of Rhode IslandAvedisian Hall # 395K, 7 Greenhouse RoadKingstonRI02881USA

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Abstract

Background

Renal ischemia-reperfusion injury (IRI) causes acute kidney injury as well as liver injury. Renal IRI depletes hepatic antioxidants, promotes hepatic inflammation and dysfunction through Tlr9 upregulation. There is no treatment available for liver injury during renal IRI. This study examines the hepatoprotective role of treprostinil, a prostacyclin analog, during renal IRI.

Methods

Male Sprague-Dawley rats were divided into four groups: control, sham, IRI-placebo, or IRI-treprostinil and subjected to bilateral ischemia (45 min) followed by reperfusion (1–72 h). Placebo or treprostinil (100 ng/kg/min) was administered subcutaneously via an osmotic minipump.

Results

Treprostinil significantly reduced peak serum creatinine, BUN, ALT and AST levels vs. IRI-placebo. Treprostinil also restored hepatic levels of superoxide dismutase, glutathione, catalase, and Gclc expression to baseline, while reducing lipid peroxidation vs. IRI-placebo. Additionally, treprostinil significantly reduced elevated hepatic Tlr9, Il-1β, Ccl2, Vcam1, and Serpine1 mRNA expression. Renal IRI increased hepatic apoptosis which was inhibited by treprostinil through reduced cytochrome c and cleaved caspase-3 protein expression. Treprostinil enhanced hepatic ATP concentrations and mitochondrial DNA copy number and improved mitochondrial dynamics by restoring Pgc-1α expression and significantly upregulating Mfn1, Mfn2, and Sirt3 levels, while reducing Drp-1 protein vs. IRI-placebo. Non-targeted semi-quantitative proteomics showed improved oxidative stress indices and ATP subunits in the IRI-treprostinil group.

Conclusions

Treprostinil improved hepatic function and antioxidant levels, while suppressing the inflammatory response and alleviating Tlr9-mediated apoptotic injury during renal IRI. Our study provides evidence of treprostinil’s hepatoprotective effect, which supports the therapeutic potential of treprostinil in reducing hepatic injury during renal IRI.

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Graphical Abstract




ga1

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Highlights

Hepatic injury occurs during renal IRI and increases in-hospital mortality, there is no treatment available.
Treprostinil inhibits renal IRI-induced hepatic inflammation and mitochondrial-mediated apoptosis in vivo.
Treprostinil is a novel and viable treatment to ameliorate renal IRI-induced hepatic injury.

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Abbreviations : IRI, AKI, SOD, GSH, CAT, ROS, ATP, IL, TLR, mtDNA, Mfn, Pgc-1α, Drp-1, PGI2, ALT, AST, SCr, BUN, MDA, H&E, TUNEL, Sirt3, Gapdh, Cox-IV, mt-Nd1, Vcam1, Serpine1, Gclc, Ccl2, 18S, SWATH-MS, Gpx, Gsta2, Gstm4

Keywords : Liver injury, Prostacyclin, Inflammation, Oxidative stress, Apoptosis


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Vol 143

Article 112172- novembre 2021 Retour au numéro
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