Erilaisten kroonisten munuaissairauksien tunnistaminen: virtsan proteiini- ja peptidimarkkerit

lisätietoja:ali.ma@wecistanche.com

Osa Ⅰ: Virtsan proteiini- ja peptidimerkkiaineet kroonisessa munuaissairaudessa

Natalia Chebotareva, Anatoli Vinogradov & ym.

1. Esittely

MukaanMunuaissairaus: KDIGO-kriteerien parantaminen,krooninen munuaissairaus(CKD) määritellään poikkeavuudeksi munuaisten rakenteessa tai toiminnassa yli 3 kuukautta ja jolla on terveysvaikutuksia [1,2]. CKD (krooninen munuaissairaus)on itsenäinen riskitekijä kuolemalle, sydän- ja verisuonitaudeille, loppuvaiheen munuaissairaudelle ja akuutille munuaisvauriolle [3-7], ja sen yleinen esiintyvyys on 11-13 prosenttia [8]. CKD (krooninen munuaissairaus) on sosiaalisesti merkittävä ongelma, koska sairauden varhaisen vammaisuuden riski on suuri ja koska loppuvaiheen munuaisten vajaatoiminnan yhteydessä tarvitaan kalliita hoitoja, kuten hemodialyysi, peritoneaalidialyysi ja munuaissiirrot [9,10] . Kolme yleisintä CKD:n syytä (krooninen munuaissairaus)ovat diabetes mellitus, verenpainetauti ja glomerulonefriitti, erityisesti nefroottisen oireyhtymän kanssa [11].Munuaissairaudetvoi olla samankaltaisia ​​kliinisiä oireita, ja ne voivat vaihdella lievistä ja hyvänlaatuisista progressiivisiin ja nopeaan loppuvaiheen munuaissairauden kehittymiseen. Kliinisten oireiden vakavuus ei kuitenkaan aina vastaa munuaisvaurion vakavuutta, mikä voidaan määrittää munuaisbiopsialla [12]. Suurimmalle osalle potilaista tehdään yksi munuaisbiopsia morfologisen muodon määrittämiseksimunuaissairaus. Satunnaisissa tapauksissa biopsia toistetaan hoidon tehokkuuden ja ennusteen arvioimiseksi. Nefropaattisen aktiivisuuden regression arviointi on kuitenkin ratkaisevan tärkeää hoidon dynaamisen arvioinnin kannalta, mukaan lukien hoidon tehokkuus, optimointi ja ennuste.

Munuaissairaudet:krooninen munuaissairaus (CKD)

Klikkaa nähdäksesi cistanchen sivuvaikutukset ja Cistanche-tuotteet

Virtsaproteominenanalyysion paljon turvallisempi vaihtoehto verrattuna biopsiaan ja sillä on hyvät mahdollisuudet kehittää ei-invasiivisia diagnostisia menetelmiä. Virtsan analyysillä on useita etuja vereen verrattunaproteominenanalyysi[13]. Ensinnäkin virtsan proteomi ei ole kovin monimutkainen ja sisältää pääasiassaproteiinitjapeptiditmunuaisperäisiä (jopa 70 prosenttia). Päinvastoin, munuaisvauriomarkkerit käsittävät vain pienen osan erittäin monipuolisesta plasman/seerumin proteomista, mikä tekee niiden analysoinnista jälkimmäisessä haastavaa. Toiseksi on paljon helpompi normalisoida a:n pitoisuusproteiiniabiomarkkeri virtsassa kuin veressä – esimerkiksi kreatiniinipitoisuuden perusteella [14]. Kolmanneksi virtsan kerääminen on yksinkertaista ja ei-invasiivista. Lopuksi virtsanäytteet ovat stabiileja -20 asteen lämpötilassa ja sopivatproteominenanalyysijopa vuosien varastoinnin jälkeen[15]. Edellä mainitut virtsan edut tekevät siitä suositun hakukohteenproteiiniamerkkiaineet eri patologioille[16]. Näihin patologioihin kuuluvat munuaisten ja virtsaelinten patologiat sekä proteinuriaan liittyvät sairaudet, kutenmunuaisten sairaudet[17-19; virtsarakko-, eturauhas- ja munasarjasyöpä [20-23]; diabeettinen nefropatia [24]; ja preeklampsia [25-27]. Virtsatieproteiiniamarkkereita on kuvattu myös paksusuolen- ja keuhkosyöville [28,29], kolangiokarsinoomaksi [30], sydän- ja verisuonitaudeille [31], autoimmuunisairauksille [32] ja tartuntataudeille [33]. Siitä huolimatta virtsan proteomin pitäisi olla kaikkein informatiivisin munuaissairauksien suhteen ja se voi sisältää erilaisia ​​sormenjälkiä.munuaisten sairaudet[34-39] (taulukko 1).

Lukuisista tutkimuksista huolimatta ei kuitenkaan ole vieläkään olemassa luotettavia munuaissairaudelle spesifisiä biomarkkereita, jotka voitaisiin toistaa tarkasti eri tutkimuksissa. Proteomikoostumukseen vaikuttavia eri tekijöitä ovat keräysolosuhteet ja -ohjelma (aamu, päivä, vaihtelu useiden päivien aikana jne.), fyysinen aktiivisuus, ravitsemus, virtsateiden anatomiset ominaisuudet (yhden munuaisen puuttuminen jne.) , sukupuoli ja ikä [40-43]. Kaikki nämä tekijät tulee ottaa huomioon vertailtaessa eri tutkimusten tuloksia. Yleisesti ottaen eri tutkimuksissa hahmoteltujen spesifisten nefropatioiden merkkiaineiden yhdistäminen voisi helpottaa parempaa edistymistä erittäin spesifisten erilaistumispaneelien luomisessa mahdollista kliinistä käyttöä varten monivaiheisen prospektiivisen validoinnin jälkeen [44].

Taulukko 1. Virtsan proteomitutkimukset erityyppisissä nefropatioissa

Massaspektrometriaan (MS) perustuvat lähestymistavat, joissa on suuri multipleksointikapasiteetti, ovat puolueettoimpia ja herkimpiä instrumentteja, ja ne ovat jo tuottaneet suurimman osan tällä hetkellä tunnetusta virtsasta.peptidijaproteiiniasisältö eri nefropatioissa sekä mahdolliset biomarkkeripaneelit eri sairauksille [37-39]. Useita MS-menetelmiä on käytetty menestyksekkäästi (taulukko 1). Yleisimmin käytettyjä lähestymistapoja ovat matriisiavusteinen laserdesorptio/ionisaatiolentoaika (MALDI-TOF), kapillaarielektroforeesi (CE) ja nestekromatografia (LC) MS. Edistyksellisimmät lähestymistavat isobarisilla tai tandemmassatunnisteilla suhteelliseen ja absoluuttiseen kvantifiointiin (iTRAQ ja TMT) helpottavat markkerien tunnistamista yleisesti esiintyvistäproteiinitjapeptiditkun niiden määrät vaihtelevat merkittävästi. Yleisesti ottaen luetellut kohdentamattomat MS-menetelmät ovat sopivimpia mahdollisten biomarkkerien ensisijaiseen etsintään, kun taas kohdennettuja MS-tautia ja immuunimäärityksiä voidaan käyttää lisävalidointiin.

Tämä katsaus tekee yhteenvedon lukuisista tutkimuksista virtsan proteomista kroonisesta munuaistaudiin liittyvissä nefropatioissa (krooninen munuaissairaus), keskittyen viimeaikaisiin tutkimuksiin vuosilta 2015–2021. Sähköisistä tietokannoista MEDLINE, PubMed ja Cochrane tehtiin hakuja käyttämällä avainsanoja, kutenproteomiikkaa""peptidomiikka", "biomarkkerit","krooninen munuaissairaus", "virtsa", "kalvonefropatia" "IgA-nefropatia", "fokaalinen segmentaalinen glomeruloskleroosi" "minimaalinen muutossairaus", "diabeettinen nefropatia" ja "lupusnefriitti". Artikkelien viiteluetteloita tutkittiin myös aiheeseen liittyvän kirjallisuuden tutkimiseksi 1030 haetun artikkelin bibliografiset tiedot analysoitiin ja paperit, joissa oli epäolennaista tai epäluotettavaa tietoa, ne, jotka eivät olleet saatavilla kokoteksteinä ja jotka eivät olleet englanninkielisiä, poistettiin.Kaikkien päällekkäisten viitteiden poistamisen jälkeen jäljelle jäi 69 artikkelia.

2. Krooninen munuaistauti (CKD)

Useat virtsan proteomitutkimukset ovat huomioineet CKD:n (krooninen munuaissairaus)ryhmä patologioita ilman alajakoja. Harald Mischakin ryhmä on johtava virtsan peptidomia ja proteomeja koskevissa MS-tutkimuksissa. Tämä ryhmä kuvasi 1580 alkuperäistä virtsaapeptiditosoitti, että 73 prosenttia oli ainutlaatuisia virtsan suhteen ja todistaa alkuperäisen virtsan kliinisen arvonpeptidimerkkiaineet useiden sairauksien diagnosoimiseksi, mukaan lukien ne, jotka liittyvät munuaisvaurioihin[14,77,78].

Rossing K. et ai. kehitti ensimmäisen paneelin, joka koostui 65 virtsastaproteiinit, mukaan lukien kollageenifragmentit, seerumialbumiini, o1-antitrypsiini (A1AT) ja uromoduliini, jotka erottivat diabeettisen nefropatian 97 prosentissa tapauksista, osoittaen suurta herkkyyttä ja spesifisyyttä 148 tyypin 2 DM- ja DN-potilaalla [72]. Alkhalaf A.et ai. validoi paneelin edelleen onnistuneesti. [79].

Hyvä DMet al. analysoidaan virtsanäytteitä 476 CKD-potilaalta (krooninen munuaissairaus)(enimmäkseen diabeettinen nefropatia) ja 379 kontrollia ja kehitti luokituksen, joka perustuu 273 virtsaanpeptidit(CKD (krooninen munuaissairaus)273) yhdistetyn CKD:n muodossa (krooninen munuaissairaus)biomarkkeri [45]. Paneeli sisälsi kollageenin tyypin I ja ⅢI -ketjujen fragmentteja (181peptidit), mikä heijastaa solunulkoisen matriisin vaihtuvuutta ja vähentynyttä proteaasiaktiivisuutta in situ. CKD (krooninen munuaissairaus)potilailla havaittiin myös lisääntynyttä plasman erittymistä virtsaanproteiinitja niiden fragmentit (esim. A1AT, seerumialbumiini, o-hemoglobiiniketju ja -fibrinogeeniketju), munuaisspesifisetproteiinit(uromoduliini, gamma-ketjun Nat/K plus -ATPaasi ja kalvoon liittyvä progesteronireseptorikomponentti 1) japroteiiniterittyy tubulusten kautta, mikä saattaa heijastaa glomerulussuodatusesteen kroonista vauriota, lisääntynyttä glomeruloskleroosia ja interstitiaalista fibroosia. Sokkotutkimuksessa CKD (krooninen munuaissairaus) 273 luokitin mahdollisti CKD-potilaiden erottamisen (krooninen munuaissairaus)eri etiologiat 85,5 prosentin herkkyydellä ja 100 prosentin spesifisyydellä ja ennustavat kuolleisuutta tyypin 2 DM:ssä, johon liittyy mikroalbuminuria [45,80,81]. Nämä tulokset vahvistivat edelleen Schanstra .P. et al.[18] ja Pontillo C. et ai. [46, joka vahvisti tämän luokittelijan arvon munuaisten toiminnan heikkenemisen ennustajana ja osoitti glomerulusten suodatusnopeuden alenemisen.<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=""> (krooninen munuaissairaus) 273 luokitin 53 potilaalle, joilla on krooninen munuaistauti (krooninen munuaissairaus)ja eriytetyt potilaat munuaisten vajaatoiminnan asteen ja CKD:n loppuvaiheen riskin mukaan (krooninen munuaissairaus)tai kuolema [17].

Catanese L. et ai. kehitti FPP_29BH-luokituksen, joka sisältää 29 spesifistä fibroosi-biomarkkeria potilaille, joilla on erilaisia ​​immuuni- ja ei-immuuni-munuaisten sairaudet. Potilailla, joilla oli munuaisfibroosi, virtsan proteaasien (katepsiini D, matriksin metalloproteinaasi 2, kollagenaasi 3 ja matriisin metalloproteinaasi-14), -2-HS-glykoproteiinin tai fetuiini-A:n sekä 19 erilaista kollageeniapeptidikahdeksan erilaisen kollageeniketjun fragmentit, joiden intensiteetit vaihtelevat potilaiden välillä, joilla on korkea ja matala fibroosiaste [47].

CKD:stä lähtien (krooninen munuaissairaus)on kattotermi useille munuaisiin vaikuttaville sairauksille, monet edellä mainituista merkkiaineista eivät ole sairauskohtaisia. Siwy J. et al.:n 1180 virtsanäytteen tutkimus osoitti, että monet markkerit pysyvät samoina erilaisissa nefropatioissa ja heijastavat yleisiä patologisia prosesseja [54]. Tämä laajamittainen tutkimus tunnisti kuitenkin useita erityisiä markkereita. Kolmen klusteriinifragmentin osoitettiin lisääntyneen diabeettisessa nefropatiassa, -2-mikroglobuliinin määrä väheni sairaudessa, jossa muutos on minimaalinen, ja S100-A9proteiiniafragmentti erottuva lupus nefriitti [54]. Muuta erityistäproteomiikkaaja peptidomiikan muutokset erilaisissa CKD:ssä (krooninen munuaissairaus)tyypit, mukaan lukien minimaalinen muutossairaus (MCD), fokaalinen segmentaalinen glomeruloskleroosi (FSGS), kalvonefropatia (MN), IgA-nefropatia (IgAN), diabeettiset nefropatiat (DN) ja lupus nefriitti (LN), tarkastellaan alla.

3. Minimal Change Disease ja fokaalinen segmentaalinen glomeruloskleroosi

Minimaalinen muutos sairaus(MCD)ja primaarinen fokaalinen glomeruloskleroosi (FSGS) ovat sairauksia, joihin liittyy primaarinen podosyyttivaurio (primaarinen podosytopatia), joka ilmenee korkeana proteinuriana ja nefroottisena oireyhtymänä 82,83]. Kuitenkin morfologiset tutkimukset munuaisbiopsiasta FSGS:n varhaisissa vaiheissa voivat jättää huomiotta segmentaalisen skleroosin yksittäisissä glomeruluksissa ja voivat luokitella sairauden väärin MCD:ksi (Minimaalinen muutos sairaus) [84]. Primaarinen FSGS-patogeneesi liittyy verenkierrossa oleviin permeabiliteettitekijöihin (kuten liukoinen urokinaasityyppinen plasminogeeniaktivaattorireseptori (SuPAR), kortikotropiinin kaltainenproteiinia-1 ja anti-CD40-vasta-aineen CD-80 ilmentyminen), mikä johtaa nefroottisen oireyhtymän [85-91] kehittymiseen. Yleensä verrattuna FSGS:ään, MCD:hen (Minimaalinen muutos sairaus) sillä on suotuisampi ennuste munuaisten vajaatoiminnan etenemisen suhteen; FSGS kehittää todennäköisemmin hoitoresistenssiä ja johtaa nopeaan munuaisten vajaatoimintaan, ja se tarvitsee myös todennäköisemmin aggressiivista ja jatkuvaa hoitostrategiaa [83,92,93]. Lisäksi sekundaarisen FSGS:n esiintyminen vaikeuttaa diagnoosia ja sairauden hoitoa. Ei-immuuniluonteisen luonteensa vuoksi tämä sairausmuoto ei vaadi immunosuppressiivista hoitoa [1.

Useat tutkimukset ovat pyrkineet tunnistamaanproteominenerot näiden kahden nefropatian välillä. Erityisesti osoitettiin, että kalretiniini- ja UBA52-tasot olivat korkeammat FSGS:ssä [4849], kun taas 39S-ribosomaalisetproteiiniaL17 oli korkeampi MCD:ssä (Minimaalinen muutos sairaus) [48](taulukko 2). Katepsiini B:n, katepsiini C:n ja anneksiini A3:n pitoisuudet olivat huomattavasti korkeammat FSGS:n romahtavan variantin tapauksissa (jolle on ominaista glomerulusten romahdus ja nopea munuaistoiminnan menetys) kuin MCD:ssä. (Minimaalinen muutos sairaus), MN ja muut FSGS-muunnelmat [94]. Useita vain FSGS:lle spesifisiä potentiaalisia markkereita ovat lisääntyneet tasot kadheriinin kaltaista 26:ta, RNaasi A -perhettä 1, DIS3-kuten eksonukleaasi 1:tä[50], matriisin uudelleenmuodostumistaproteiinia8[51], CD59, insuliinin kaltainen kasvutekijää sitova proteiini7 ja roundabout-homologi 4[52] sekä polymeerisen immunoglobuliinireseptorin ja Golgiin liittyvän hajusignaalin säätelijän [54] väheneminen tai dipeptidaasin täydellinen puuttuminen 1 (DPEP1)[52]. Kohonneiden CD14-tasojen havaittiin olevan spesifisiä vain MCD:lle (Minimaalinen muutos sairaus) [50] eikä niitä tunnistettu missään muussa nefropatiassa (taulukko 2). Samaan aikaan transferriinin ja histatiinin-3 lisääntyminen voi erottaa sekä FSGS:n että MCD:n (Minimaalinen muutos sairaus) [48] ​​muista tyypeistämunuaissairaus.

Paljastetuista mahdollisista markkereista ribonukleaasi 2:n yliedustus ja haptoglobiinin aliedustus voivat viitata huonoimpaan FSGS-ennusteeseen, kun taas apolipoproteiini A1 ja matriisin uudelleenmuodostaminenproteiinia8(MXRA8) osoitti merkittäviä muutoksia FSGS:n steroidiherkkien ja steroidiresistenttien muotojen välillä[51].

Yleensä useimpien edellä mainittujen läsnäoloproteiinitVirtsassa ja niiden pitoisuuksien nousu voi heijastaa massiivista solukuolemaa ja solunsisäisen sisällön vapautumista podosyyttien irtoaessa glomeruluskalvosta. Nämä tulokset voivat myös viitata immuniteetin, tulehduksen ja apoptoosin erityisiin rooleihin FSGS: n kehityksessä. Solujen lisääntyminen, erilaistuminen ja kuolema voivat olla osallisena MCD:ssä (Minimaalinen muutos sairaus) kehitys [95]. Dynaamiset tutkimukset, jotka suoritettiin käyttämällä fokaalista segmentaalista glomeruloskleroosin rottamallia (adriamysiinin (ADR) aiheuttama nefropatia), paljastivat afamiinin ja seruloplasmiinin asteittaisen lisääntymisen sekä kadheriinin-2 ja aggrekaaniytimen asteittaisen vähenemisenproteiiniaFSGS:ssä ja ehdotti, että fetuiini-B:n, -1-mikroglobuliinin ja -2-HS-glykoproteiinin alentuneet tasot voivat olla lupaavia markkereita FSGS:n varhaisessa havaitsemisessa [96]. Muita lupaavia markkinoita ovat CD44, MXRA8, katepsiinit ja apolipoproteiini A1. CD44 heijastaa parietaalisten epiteelisolujen aktivaatiota, mikä laukaisee glomeruloskleroosin. MXRA8-katepsiinit osallistuvat fibroosin kertymiseen ja taudin etenemiseen. Apolipoproteiini A1 heijastaa oksidatiivista stressiä, liittyy hyperlipidemiaan ja edustaa yhtä patogeneettisistä tekijöistä FSGS:n kehittymisessä.

Munuaissairauden määritys:Virtsaproteominenanalyysi

NAPSAUTA TÄSTÄ OSASIAKSI Ⅱ