Identifikacija različitih tipova kronične bubrežne bolesti: urinarni proteinski i peptidni markeri

za više informacija:ali.ma@wecistanche.com

Dio Ⅰ: Urinarni proteinski i peptidni markeri u kroničnoj bubrežnoj bolesti

Natalija Čebotareva, Anatolij Vinogradov i dr.

1. Uvod

PremaBolest bubrega: Kriteriji poboljšanja globalnih rezultata (KDIGO),kronična bolest bubrega(CKD) definira se kao abnormalnost u strukturi ili funkciji bubrega prisutna dulje od 3 mjeseca, s zdravstvenim implikacijama [1,2]. CKD (kronična bolest bubrega)neovisni je faktor rizika za smrt, kardiovaskularne bolesti, završni stadij bubrežne bolesti i akutnu ozljedu bubrega [3-7] i ima globalnu prevalenciju od 11-13 posto [8]. CKD (kronična bolest bubrega) je društveno značajan problem zbog visokog rizika rane invalidnosti od bolesti i potrebe za skupim tretmanima u slučaju zatajenja bubrega u završnoj fazi, kao što su hemodijaliza, peritonealna dijaliza i transplantacija bubrega [9,10] . Tri najčešća uzroka KBB-a (kronična bolest bubrega)su dijabetes melitus, hipertenzija i glomerulonefritis, osobito s nefrotskim sindromom [11].Bolesti bubregamogu imati slične kliničke simptome i mogu varirati od blagih i benignih do progresivnih s brzim razvojem završne faze bubrežne bolesti. Ozbiljnost kliničkih manifestacija, međutim, ne odgovara uvijek težini oštećenja bubrega, što se može odrediti biopsijom bubrega [12]. Većina bolesnika podvrgava se jednoj biopsiji bubrega kako bi se odredio morfološki oblikbolest bubrega. U sporadičnim slučajevima biopsija se ponavlja radi procjene učinkovitosti terapije i prognoze. Međutim, procjena regresije nefropatske aktivnosti ključna je za dinamičku procjenu liječenja, uključujući učinkovitost liječenja, optimizaciju i prognozu.

Bolesti bubrega:kronična bolest bubrega (CKD)

Kliknite za Cistanche nuspojave i Cistanche proizvode

Urinproteomskianalizaje mnogo sigurnija opcija u usporedbi s biopsijom i ima dobar potencijal za razvoj neinvazivnih dijagnostičkih metoda. Analiza urina ima nekoliko prednosti u usporedbi s krvljuproteomskianaliza[13]. Prvo, proteom urina nije jako kompliciran i uglavnom sadržibjelančevineipeptidibubrežnog podrijetla (do 70 posto). Naprotiv, markeri oštećenja bubrega sastoje se od samo malog udjela vrlo raznolikog proteoma plazme/seruma, što njihovu analizu u potonjem čini izazovnom. Drugo, puno je lakše normalizirati koncentraciju aproteinbiomarkera u urinu nego u krvi—na primjer, na temelju koncentracije kreatinina [14]. Treće, prikupljanje urina je jednostavno i neinvazivno. Konačno, uzorci urina stabilni su na temperaturi od -20 stupnjeva i prikladni su zaproteomskianalizačak i nakon godina skladištenja[15]. Prethodno navedene prednosti urina čine ga popularnim predmetom traženjaproteinmarkeri za razne patologije[16]. Te patologije uključuju bubrežne i genitourinarne patologije te patologije povezane s proteinurijom, kao što subolesti bubrega[17-19; rak mjehura, prostate i jajnika [20-23]; dijabetička nefropatija [24]; i preeklampsije [25-27]. Mokraćniproteinmarkeri su također opisani za rak debelog crijeva i pluća [28,29], kolangiokarcinom [30, kardiovaskularne bolesti [31, autoimune bolesti [32] i zarazne bolesti [33]. Unatoč tome, proteom urina trebao bi biti najinformativniji za bubrežne patologije i može predstavljati otisak prsta različitihbolesti bubrega[34-39] (Tablica 1).

Međutim, unatoč velikom broju studija, još uvijek nema pouzdanih biomarkera specifičnih za bubrežne bolesti koji se mogu točno reproducirati u različitim studijama. Različiti čimbenici koji utječu na sastav proteoma uključuju uvjete i režim sakupljanja (jutro, dnevno, varijabilnost tijekom nekoliko dana itd.), tjelesnu aktivnost, prehranu, anatomske značajke urinarnog trakta (nepostojanje jednog bubrega itd.) , spol i dob [40-43]. Sve ove čimbenike treba uzeti u obzir pri usporedbi rezultata različitih studija. Općenito, kombiniranje markera specifičnih nefropatija opisanih u različitim studijama moglo bi olakšati bolji napredak u stvaranju visoko specifičnih diferencirajućih panela za moguću kliničku upotrebu nakon višestupanjske prospektivne validacije [44].

Tablica 1. Studije proteoma u urinu kod različitih vrsta nefropatija

Pristupi temeljeni na spektrometriji mase (MS), koji imaju visok kapacitet multipleksiranja, najnepristraniji su i najosjetljiviji instrumenti i već su pružili većinu trenutno poznatih informacija o urinupeptidiproteinsadržaja u različitim nefropatijama, kao i potencijalne ploče biomarkera za razne bolesti [37-39]. Uspješno je primijenjen niz MS metoda (tablica 1). Najčešće korišteni pristupi uključuju lasersku desorpciju/ionizaciju uz pomoć matrice (MALDI-TOF), kapilarnu elektroforezu (CE) i tekućinsku kromatografiju (LC) MS. Najnapredniji pristupi s izobarnim ili tandemskim masovnim oznakama za relativnu i apsolutnu kvantitaciju (iTRAQ i TMT) olakšavaju identifikaciju markera među uobičajeno prisutnimbjelančevineipeptidikada njihove količine značajno variraju. Općenito, navedeni neciljani MS pristupi najprikladniji su za primarnu pretragu potencijalnih biomarkera, dok se ciljani MS i imunotestovi mogu koristiti za daljnju validaciju.

Ovaj pregled sažima podatke iz brojnih studija proteoma urina u nefropatijama povezanim s KBB-om (kronična bolest bubrega), s fokusom na nedavne studije od 2015. do 2021. Elektroničke baze podataka MEDLINE, PubMed i Cochrane pretražene su pomoću ključnih riječi kao što su "proteomika","peptidomika","biomarkeri","kronična bolest bubrega", "urin","membranozna nefropatija""IgA nefropatija","fokalna segmentalna glomeruloskleroza""bolest minimalnih promjena","dijabetička nefropatija" i"lupus nefritis". Popisi referenci članaka također su istraženi kako bi se istražila povezana literatura Analizirani su bibliografski podatci 1030 preuzetih članaka te su izbrisani radovi s nerelevantnim ili nepouzdanim podacima, oni nedostupni u punom tekstu i oni koji nisu na engleskom jeziku.Nakon brisanja svih duplih referenci ostalo je 69 članaka.

2. Kronična bubrežna bolest (CKD)

Nekoliko studija urinarnog proteoma razmatralo je CKD (kronična bolest bubrega)skupina patologija bez podjela. Grupa Haralda Mischaka vodeća je u MS studijama urinarnog peptidoma i proteoma. Ova skupina opisala je 1580 nativnih urinarnihpeptidi, pokazujući da je 73 posto bilo jedinstveno za urin i dokazujući kliničku vrijednost nativnog urinapeptidmarkeri za dijagnosticiranje nekoliko bolesti, uključujući one povezane s oštećenjem bubrega[14,77,78].

Rossing K. i sur. razvio prvi panel koji se sastoji od 65 urinarnihbjelančevine, uključujući fragmente kolagena, serumski albumin, o1-antitripsin (A1AT) i uromodulin, koji je diferencirao dijabetičku nefropatiju u 97 posto slučajeva, pokazujući visoku osjetljivost i specifičnost među 148 bolesnika s tipovima 2 DM i DN [72]. Panel su dalje uspješno validirali Alkhalaf A. et al. [79].

Dobar DMet al. analizirali su uzorke urina 476 bolesnika s KBB-om (kronična bolest bubrega)(uglavnom dijabetička nefropatija) i 379 kontrola te razvili klasifikator temeljen na 273 urinarnapeptidi(CKD (kronična bolest bubrega)273) u obliku kompozitnog CKD-a (kronična bolest bubrega)biomarker [45]. Panel je sadržavao fragmente kolagena tipa I i ⅢI -lanaca (181peptidi), odražavajući promet izvanstaničnog matriksa i smanjenu aktivnost proteaze in situ. CKD (kronična bolest bubrega)pacijenti su također pokazali povećano izlučivanje plazme mokraćombjelančevinei njihovi fragmenti (npr. A1AT, serumski albumin, lanac o-hemoglobina i lanac -fibrinogena), specifični za bubregebjelančevine(uromodulin, gama-lanac Nat/K plus -ATPaza i komponenta 1 receptora progesterona povezana s membranom) ibjelančevineizlučuje tubulima, što može odražavati kronično oštećenje glomerularne filtracijske barijere, povećanu glomerulosklerozu i intersticijsku fibrozu. U slijepoj studiji, CKD (kronična bolest bubrega) 273 klasifikatora omogućio je razlikovanje bolesnika s KBB-om (kronična bolest bubrega)različite etiologije s 85,5 postotnom osjetljivošću i 100 postotnom specifičnošću i predviđaju smrtnost u tipu 2 DM s mikroalbuminurijom [45,80,81]. Ove rezultate dodatno je potvrdio Schanstra .P.et al.[18] i Pontillo C. et al. [46 koji je potvrdio vrijednost ovog klasifikatora kao prediktora pogoršanja bubrežne funkcije i pokazao smanjenje brzine glomerularne filtracije<60 ml/min="" over="" 5="" years="" of="" monitoring.="" zürbig="" p="" et="" alshowed="" that="" the="" ckd273="" classifier="" could="" predict="" the="" development="" of="" diabetic="" nephropathy="" 1.5="" years="" before="" the="" onset="" of="" microalbuminuria.="" argiles="" a.et="" al.="" used="" the=""> (kronična bolest bubrega) 273 klasifikatora na 53 bolesnika s KBB-om (kronična bolest bubrega)i diferencirati bolesnike prema stupnju oštećenja bubrežne funkcije i riziku od završnog stadija kronične bubrežne bolesti (kronična bolest bubrega)ili smrti [17].

Catanese L. et al. razvio FPP{0}}BH klasifikator koji sadrži 29 specifičnih biomarkera fibroze za pacijente s različitim imunološkim i neimunimbolesti bubrega. Bolesnici s bubrežnom fibrozom pokazali su porast urinarnih proteaza (katepsin D, matriks metaloproteinaza 2, kolagenaza 3 i matriks metaloproteinaza-14), -2-HS-glikoproteina ili fetuin-A, kao i 19 drugačiji kolagenpeptidfragmenti osam različitih kolagenih lanaca s različitim intenzitetom između pacijenata s visokim i niskim stupnjem fibroze [47].

Od CKD (kronična bolest bubrega)je krovni izraz za nekoliko stanja koja utječu na bubrege, mnogi od gore navedenih markera nisu specifični za bolest. Studija 1180 uzoraka urina koju su proveli Siwy J. et al. pokazala je da mnogi markeri ostaju isti u različitim nefropatijama i odražavaju zajedničke patološke procese [54]. Međutim, ova opsežna studija identificirala je niz specifičnih markera. Pokazalo se da su tri fragmenta klasterina povećana u dijabetičkoj nefropatiji, -2-mikroglobulin je smanjen u bolesti minimalnih promjena, a S100-A9proteinfragment razlikuje lupus nefritis [54]. Ostalo specifičnoproteomikai peptidomske promjene u različitim CKD (kronična bolest bubrega)tipovi, uključujući bolest minimalnih promjena (MCD), žarišnu segmentalnu glomerulosklerozu (FSGS), membransku nefropatiju (MN), IgA nefropatiju (IgAN), dijabetičke nefropatije (DN) i lupus nefritis (LN), prikazani su u nastavku.

3. Bolest minimalnih promjena i žarišna segmentna glomeruloskleroza

Bolest minimalnih promjena(MCD)i primarna fokalna glomeruloskleroza (FSGS) su bolesti s primarnim oštećenjem podocita (primarne podocitopatije), što se očituje visokom proteinurijom i nefrotskim sindromom 82,83]. Međutim, morfološke studije biopsije bubrega u ranim stadijima FSGS-a mogu propustiti segmentnu sklerozu u pojedinačnim glomerulima i mogu pogrešno klasificirati bolest kao MCD (Bolest minimalnih promjena) [84]. Primarna patogeneza FSGS povezana je s cirkulirajućim čimbenicima propusnosti (kao što je topljivi receptor aktivatora plazminogena tipa urokinaze (SuPAR), kortikotrofinu sličanprotein-1 i anti-CD40 antitijela CD-80 ekspresija), što dovodi do razvoja nefrotskog sindroma [85-91]. Općenito, u usporedbi s FSGS, MCD (Bolest minimalnih promjena) ima povoljniju prognozu u pogledu progresije bubrežne disfunkcije; Vjerojatnije je da će FSGS razviti rezistenciju na terapiju i rezultirati brzom bubrežnom disfunkcijom, a također je vjerojatnije da će trebati agresivna i ustrajna terapijska strategija [83,92,93]. Osim toga, prisutnost sekundarnog FSGS-a komplicira dijagnozu i liječenje bolesti. Zbog svoje neimune prirode ovaj oblik bolesti ne zahtijeva imunosupresivnu terapiju [1.

Nekoliko studija imalo je za cilj identificiratiproteomskirazlike između ove dvije nefropatije. Konkretno, pokazalo se da su razine kalretinina i UBA52 bile više u FSGS [4849], dok je 39S ribosomalniproteinL17 je bio viši u MCD (Bolest minimalnih promjena) [48] ​​(Tablica 2). Značajno više razine katepsina B, katepsina C i aneksina A3 pokazane su u slučajevima kolapsirajuće varijante FSGS-a (karakterizirane kolapsom glomerula i brzim gubitkom bubrežne funkcije) nego u MCD-u (Bolest minimalnih promjena), MN i druge FSGS varijante [94]. Nekoliko potencijalnih markera specifičnih samo za FSGS uključuju povećane razine 26 slične kadherinu, RNaze A obitelji 1, DIS3-egzonukleaze 1[50], remodeliranje matriksaprotein8[51], CD59, inzulinu sličan vezni protein faktora rasta7 i kružni homolog 4[52], kao i smanjenje polimernog imunoglobulinskog receptora i regulatora olfaktorne signalizacije povezanog s Golgijem [54] ili potpunog odsustva dipeptidaze 1 (DPEP1)[52]. Utvrđeno je da su povećane razine CD14 specifične samo za MCD (Bolest minimalnih promjena) [50] i nisu identificirani ni u jednoj drugoj nefropatiji (Tablica 2). U isto vrijeme, povećanje transferina i histatina-3 može razlikovati i FSGS i MCD (Bolest minimalnih promjena) [48] ​​od drugih vrstabolest bubrega.

Među otkrivenim potencijalnim markerima, prekomjerna zastupljenost ribonukleaze 2 i premala zastupljenost haptoglobina mogu sugerirati najgoru prognozu FSGS-a, dok apolipoprotein A1 i remodeliranje matriksaprotein8(MXRA8) pokazao je značajne promjene između oblika FSGS-a koji su osjetljivi na steroide i koji su otporni na steroide[51].

Općenito, prisutnost većine navedenogbjelančevineu urinu i povećanje njihovih razina može odražavati masivnu smrt stanica i otpuštanje unutarstaničnog sadržaja tijekom odvajanja podocita od glomerularne membrane. Ovi rezultati također mogu sugerirati posebne uloge imuniteta, upale i apoptoze u razvoju FSGS-a. Stanična proliferacija, diferencijacija i smrt mogu biti uključeni u MCD (Bolest minimalnih promjena) razvoj [95]. Dinamičke studije provedene na modelu štakora žarišne segmentalne glomeruloskleroze (nefropatija izazvana adriamicinom (ADR)) otkrile su postupno povećanje afamina i ceruloplazmina, kao i postupno smanjenje kadherina-2 i agrekanske jezgreproteinu FSGS-u, i sugerirao da snižene razine fetuina-B, -1-mikroglobulina i -2-HS-glikoproteina mogu biti obećavajući markeri za rano otkrivanje FSGS-a [96]. Ostala tržišta koja obećavaju uključuju CD44, MXRA8, katepsine i apolipoprotein A1. CD44 odražava aktivaciju parijetalnih epitelnih stanica, što izaziva glomerulosklerozu. MXRA8 katepsini uključeni su u nakupljanje fibroze i napredovanje bolesti. Apolipoprotein A1 odražava oksidativni stres, povezan je s hiperlipidemijom i predstavlja jedan od patogenetskih čimbenika u razvoju FSGS-a.

Analiza bolesti bubrega:Urinproteomskianaliza

KLIKNITE OVDJE ZA DIO Ⅱ