Il fattore delle cellule staminali HGF inverte l'invecchiamento renale correggendo il sovraccarico mitocondriale di rame

Il danno renale acuto (AKI) progredisce frequentemente verso la malattia renale cronica, in parte perché le cellule epiteliali tubolari renali (RTECs) danneggiate entrano in uno stato di senescenza determinato dalla disfunzione mitocondriale. Il sovraccarico di rame nei mitocondri è sempre più riconosciuto come un fattore trainante di tale disfunzione, tuttavia i meccanismi molecolari che collegano la terapia con cellule staminali alla gestione del rame mitocondriale erano poco compresi.

Questo studio ha utilizzato un modello murino di danno da ischemia-riperfusione renale unilaterale (uIRI) trattato con trapianto sottocapsulare renale di hUC-MSCs incorporate in collagene. Nel corso di 14 giorni, il trattamento con hUC-MSCs ha migliorato significativamente la creatinina sierica e l'azoto ureico ematico, ridotto la fibrosi e diminuito i marcatori canonici di senescenza, tra cui l'attività della SA-β-galattosidasi, p53, p21 e p16. In modo cruciale, i livelli di STAT3 fosforilato in serina-727 (STAT3pSer727) e dello chaperone mitocondriale del rame COX17 erano entrambi elevati dal trattamento con hUC-MSCs.

Il sequenziamento dell'RNA del tessuto renale ha identificato l'omeostasi del rame e il complesso IV della catena respiratoria come le principali vie arricchite negli animali trattati con MSCs. Quando HGF è stato silenziato nelle hUC-MSCs tramite shRNA lentivirale, tutti gli effetti protettivi sono stati annullati: STAT3pSer727 è diminuito, COX17 si è ridotto, il rame mitocondriale si è accumulato e la subunità del complesso IV mt-Co1 è risultata ridotta. L'inibizione farmacologica del recettore di HGF cMet (SGX-523) ha replicato questi effetti in vivo, confermando che HGF segnala attraverso cMet per attivare l'asse STAT3 mitocondriale.

Gli studi meccanicistici hanno combinato co-immunoprecipitazione, docking molecolare (ZDOCK 3.0.2) e simulazione di dinamica molecolare all-atom (AMBER 20) per dimostrare che STAT3pSer727 forma un complesso stabile e compatto con COX17. La forma fosforilata ha mostrato un'energia di legame marcatamente inferiore, minori fluttuazioni strutturali (RMSF/RMSD) e legami idrogeno più stabili rispetto a STAT3 non fosforilato, indicando che la fosforilazione della serina-727 è specificamente necessaria per un'interazione produttiva con COX17. In modelli di ipossia-riossigenazione di RTECs murini primari, il blocco di HGF o cMet con anticorpi neutralizzanti ha ridotto la traslocazione mitocondriale di STAT3; la successiva inibizione farmacologica di mitoSTAT3 con mtcur-1 ha quindi diminuito COX17 e mt-Co1. Il silenziamento di COX17 da solo è stato sufficiente a compromettere l'attività del complesso IV, aumentare il rame mitocondriale e intracellulare, elevare le ROS, collassare il potenziale di membrana mitocondriale, aprire il poro di transizione della permeabilità mitocondriale, ridurre la produzione di ATP e accelerare la senescenza delle RTECs.

Nel complesso, i dati stabiliscono un asse paracrino lineare: HGF derivato da hUC-MSCs → cMet → STAT3pSer727 → traslocazione mitocondriale → interazione con COX17 → integrità del complesso IV → efflusso di rame e sintesi di ATP → ridotta senescenza delle RTECs. Questo lavoro identifica mitoSTAT3 e COX17 come bersagli farmacologici che collegano la terapia con MSCs al metabolismo mitocondriale del rame e all'invecchiamento renale post-AKI, con potenziali implicazioni per le strategie terapeutiche rivolte alle vie adiacenti alla cuproptosi nella malattia renale.