Contrast-induced acute kidney injury (CI-AKI) occurs in more than 30% of patients after intravenous iodinated contrast media and causes serious complications, including renal failure and mortality. Recent research has demonstrated that routine antioxidant and alkaline therapy failed to show benefits in CI-AKI patients with high risk for renal complications. Mitophagy is a mechanism of selective autophagy, which controls mitochondrial quality and mitochondrial reactive oxygen species (ROS) through degradation of damaged mitochondria. The role of mitophagy and its regulation of apoptosis in CI-AKI are poorly understood. In this study, we demonstrated that mitophagy was induced in renal tubular epithelial cells (RTECs) during CI-AKI, both in vivo and in vitro. Meanwhile, contrast media–induced mitophagy was abolished when silencing PINK1 or PARK2 (Parkin), indicating a dominant role of the PINK1-Parkin pathway in mitophagy. Moreover, mitochondrial damage, mitochondrial ROS, RTEC apoptosis, and renal injury under contrast exposure were more severe in PINK1- or PARK2-deficient cells and mice than in wild-type groups. Functionally, PINK1-Parkin–mediated mitophagy prevented RTEC apoptosis and tissue damage in CI-AKI through reducing mitochondrial ROS and subsequent NLRP3 inflammasome activation. These results demonstrated that PINK1-Parkin–mediated mitophagy played a protective role in CI-AKI by reducing NLRP3 inflammasome activation.

The pathogenetic mechanism of contrast-induced acute kidney injury (CI-AKI), which is the third most common cause of hospital-acquired AKI, has not been elucidated. Previously, we demonstrated that renal injury and cell apoptosis were attenuated in nlrp3 knockout CI-AKI mice. Here, we investigated the mechanism underlying NLRP3 inhibition-mediated attenuation of apoptosis in CI-AKI. The RNA sequencing analysis of renal cortex revealed that the nlrp3 or casp1 knockout CI-AKI mice exhibited upregulated cellular response to hypoxia, mitochondrial oxidation, and autophagy when compared with the wild-type (WT) CI-AKI mice, which indicated that NLRP3 inflammasome inhibition resulted in the upregulation of hypoxia signaling pathway and mitophagy. The nlrp3 or casp1 knockout CI-AKI mice and iohexol-treated HK-2 cells with MCC950 pretreatment exhibited upregulated levels of HIF1A, BECN1, BNIP3, and LC3B-II, as well as enhanced colocalization of LC3B with BNIP3 and mitochondria, and colocalization of mitochondria with lysosomes. Additionally, roxadustat, a HIF prolyl-hydroxylase inhibitor, protected the renal tubular epithelial cells against iohexol-induced injury through stabilization of HIF1A and activation of downstream BNIP3-mediated mitophagy in vivo and in vitro. Moreover, BNIP3 deficiency markedly decreased mitophagy, and also significantly exacerbated apoptosis and renal injury. This suggested the protective function of BNIP3-mediated mitophagy in CI-AKI. This study elucidated a novel mechanism in which NLRP3 inflammasome inhibition attenuated apoptosis and upregulated HIF1A and BNIP3-mediated mitophagy in CI-AKI. Additionally, this study demonstrated the potential applications of MCC950 and roxadustat in clinical CI-AKI treatment.Abbreviations: BNIP3: BCL2/adenovirus E1B interacting protein 3; Ctrl: control; DAPI: 4',6-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride; EGLN2/PHD1: egl-9 family hypoxia-inducible factor 2; HIF1A: hypoxia inducible factor 1, alpha subunit; H-E: hematoxylin and eosin; IL18: interleukin 18; IL1B: interleukin 1 beta; LAMP1: lysosomal-associated membrane protein 1; MAP1LC3B/LC3B: microtubule-associated protein 1 light chain 3 beta; mRNA: messenger RNA; NFKB/NF-κB: nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B cells; NLRP3: NLR family, pyrin domain containing 3; NS: normal saline; PRKN/Parkin: parkin RBR E3 ubiquitin protein ligase; PINK1: PTEN induced putative kinase 1; RNA: ribonucleic acid; SEM: standard error of the mean; siRNA: small interfering RNA; TEM: transmission electron microscopy; TUBA/α-tubulin: tubulin, alpha; TUNEL: terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling; VDAC: voltage-dependent anion channel; WT: wild-type.

Abstract Single-chirality, single-wall carbon nanotubes are desired due to their inherent physical properties and performance characteristics. Here, we demonstrate a chromatographic separation method based on a newly discovered chirality-selective affinity between carbon nanotubes and a gel containing a mixture of the surfactants. In this system, two different selectivities are found: chiral-angle selectivity and diameter selectivity. Since the chirality of nanotubes is determined by the chiral angle and diameter, combining these independent selectivities leads to high-resolution single-chirality separation with milligram-scale throughput and high purity. Furthermore, we present efficient vascular imaging of mice using separated single-chirality (9,4) nanotubes. Due to efficient absorption and emission, blood vessels can be recognized even with the use of ∼100-fold lower injected dose than the reported value for pristine nanotubes. Thus, 1 day of separation provides material for up to 15,000 imaging experiments, which is acceptable for industrial use.

A cellulose is produced from renewable natural resources, and the regenerated fibres have been widely utilized, e.g., a tyre cord fabric. However, the production of viscose Rayon is inevitable to use environmentally burdened chemicals like CS2. We propose an eco-friendly cellulose fibre created with a recyclable ionic liquid, further mechanically toughened using a nanofiller. A synergetic architecture composed of minute amount of 0.1 wt% single-walled carbon nanotubes (CNT) and cellulose matrix achieves the increased (34 %) elongation and the retained tensile strength, thus creating the enhanced (39 %) toughness. Such a unique enhancement is different from diverse fillers generally known to decrease the elongation in return for the increased strength. To fully draw the reinforcement, controlling the bundled CNT particle size analogous to cellulose microfibril is essential. Moreover, the CNTs are advantageous to a high throughput, and maximum take-up rate of the wet-spun fibre is boosted (30 %).

Motivation: Non-invasive evaluation of chronic kidney disease (CKD) is of increasing value. Goal(s): This study aims to assess renal interstitial fibrosis (IF) using diffusion-based MRI approached and their corticomedullary difference (CMD) in CKD patients. Approach: MRI parameters from apparent diffusion coefficient (ADC), intra-voxel incoherent motion (IVIM), diffusion kurtosis imaging (DKI) and diffusion-relaxation correlated spectrum imaging (DR-CSI) were obtained both for renal cortex and medullary. CMD of these parameters were calculated. Results: Several diffusion-based MRI parameters are promising for differentiating between the mild and moderate-severe renal IF. CMD shows potential for the assessment of renal IF on a supplementary role. Impact: This study shows attempts on non-invasive assessment of renal interstitial fibrosis using several typical advanced model or model-free methods regarding diffusion MRI. Also, it illustrates the possible role of renal corticomedullary difference of these approaches in the assessment.

Zoledronate-loaded carbon nanocomposites, which strongly suppressed cell viability and osteoclast differentiation, were fabricated by using calcium ions.

Abstract Objective To assess renal interstitial fibrosis (IF) using diffusion MRI approaches, and explore whether corticomedullary difference (CMD) of diffusion parameters, combination among MRI parameters, or combination with estimated glomerular filtration rate (eGFR) benefit IF evaluation. Methods Forty-two patients with chronic kidney disease were included, undergoing MRI examinations. MRI parameters from apparent diffusion coefficient (ADC), intra-voxel incoherent motion (IVIM), diffusion kurtosis imaging (DKI), and diffusion-relaxation correlated spectrum imaging (DR-CSI) were obtained both for renal cortex and medulla. CMD of these parameters was calculated. Pathological IF scores (1–3) were obtained by biopsy. Patients were divided into mild (IF = 1, n = 23) and moderate-severe fibrosis (IF = 2–3, n = 19) groups. Group comparisons for MRI parameters were performed. Diagnostic performances were assessed by the receiver operator’s curve analysis for discriminating mild from moderate-severe IF patients. Results Significant inter-group differences existed for cortical ADC, IVIM-D, IVIM-f, DKI-MD, DR-CSI V B , and DR-CSI V C . Significant inter-group differences existed in ΔADC, ΔMD, Δ V B , Δ V C , Δ Q B, and Δ Q C . Among the cortical MRI parameters, V B displayed the highest AUC = 0.849, while ADC, f , and MD also showed AUC > 0.8. After combining cortical value and CMD, the diagnostic performances of the MRI parameters were slightly improved except for IVIM-D. Combining V B with f brings the best performance (AUC = 0.903) among MRI bi-variant models. A combination of cortical V B , ΔADC, and eGFR brought obvious improvement in diagnostic performance (AUC 0.963 vs 0.879, specificity 0.826 vs 0.896, and sensitivity 1.000 vs 0.842) than eGFR alone. Conclusion Our study shows promising results for the assessment of renal IF using diffusion MRI approaches. Critical relevance statement Our study explores the non-invasive assessment of renal IF, an independent and effective predictor of renal outcomes, by comparing and combining diffusion MRI approaches including compartmental, non-compartmental, and model-free approaches. Key Points Significant difference exists for diffusion parameters between mild and moderate-severe IF. Generally, cortical parameters show better performance than corresponding CMD. Bi-variant model lifts the diagnostic performance for assessing IF. Graphical Abstract