エチレングリコール媒介尿細管損傷：重要な代謝産物と損傷経路の同定

エチレングリコール（例）中毒は、急性腎不全を含む多系統臓器損傷を引き起こします。EGは、臓器の損傷を誘発するために毒性中間体に代謝される必要がありますが、特定の代謝産物の責任者および基礎となる病原性メカニズムは、不十分に定義されたままです。これらの問題を調査するために、分離されたマウスの近位尿細管セグメント（PTS）を、さまざまな用量のEGまたはその主要な代謝物（グリコレート、グリコアルデヒド、グリオキシレート、またはシュウ酸塩）と15〜60分間インキュベートしました。損傷は、乳酸デヒドロゲナーゼ（LDH）放出、LDH破壊、アデノシン三リン酸（ATP）枯渇、または膜リン脂質分解の割合によって評価されました。毒性は、18時間にわたって培養されたHK-2細胞でも評価されました（MTTアッセイにより）。たとえば、グリコール酸塩およびシュウ酸塩は、明白なPTS損傷を誘発しませんでした。逆に、グリオキシレートとグリコアルデヒドは非常に毒性があり、重度のATP枯渇とLDH放出を引き起こしました。グリコアルデヒドはまた、酵素（LDH）を引き起こし、選択されたリン脂質分解（ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン）を引き起こしました。これらの変化は、グリオキシレート治療では見られませんでした。アシドーシス（pH 6.8）およびグリシン（2 mmol/L）はそれぞれグリオキシレートをブロックしましたが、グリコアルデヒド毒性ではなく、異なる損傷経路を示しています。グリコアルデヒドとグリオキシレートのみが、顕著なHK-2細胞死を誘導しました。グリコアルデヒドとグリオキシレートは、例えば腎毒性の原因となる主要な代謝物であると結論付け、ATPの枯渇とリン脂質および酵素破壊を引き起こすことによりそうする。たとえば代謝の副産物であるグリシンとアシドーシスは、グリオキシレート媒介損傷を減衰させる可能性があります。これは、たとえば細胞毒性の進化中に自然に発生するが不完全な保護経路が機能する可能性があることを示唆しています。

Ethylene glycol (EG) intoxication produces multisystem organ injury, including acute renal failure. Although EG must be metabolized to toxic intermediates to induce organ damage, the specific metabolite(s) responsible and the underlying pathogenic mechanisms remain poorly defined. To explore these issues, isolated mouse proximal tubular segments (PTSs) were incubated with either varying doses of EG or its prime metabolites (glycolate, glycoaldehyde, glyoxylate, or oxalate for 15 to 60 minutes). Injury was assessed by the percentage of lactate dehydrogenase (LDH) release, LDH destruction, adenosine triphosphate (ATP) depletion, or membrane phospholipid degradation. Toxicities were also assessed in cultured HK-2 cells over 18 hours (by MTT assay). EG, glycolate, and oxalate did not induce overt PTS injury. Conversely, glyoxylate and glycoaldehyde were highly toxic, causing profound ATP depletion and LDH release. Glycoaldehyde also caused enzyme (LDH) and selected phospholipid degradation (phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine). These changes were not seen with glyoxylate treatment. Acidosis (pH 6.8) and glycine (2 mmol/L) each blocked glyoxylate, but not glycoaldehyde toxicity, indicating differing injury pathways. Only glycoaldehyde and glyoxylate induced marked HK-2 cell death. We conclude that glycoaldehyde and glyoxylate are the principal metabolites responsible for EG nephrotoxicity and do so by causing ATP depletion and phospholipid and enzyme destruction. Glycine and acidosis, by-products of EG metabolism, can attenuate glyoxylate-mediated injury. This suggests that naturally occurring but incomplete protective pathways may be operative during the evolution of EG cytotoxicity.