Identifikasjon av ulike typer kronisk nyresykdom: urinprotein- og peptidmarkører

for mer informasjon:ali.ma@wecistanche.com

Del Ⅰ: Urinprotein- og peptidmarkører ved kronisk nyresykdom

Natalia Chebotareva, Anatoliy Vinogradov & et al.

1. Introduksjon

IfølgeNyresykdom: Kriterier for forbedring av globale resultater (KDIGO),Kronisk nyre sykdom(CKD) er definert som en abnormitet i nyrestruktur eller funksjon tilstede i mer enn 3 måneder, med helsemessige implikasjoner [1,2]. CKD (Kronisk nyre sykdom)er en uavhengig risikofaktor for død, kardiovaskulær sykdom, nyresykdom i sluttstadiet og akutt nyreskade [3-7] og har en global prevalens på 11-13 prosent [8]. CKD (Kronisk nyre sykdom) er et sosialt signifikant problem på grunn av den høye risikoen for tidlig funksjonshemming fra sykdommen og behovet for dyre behandlinger i tilfelle nyresvikt i sluttstadiet, som hemodialyse, peritonealdialyse og nyretransplantasjoner [9,10] . De tre vanligste årsakene til CKD (Kronisk nyre sykdom)er diabetes mellitus, hypertensjon og glomerulonefritt, spesielt med nefrotisk syndrom [11].Nyresykdommerkan ha lignende kliniske symptomer og kan variere fra mild og godartet til progressiv med rask utvikling av nyresykdom i sluttstadiet. Alvorlighetsgraden av de kliniske manifestasjonene samsvarer imidlertid ikke alltid med alvorlighetsgraden av nyreskaden, som kan bestemmes ved nyrebiopsi [12]. Flertallet av pasientene gjennomgår en enkelt nyrebiopsi for å bestemme den morfologiske formen avnyresykdom. I sporadiske tilfeller gjentas biopsien for å vurdere effektiviteten av terapi og prognose. Vurderingen av regresjonen av nefropatisk aktivitet er imidlertid avgjørende for den dynamiske vurderingen av behandlingen, inkludert behandlingens effektivitet, optimalisering og prognose.

Nyresykdommer:Kronisk nyre sykdom (CKD)

Klikk for å cistanche bivirkninger og Cistanche-produkter

Urinproteomiskanalyseer et mye sikrere alternativ sammenlignet med en biopsi og har et godt potensial for å utvikle ikke-invasive diagnostiske metoder. Urinanalyse har flere fordeler sammenlignet med blodproteomiskanalyse[1. 3]. For det første er urinproteomet ikke veldig komplisert og inneholder hovedsakeligproteinerogpeptiderav nyreopprinnelse (opptil 70 prosent). Tvert imot omfatter nyreskademarkører bare en liten brøkdel av det svært mangfoldige plasma/serumproteomet, noe som gjør analysen deres i sistnevnte utfordrende. For det andre er det mye lettere å normalisere konsentrasjonen av aproteinbiomarkør i urinen enn i blodet – for eksempel basert på konsentrasjonen av kreatinin [14]. For det tredje er urininnsamling enkel og ikke-invasiv. Endelig er urinprøver stabile ved en temperatur på -20 grader og egner seg forproteomiskanalyseselv etter år med lagring[15]. De nevnte fordelene med urin gjør det til et populært emne for leting etterproteinmarkører for ulike patologier[16]. Disse patologiene inkluderer nyre- og genitourinære patologier og patologier assosiert med proteinuri, som f.eks.nyresykdommer[17-19; blære-, prostata- og eggstokkreft [20-23]; diabetisk nefropati [24]; og svangerskapsforgiftning [25-27]. UrinveierproteinMarkører er også beskrevet for tykktarms- og lungekreft [28,29], kolangiokarsinom [30, kardiovaskulære sykdommer [31, autoimmune sykdommer [32] og infeksjonssykdommer [33]. Ikke desto mindre bør urinproteomet være mest informativt for nyrepatologier og kan presentere et fingeravtrykk av forskjelligenyresykdommer[34-39] (tabell 1).

Men til tross for et stort antall studier, er det fortsatt ingen pålitelige nyresykdomsspesifikke biomarkører som kan reproduseres nøyaktig i forskjellige studier. De ulike faktorene som påvirker proteomsammensetningen inkluderer innsamlingsforholdene og -regimet (morgen, daglig, variasjon over flere dager, etc.), fysisk aktivitet, ernæring, de anatomiske egenskapene til urinveiene (fravær av en nyre, etc.) , kjønn og alder [40-43]. Alle disse faktorene bør tas i betraktning når man sammenligner resultatene fra ulike studier. Generelt kan kombinasjonen av markørene for spesifikke nefropatier skissert i ulike studier lette bedre fremgang i opprettelsen av svært spesifikke differensierende paneler for mulig klinisk bruk etter flertrinns prospektiv validering [44].

Tabell 1. Urinproteomstudier ved ulike typer nefropatier

Massespektrometri (MS)-baserte tilnærminger, som har en høy multipleksingskapasitet, er de mest objektive og sensitive instrumentene og har allerede gitt mesteparten av den kjente informasjonen om urinpeptidogproteininnhold i ulike nefropatier, samt potensielle biomarkørpaneler for ulike sykdommer [37-39]. En rekke MS-metoder har blitt brukt (tabell 1). De mest brukte tilnærmingene inkluderer matriseassistert laserdesorpsjon/ioniseringstid-av-flight (MALDI-TOF), kapillærelektroforese (CE) og væskekromatografi (LC) MS. De mest avanserte tilnærmingene med isobariske eller tandem-massemerker for relativ og absolutt kvantifisering (iTRAQ og TMT) letter identifiseringen av markører blant vanlig tilstedeværendeproteinerogpeptidernår beløpene deres varierer betydelig. Generelt er de listede ikke-målrettede MS-tilnærmingene de mest hensiktsmessige for det primære søket etter potensielle biomarkører, mens målrettet MS og immunoassays kan brukes for videre validering.

Denne oversikten oppsummerer data fra en rekke studier av urinproteomet i nefropatier assosiert med CKD (Kronisk nyre sykdom), med fokus på nyere studier fra 2015 til 2021. De elektroniske databasene MEDLINE, PubMed og Cochrane ble søkt ved hjelp av nøkkelord som"proteomikk","peptidomics","biomarkører","Kronisk nyre sykdom", "urin", "membranøs nefropati" "IgA nefropati", "fokal segmentell glomerulosklerose" "minimal endringssykdom", "diabetisk nefropati" og "lupus nefropati". Referanselistene over artikler ble også undersøkt for å utforske relatert litteratur Den bibliografiske informasjonen til 1030 hentede artikler ble analysert, og artikler med irrelevant eller upålitelig informasjon, de som ikke var tilgjengelige i fulltekst, og de som ikke var på engelsk ble slettet. Etter å ha slettet alle dupliserte referanser, gjensto 69 artikler.

2. Kronisk nyresykdom (CKD)

Flere urinproteomstudier har vurdert CKD (Kronisk nyre sykdom)gruppe av patologier uten underavdelinger. Harald Mischaks gruppe er leder i MS-studier på urinpeptidomet og proteomet. Denne gruppen beskrev 1580 innfødt urinpeptider, som viser at 73 prosent var unike for urin og beviser den kliniske verdien av naturlig urinpeptidmarkører for diagnostisering av flere sykdommer, inkludert de assosiert med nyreskade[14,77,78].

Rossing K. et al. utviklet det første panelet bestående av 65 urinproteiner, inkludert kollagenfragmenter, serumalbumin, o1-antitrypsin(A1AT) og uromodulin, som differensierte diabetisk nefropati i 97 prosent av tilfellene, og viste høy sensitivitet og spesifisitet blant 148 type 2 DM- og DN-pasienter [72]. Panelet ble videre vellykket validert av Alkhalaf A. et al. [79].

Bra DMet al. analyserte urinprøver fra 476 pasienter med CKD (Kronisk nyre sykdom)(for det meste diabetisk nefropati) og 379 kontroller og utviklet en klassifiserer basert på 273 urinveierpeptider(CKD (Kronisk nyre sykdom)273) i form av en sammensatt CKD (Kronisk nyre sykdom)biomarkør [45]. Panelet inneholdt fragmenter av kollagen type I og ⅢI-kjeder (181peptider), som gjenspeiler den ekstracellulære matriseomsetningen og redusert proteaseaktivitet in situ. CKD (Kronisk nyre sykdom)Pasienter viste også økt urinutskillelse av plasmaproteinerog deres fragmenter (f.eks. A1AT, serumalbumin, o-hemoglobinkjede og -fibrinogenkjede), nyrespesifikkeproteiner(uromodulin, gamma-kjede Nat/K pluss -ATPase og membranassosiert progesteronreseptorkomponent 1), ogproteinerutskilles av tubuli, noe som kan reflektere kronisk skade på den glomerulære filtrasjonsbarrieren, økt glomerulosklerose og interstitiell fibrose. I en blindet studie, CKD (Kronisk nyre sykdom) 273 klassifiserer gjorde det mulig å differensiere pasienter med CKD (Kronisk nyre sykdom)av ulike etiologier med 85,5 prosent sensitivitet og 100 prosent spesifisitet og forutsi dødeligheten ved type 2 DM med mikroalbuminuri [45,80,81]. Disse resultatene ble ytterligere validert av Schanstra .P. et al. [18] og Pontillo C. et al. [46 som bekreftet denne klassifikatorens verdi som en prediktor for forverring av nyrefunksjonen og viste en reduksjon i den glomerulære filtrasjonshastigheten til<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=""> (Kronisk nyre sykdom) 273 klassifiserer på 53 pasienter med CKD (Kronisk nyre sykdom)og differensierte pasienter i henhold til deres grader av nedsatt nyrefunksjon og risikoen for CKD i sluttstadiet (Kronisk nyre sykdom)eller død [17].

Catanese L. et al. utviklet FPP_29BH-klassifikatoren, som inneholder 29 spesifikke fibro-sis biomarkører for pasienter med ulike immun- og ikke-immunenyresykdommer. Pasientene med nyrefibrose viste en økning i urinproteaser (cathepsin D, matriksmetalloproteinase 2, kollagenase 3 og matrisemetalloproteinase-14), -2-HS-glykoprotein eller fetuin-A, samt 19 forskjellig kollagenpeptidfragmenter av åtte forskjellige kollagenkjeder med forskjellig intensitet mellom pasienter med høy og lav grad av fibrose [47].

Siden CKD (Kronisk nyre sykdom)er en samlebetegnelse for flere tilstander som påvirker nyrene, mange av de nevnte markørene er ikke sykdomsspesifikke. En studie av 1180 urinprøver av Siwy J. et al. viste at mange markører forblir de samme ved forskjellige nefropatier og reflekterer vanlige patologiske prosesser [54]. Imidlertid identifiserte denne storstilte studien en rekke spesifikke markører. Tre fragmenter av clusterin ble vist å være økt ved diabetisk nefropati, -2-mikroglobulin ble redusert ved minimale endringer, og en S100-A9proteinfragment utpekt lupus nefritis [54]. Andre spesifikkeproteomikkog peptidomiske endringer i forskjellige CKD (Kronisk nyre sykdom)typer, inkludert minimal endringssykdom (MCD), fokal segmentell glomerulosklerose (FSGS), membranøs nefropati (MN), IgA nefropati (IgAN), diabetiske nefropatier (DN) og lupus nefropati (LN), er gjennomgått nedenfor.

3. Minimal Change Disease og Focal Segmental Glomerulosclerosis

Minimal endring sykdom(MCD)og primær fokal glomerulosklerose (FSGS) er sykdommer med primær podocyttskade (primære podocytopatier), som viser seg som høy proteinuri og nefrotisk syndrom 82,83]. Imidlertid kan morfologiske studier av en nyrebiopsi i de tidlige stadiene av FSGS gå glipp av segmentell sklerose i individuelle glomeruli og kan feilklassifisere sykdommen som MCD (Minimal endring sykdom) [84]. Primær FSGS-patogenese er assosiert med sirkulerende permeabilitetsfaktorer (som løselig urokinase-type plasminogenaktivatorreseptor (SuPAR), kortikotrofinlignendeprotein-1 og anti-CD40 antistoff CD-80 uttrykk), som fører til utvikling av nefrotisk syndrom [85-91]. Generelt sammenlignet med FSGS, MCD (Minimal endring sykdom) har en mer gunstig prognose angående progresjon av nyredysfunksjon; FSGS er mer sannsynlig å utvikle terapiresistens og resultere i rask nyredysfunksjon og er også mer sannsynlig å trenge en aggressiv og vedvarende terapeutisk strategi [83,92,93]. I tillegg kompliserer tilstedeværelsen av sekundær FSGS diagnose og sykdomsbehandling. På grunn av sin ikke-immune natur, krever ikke denne formen av sykdommen immunsuppressiv behandling [1.

Flere studier har tatt sikte på å identifisereproteomiskforskjeller mellom disse to nefropatiene. Spesielt ble det vist at calretinin- og UBA52-nivåene var høyere i FSGS [4849], mens 39S ribosomaleproteinL17 var høyere i MCD (Minimal endring sykdom) [48](Tabell 2). Signifikant høyere nivåer av cathepsin B, cathepsin C og annexin A3 ble vist i tilfeller av kollapsende variant av FSGS (karakterisert av glomerulær kollaps og raskt tap av nyrefunksjon) enn ved MCD (Minimal endring sykdom), MN og andre FSGS-varianter [94]. Flere potensielle markører spesifikke kun for FSGS inkluderer økte nivåer av cadherin-lignende 26, RNase A-familie 1, DIS3-som eksonuklease 1[50], matrise-remodelleringprotein8[51], CD59, insulinlignende vekstfaktorbindende protein7, og rundkjøringshomolog 4[52], samt en reduksjon i den polymere immunoglobulinreseptoren og Golgi-assosiert luktesignalregulator [54] eller fullstendig fravær av dipeptidase 1 (DPEP1) [52]. Økte CD14-nivåer ble funnet å være spesifikke bare for MCD (Minimal endring sykdom) [50] og ble ikke identifisert ved noen annen nefropati (tabell 2). Samtidig kan økninger i transferrin og histatin-3 skille både FSGS og MCD (Minimal endring sykdom) [48] ​​fra andre typernyresykdom.

Blant de avslørte potensielle markørene kan overrepresentasjonen av ribonuklease 2 og underrepresentasjonen av haptoglobin antyde den verste FSGS-prognosen, mens apolipoprotein A1 og matrise-remodelleringprotein8(MXRA8) viste signifikante endringer mellom steroidsensitive og steroidresistente former for FSGS[51].

Generelt, tilstedeværelsen av de fleste av de nevnteproteineri urinen og økninger i deres nivåer kan reflektere massiv celledød og frigjøring av intracellulært innhold under podocyttenes separasjon fra den glomerulære membranen. Disse resultatene kan også foreslå spesielle roller for immunitet, betennelse og apoptose i utviklingen av FSGS. Celleproliferasjon, differensiering og død kan være involvert i MCD (Minimal endring sykdom) utvikling [95]. Dynamiske studier utført ved bruk av en fokal segmentell glomerulosklerose-rottemodell (adriamycin(ADR)-indusert nefropati) avslørte en gradvis økning i afamin og ceruloplasmin, samt en gradvis reduksjon i cadherin-2 og aggrekankjerneproteini FSGS, og antydet at reduserte nivåer av fetuin-B, -1-mikroglobulin og -2-HS-glykoprotein kan være lovende markører for tidlig påvisning av FSGS [96]. Andre lovende markeder inkluderer CD44, MXRA8, cathepsins og apolipoprotein A1. CD44 gjenspeiler aktiveringen av parietale epitelceller, som utløser glomerulosklerose. MXRA8 katepsiner er involvert i fibroseakkumulering og sykdomsprogresjon. Apolipoprotein A1 reflekterer oksidativt stress, er assosiert med hyperlipidemi, og representerer en av de patogenetiske faktorene i utviklingen av FSGS.

Nyresykdomsanalyse:Urinproteomiskanalyse

KLIKK HER FOR DEL Ⅱ