Virtsan epidermaalisen kasvutekijä: lupaava "seuraavan sukupolven" biomarkkeri munuaissairauksissa

AvainsanatBiomarkkeri · Epidermaalinen kasvutekijä ·Munuaissairaus· Virtsa

Abstrakti tausta:

Theepidermaalinen kasvutekijä (EGF)on pallomainen proteiini, jota syntyy munuaisissa, erityisesti Henlen silmukassa ja distaalisessa kierteisessä tubuluksessa. Vaikka EGF:ää ei ole olemassa tai se on tuskin havaittavissa plasmassa, sitä on normaalien ihmisten virtsassa. Tähän asti riskien kerrostuminen jakrooninen munuaissairaus (CKD)diagnoosi on perustunut arvioond glomerulussuodatusnopeus (eGFR) ja virtsan albumiini/kreatiniinisuhde (ACR), jotka molemmat heijastavat glomerulusten toimintaa tai heikkenemistä. Toisaalta tubulaarinen toimintahäiriö voi liittyä myös munuaisten vajaatoimintaan.

UUSI yrttikoostumusKROONINEN MUNUAISTAIRA

Yhteenveto: Koska virtsan alentunut EGF (uEGF) viittaa tubulaariseen atrofiaan ja interstitiaaliseen fibroosiin, tätä biomarkkeria voidaan käyttää yhdessä eGFR:n ja uACR:n kanssa yleisessä populaatiossa kroonisen munuaisten vajaatoiminnan riskin arvioinnissa ja diagnosoinnissa. uEGF-tasojen on osoitettu korreloivan munuaisensisäisen EGF-mRNA:n ilmentymisen kanssa ja niiden on havaittu laskevan useissa munuaiskerästen ja ei-glomerulaarisissa munuaissairauksissa.

Keskeinen viesti: uEGF, uEGF/kreatiniini tai uEGF/monosyyttien kemotaktinen peptidi-1 ovat mahdollisia "uuden sukupolven" biomarkkereita, jotka liittyvät useisiin munuaissairauksiin ja jotka ansaitsevat lisätutkimuksen yhtenä biomarkkerina tai osana monibiomarkkeria paneeli.

Johdanto

Theepidermaalinen kasvutekijä(EGF) löysi ensimmäisen kerran Stanley Cohen 1950-luvun alussa [1]. Suuren molekyylipainon (MW) kompleksi (MW: noin 74,000 Da) tunnistettiin lähes kokonaan uroshiiren alaleuan rauhasen raa'asta homogenaatista, joka dissosioitui reversiibelisti EGF:ksi (MW: 6 045 Da) ja EGF- sitova proteiini (MW: 29, 000 Da), jolla on arginyyliesteraasiaktiivisuutta [2]. Lisäksi EGF:ää on löydetty monista ihmisen kudoksista ja kehon nesteistä, mukaan lukien munuaiset (erityisesti Henlen silmukka ja distaaliset kierteiset tubulukset) ja virtsa [3], sylki [4], korvasylkirauhaset [5], maito, kyyneleet ja vain pieninä pitoisuuksina plasmassa [4]. Verihiutaleet ovat tärkein veren EGF:n lähde ihmisillä, ja pitoisuus kasvaa tasaisesti hyytymisen aikana näytteenoton jälkeen [6].

Kuva 1. EGF on 53-aminohappo-yksiketjuinen polypeptidi, jonka suhteellinen MW on noin 6,000 Da. b Kromosomi 4 (q25–q27) sisältää EGF-geenin, joka on kooltaan noin 120 kb. c ErbB-reseptoriperheeseen kuuluvan EGFR:n rakenne: solunulkoinen domeeni, jossa on neljä aladomeenia, lipofiilinen transmembraanialue ja solunsisäinen domeeni muodostavat EGFR:n. d Signalointireittejä EGFR-aktivaation jälkeen ovat JAK-STAT-reitti, PI3K/Akt/NF-B-reitti, PI3K/Akt/PTEN/mTOR-reitti ja RAS-RAF-MEKERK MAPK-verkko. EGFR, epidermaalinen kasvutekijäreseptori; PI3K, fosfoinositidi-3-kinaasi; JAK-STAT, Janus-kinaasisignaalimuunnin ja transkription aktivaattori; ERK, solunulkoinen signaalin säätelemä kinaasi.

EGF on ei-dialysoituva, kompakti, lämpöstabiili ihmisen polypeptidi [7], jossa on 53 aminohappoa ja kolme molekyylinsisäistä disulfidisidosta (kuvio la) [8]. Kaikki aminohapot ovat läsnä paitsi fenyylialaniini, alaniini ja lysiini, ja siinä on C-terminaalinen arginiinitähde [2]. EGF-geenissä on 24 eksonia ja 23 intronia, ja se löytyy kromosomista 4q25–q27 (kuva 1b) [9].

EGF edistää solujen lisääntymistä, erilaistumista ja eloonjäämistä sitoutumalla 1:1 EGF-reseptorin liukoiseen ekstrasellulaariseen domeeniin, mikä johtaa EGF-reseptorin liukoisen ekstrasellulaarisen domeenin 2EGF:2-kompleksiin (kuvio 1c) [10, 11]. Tämä ligandin indusoima dimerisaatio aktivoi reseptorin luontaisen proteiini-tyrosiinikinaasiaktiivisuuden (kuvio 1d), laukaiseen signaalikaskadin solussa ja johtaa erilaisiin biokemiallisiin muutoksiin. Tämä johtaa lopulta DNA-synteesiin ja solujen lisääntymiseen [12]. Munuaisissa EGF:llä on useita biologisia toimintoja, kuten solujen aineenvaihdunnan ja glomerulusten hemodynamiikan säätely, solujen kasvun modulointi ja munuaisten korjaaminen vaurion jälkeen [13]. Akuutin munuaisten vajaatoiminnan kokeellinen malli osoitti, että EGF auttoi tubulusjuryn toipumisessa aktivoimalla regeneraatioreittejä, mikä johti vaurioituneiden tubulusten reepitelisaatioon [14]. Fosfoinositidi-3-kinaasin, Janus-kinaasisignaalimuuntimen ja transkription aktivaattorin sekä solunulkoisten signaalien säätelemien kinaasireittien [15, 16] ylikuulumisen ansiosta EGF:n (uEGF) korkeampien virtsan tasojen uskotaan heijastavan toiminnallista putkimaista massaa ja regeneraatiopotentiaali [17]. Sitä vastoin pienemmät uEGF-pitoisuudet liittyvät interstitiaaliseen fibroosiin ja tubulaariseen atrofiaan (IFTA) [18]. Lisäksi munuaissairauspotilaiden virtsasta havaittu ja useissa tutkimuksissa raportoitu EGF-proteiini voi olla proEGF [19].

Tässä katsauksessa annamme yleiskatsauksen uEGF:n analyyttisista näkökohdista ja mahdollisesta arvosta munuaistoiminnan arvioinnissa yleisväestössä sekä aikuispotilailla, joilla on krooninen munuaissairaus (CKD; diabeettinen munuaissairaus [DKD], primaarinen glomerulonefriitti, munuaisensiirto, munuaisten monirakkulatauti). Lisäksi korostamme tämän tutkimusalan mahdollisia tyydyttämättömiä tarpeita.

Analyyttiset näkökohdat

Ihmiskehon nesteiden EGF-pitoisuuden mittaamiseen on kehitetty useita eri periaatteisiin perustuvia menetelmiä, kuten radioimmunomääritykset [20–22], radioreseptorimääritykset [23], entsyymi-immunoanalyysit [24–26], entsyymi-immunotestit (ELISA) ) [27–30] ja ultramikro-ELISA-määritys [31]. Taulukossa 1 on yleiskatsaus eri tekniikoiden ominaisuuksiin

Because of serum protein matrix effects, the sensitivity of radioimmunoassays and radioreceptor assays for EGF analysis in the blood is insufficient without sample pretreatment (gel filtration or immunoaffinity chromatography) [33, 34]. Although no sample preparation is required for enzyme immunoassays, routine usage of these tests is problematic due to the fluorogenic substrates for the enzyme reaction [24–26]. ELISA is the gold standard for measuring EGF because of its great sensitivity and specificity. The effect of various storage conditions on uEGF stability, as well as other preanalytical techniques, has been investigated. VEGF concentrations were steady at 4°C for 48 h, as did variability as the standard deviation of mean uEGF values. Long-term storage at −80°C for 1 and 2 months did not affect the observed uEGF concentrations. However, after 6 months, there was an increase in VEGF levels in both participants and quality control samples. The mean VEGF levels were unaffected by repeated freeze-thaw cycles [35]. There is no diurnal variation in uEGF excretion, and its rate of excretion is similar when sampled on consecutive days, supporting its measurement in spot urine samples [32]. With age, the concentration of VEGF declines [36]. So, age should always be taken into account when investigating uEGF concentration [37]. EGF concentration is less likely than serum creatinine and albuminuria to be confounded by extrarenal factors, which may contribute to its evaluation and sensitivity as a biomarker for kidney failure [38]. In patients with very low or very high muscle mass, serum creatinine and estimated glomerular filtration rate (eGFR) do not correctly reflect renal function. EGF/Cr may provide a more realistic picture of the amount of chronic kidney impairment in such circumstances. When monitoring the uEGF/Cr ratio in the same individual over time, changes are considered significant when there is a difference of >30 % verrattuna aikaisempiin arvoihin [19].

Yleinen väestö

Tubular atrophy, interstitial fibrosis, and nephron loss define age-related glomerular filtration rate (GFR) reduction in seemingly healthy persons [39]. The amounts of mRNA EGF expressed by distal tubular epithelial cells are an indication of functional tubular mass and regeneration capability and are connected to GFR [17]. Aside from the traditional kidney damage indicators (eGFR and albuminutia), additional urine biomarkers of acute tubular injury have been identified [40]. However, only a few indicators reveal the persistent tubular injury. In population-level settings, uEGF could be a clinically applicable biomarker because it is stable over extended periods and can be reliably detected with just a few microliters of urine. In a prospective longitudinal study (follow-up of >5 years), the association between uEGF and rapid eGFR loss in subjects without diabetes mellitus (DM) or established CKD was investigated [38]. Because well-defined endpoints for CKD progression such as the incidence of end-stage kidney disease (ESKD), a doubling of serum creatinine, or a 30–40% decrease in eGFR are unlikely to occur in healthy subjects within a limited follow-up period [41], a fast eGFR decline was defined as a loss >3.{1}} ml/min/1,73 m2 vuodessa. Alempi uEGF liittyi itsenäisesti nopeaan munuaisten toiminnan heikkenemiseen ja tapahtuvaan krooniseen munuaistautiin kahdessa eurooppalaisessa väestökohortissa (renal Iohexol Clearance Survey [RENIS], johon osallistui 1 249 potilasta, ja munuaisten ja verisuonten loppuvaiheen sairauksien ehkäisy [PREVEND], johon kuului 4 534 potilasta). VEGF-pitoisuudet olivat vahvasti yhteydessä CKD:n esiintymiseen muista riskitekijöistä huolimatta (taulukko 2). Yhteys pysyi (rajaviivana) merkittävänä iän, sukupuolen, kohortin, lähtötason eGFR:n ja virtsan albumiini/kreatiniinisuhteen (ACR) valvonnan jälkeen. Säädetyissä malleissa uEGFR-konsentraatiolla oli vain marginaalinen suhde RENIS-alueen keskimääräiseen eGFR-vähennykseen. PREVENT-tutkimuksessa nuorimmassa ikäryhmässä eGFR-muutosnopeus laski hyvin vähän. Tuloksiin on saattanut vaikuttaa eGFR:n pienempi tarkkuus normaalialueella ja joissakin tapauksissa esisuodatuksesta johtuva eGFR:n epänormaali nousu alapopulaatioissa. VEGF voi olla merkittävä kroonisen taudin riskitekijä yhdistettynä muihin geneettisiin tai ympäristömuuttujiin [38]. Yhden EGF-geenin SNP:n (rs11569017) havaittiin liittyvän ESKD:hen korealaisessa populaatiossa [9]. Koska RENIS- ja PREVENT-kokeet osallistuivat enimmäkseen valkoisiin eurooppalaisiin osallistujiin, uskomme, että tulevan tutkimuksen tulisi arvioida uEGF:n tehokkuutta monietnisissä väestöryhmissä [38].

Taulukko 2. uEGF:n ja munuaisten toiminnan välinen suhde väestössä