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プロテオミクス法を用いたフッ素誘導体化-液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析法を用いたアリストロキチン酸腎症モデルマウスにおけるグリオキサラーゼ1に対するプレドニゾロンの効果
Effect of prednisolone on glyoxalase 1 in an inbred mouse model of aristolochic acid nephropathy using a proteomics method with fluorogenic derivatization-liquid chromatography-tandem mass spectrometry.
PMID: 31968011 PMCID: PMC6975546. DOI: 10.1371/journal.pone.0227838.
抄録
プレドニゾロンはグルコースの恒常性維持に関与しており、アリストロチン酸腎症（AAN）の治療に用いられてきたが、腎臓の解糖に及ぼす影響は明らかにされていない。本研究では、AANモデルのマウスを用いて、プレドニゾロン治療後に変化したタンパク質の観点からその影響をプロテオミクス手法を用いて調べることを目的としています。6週齢のC3H/He雌マウスにAA（0.5mg/kg/日）を56日間投与した。その後、AA+P群のマウスにプレドニゾロン(2mg/kg/日)を14日間経口投与し、AA群のマウスには代わりに水を与えた。プレドニゾロン投与後の尿細管間質障害はAA群に比べて改善された。腎臓ホモジネートを採取し、フッ素誘導体化-液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析法（FD-LC-MS/MS）によるプロテオミクス解析を行った。一方、尿中のメチルグリオキサールとD-乳酸のレベルは、蛍光検出を伴う高速液体クロマトグラフィーで測定した。14日目には、各群間で47の変質ピークと39の対応するタンパク質があり、解糖関連タンパク質、特にグリオキサラーゼ1（GLO1）、フルクトース-二リン酸アルドラーゼB（アルドラーゼB）、トリオセホスフェートイソメラーゼ（TPI）はAA+P群で減少していた。一方、プレドニゾロンはメチルグリオキサールの尿量を減少させ（AA+P：2.004±0.301μg vs. AA：2.741±0.630μg、p＜0．05）、それはD-乳酸の尿量の減少を伴っていた（AA+P：54.07±5.45μmol vs. AA：86.09±8.44μmol、p < 0.05）。このように、プレドニゾロンは炎症および間質性腎線維化を緩和した。この腎保護機構は、解糖由来のメチルグリオキサールの量を減少させることにより、GLO1のダウンレギュレーションと関連している可能性がある。プロテオミクス解析とメチルグリオキサールとその代謝物であるD-乳酸の定量により、プレドニゾロンの生化学的有効性を初めて示し、尿中メチルグリオキサールとその代謝物であるD-乳酸がAANのバイオマーカーになる可能性があることを示した。
Prednisolone is involved in glucose homeostasis and has been used for treatment for aristolochic acid (AA) nephropathy (AAN), but its effect on glycolysis in kidney has not yet been clarified. This study aims to investigate the effect in terms of altered proteins after prednisolone treatment in a mice model of AAN using a proteomics technique. The six-week C3H/He female mice were administrated AA (0.5 mg/kg/day) for 56 days. AA+P group mice were then given prednisolone (2 mg/kg/day) via oral gavage for the next 14 days, and AA group mice were fed water instead. The tubulointerstitial damage was improved after prednisolone treatment comparing to that of AA group. Kidney homogenates were harvested to perform the proteomics analysis with fluorogenic derivatization-liquid chromatography-tandem mass spectrometry method (FD-LC-MS/MS). On the other hand, urinary methylglyoxal and D-lactate levels were determined by high performance liquid chromatography with fluorescence detection. There were 47 altered peaks and 39 corresponding proteins on day 14 among the groups, and the glycolysis-related proteins, especially glyoxalase 1 (GLO1), fructose-bisphosphate aldolase B (aldolase B), and triosephosphate isomerase (TPI), decreased in the AA+P group. Meanwhile, prednisolone decreased the urinary amount of methylglyoxal (AA+P: 2.004 ± 0.301 μg vs. AA: 2.741 ± 0.630 μg, p < 0.05), which was accompanied with decrease in urinary amount of D-lactate (AA+P: 54.07 ± 5.45 μmol vs. AA: 86.09 ± 8.44 μmol, p < 0.05). Prednisolone thus alleviated inflammation and interstitial renal fibrosis. The renal protective mechanism might be associated with down-regulation of GLO1 via reducing the contents of methylglyoxal derived from glycolysis. With the aid of proteomics analysis and the determination of methylglyoxal and its metabolite-D-lactate, we have demonstrated for the first time the biochemical efficacy of prednisolone, and urinary methylglyoxal and its metabolite-D-lactate might be potential biomarkers for AAN.