Vankomisin-sisplatin nefrotoksik etkisi ve teneligliptinin nefroprotektif etkisinin in vitro ortamda değerlendirilmesi

Abstract

İlaca bağlı gelişen nefrotoksisite birçok ilacın etkin kullanımını sınırlandıran, morbidite ve mortalite artışına sebep olan önemli bir klinik problemdir. Vankomisin ve sisplatin nefrotoksik yan etkisi olduğu bilinen ve klinik pratikte yaygın kullanılan ilaçlardır. Teneligliptin, dipeptidil peptidaz-4 (DPP-4) inhibitörüdür ve tip 2 diyabetes mellitus hastalarında oral antidiyabetik ajan olarak kullanılır. Antidiyabetik etkisinin yanısıra güncel çalışmalarda özellikle sisplatin tedavisi alan hastalarda teneligliptin nefrotoksisiteden koruyucu etkisi olduğu da bildirilmektedir. Bu çalışmada insan renal proksimal hücre serilende 2D ve 3D kültür ortamında vankomisin ve sisplatine bağlı nefrotoksisite oluşturarak toksisite gelişimine neden olan olası mekanizmaları transkriptom analizi ile saptamak ve teneligliptinin nefrotoksisite üzerine iyileştirici etkisini göstermeyi amaçladık. HK-2 (insan renal proksimal tubul hücreleri) hücre serileri 2D ve 3D kültür ortamında çoğaltıldı. İlaçların uygulanma şekline göre; vankomisin, sisplatin, teneligliptin, vankomisin + teneligliptin, sisplatin + teneligliptin, ve kontrol olmak üzere 6 grup oluşturuldu. Hücre gruplarında hücre sağkalımı, ROS/RNS, apoptoz ve transkriptom analizleri yapıldı. HK-2 hücrelerine sisplatin ve vankomisin uygulaması sonrası hücre canlılığı azaldı. Sisplatin ve vankomisin hücre gruplarına teneligliptin eklendiğinde hücre canlılığında artış saptandı. Vankomisin verilen grupta kontrol grubuna göre ROS miktarı 7,7 kat RNS miktarının 8,3 kat, Sisplatin verilen grubuna göre ROS miktarı 7 kat RNS miktarı 6 kat arttı. Ortama teneligliptin eklendiğinde ROS/RNS düzeylerindeki artışın yaklaşık %50 azaldığı saptandı. Vankomisin ve sisplatine bağlı meydana gelen apoptozun teneligliptin eklenen gruplarda daha az olduğu görüldü. Transkriptom analizi sonucunda 7 adet genin olası mekanizmalar üzerinde etkili olabileceği saptandı. Sisplatin verilen hücre serilerinde ARG2, SOD2 gen ekspkresyonları azalırken; UBD, PTX3, GADD45G gen ekspresyonları arttı. Vankomisin hücre serilerinde ARG2, NCKAP1L, PTX3, SOD2, gen ekspresyonları azaldı, IGHA1, UBD gen xiii ekspresyonları arttı. Teneligliptinin sisplatine bağlı artan PTX3, UBD ve GADD45G ekspresyonunu azalttı, SOD2 ekspreyonunu arttırdı. Teneligliptin, vankomisine bağlı nefrotoksisitede IGHA1 expresyonunu azalttı, NCKAP1L gen ekspresyonunu arttırdı. Bu çalışmanın sonuçları sisplatinin nefrotoksik etkisinin vankomisine göre daha belirgin olduğunu ve sisplatinin nefrotoksik etkisinin birçok mekanizma üzerinden geliştiğini gösterdi. Ayrıca teneligliptinin anti-oksidan ve anti-apoptotik etkilerinin yanında anti-inflamatuar etkisinin olduğunuda gösterdi.

Drug-induced nephrotoxicity is a significant clinical problem that limits the effective use of many medications, leading to increased morbidity and mortality. Vancomycin and cisplatin are well-known drugs with nephrotoxic side effects and are commonly used in clinical practice. Teneligliptin is a dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4) inhibitor used as an oral antidiabetic agent in patients with type 2 diabetes mellitus. Recent studies suggest that teneligliptin may have a protective effect against nephrotoxicity, especially in patients undergoing cisplatin treatment. In this study, our goal was to induce nephrotoxicity related to vancomycin and cisplatin in human renal proximal tubule cell lines, both in 2D and 3D culture environments. We aimed to identify potential mechanisms underlying toxicity through transcriptome analysis and demonstrate the therapeutic effect of teneligliptin on nephrotoxicity. HK-2 (human renal proximal tubule cells) cell lines were cultured in 2D and 3D environments. Six groups were formed based on the administration of drugs: vancomycin, cisplatin, teneligliptin, vancomycin + teneligliptin, cisplatin + teneligliptin, and a control group. Analyses were conducted on cell survival, ROS/RNS levels (reactive oxygen and nitrogen species), apoptosis, and transcriptome. Following the treatment of cisplatin and vancomycin to HK-2 cells, cell viability decreased. However, when teneligliptin was added to the groups treated with cisplatin and vancomycin, an increase in cell viability was observed. In the group treated with vancomycin, the ROS level increased by 7.7 times, the RNS level increased by 8.3 times compared to the control group. In the group treated with cisplatin, the ROS level increased by 7 times, and the RNS level increased by 6 times compared to the control group. The addition of teneligliptin to the environment was found to result in an approximately 50% reduction in the increase of ROS/RNS levels. Apoptosis induced by vancomycin and cisplatin was found to be less in the groups where teneligliptin was added. As a result of transcriptome analysis, it was determined that seven genes could potentially be effective in mechanisms. In the cell series where nephrotoxicity was induced with cisplatin, the gene expressions xv of ARG2, GADD45G, and SOD2 decreased, while the gene expressions of UBD and PTX3 increased. In the cell series where nephrotoxicity was induced with vancomycin, the gene expressions of ARG2, NCKAP1L, PTX3, and SOD2 decreased, while the gene expressions of IGHA1 and UBD increased. It was observed that teneligliptin reduced the increased expressions of PTX3, UBD, and GADD45G associated with cisplatin toxicity, increased SOD2 expression. Additionally, teneligliptin was found to decrease IGHA1 expression in vancomycin-induced nephrotoxicity and increase NCKAP1L gene expression. The results of this study indicated that the nephrotoxic effect of cisplatin is more pronounced compared to vancomycin, and the nephrotoxic effect of cisplatin develops through various mechanisms. Additionally, it was found that teneligliptin not only exhibits anti-oxidant and anti-apoptotic effects but also possesses anti-inflammatory effects.