A vizelet podocita markerei vesebetegségekben

további információ:ali.ma@wecistanche.com

Lingfeng Zeng és mtsai

Absztrakt

A podociták fontos szerepet játszanak a veseműködés fenntartásában, és sokak elsődleges fókuszában állnakvesebetegségek. A podocita sérülés következtében podocita eredetű sejtfragmensek és podocita-specifikus molekuláris célpontok kerülnek a vizeletbe, amelyek biomarkerként szolgálhatnakvesebetegségek. Az ép podociták, akár életképesek, akár elhaltak, és podocita eredetű mikrovezikulák számszerűsíthetők a vizeletben különböző centrifugálási, vizualizációs és tenyésztési módszerekkel. A vizeletben a sejtmagból, a citoplazmából, a résrekeszből, a glomeruláris kapilláris alapmembránból és a citoszkeletonból származó podocita-specifikus fehérjecélpontok, valamint a hozzájuk tartozó hírvivő RNS (mRNS) mennyiségileg meghatározhatók Western-blot-vizsgálattal, ELISA-val vagy kvantitatív polimerázzal. láncreakció. Bár ezeknek a technikáknak egy része jelenleg drágák vagy munkaigényesek lehetnek, a jövőben széles körben elérhetővé válhatnak a technológia és az automatizálás fejlődése miatt. Az alkalmazásavizelésipodocitamarkerek a különböző betegségek diagnosztizálására és monitorozásáravesebetegségekfeltárták, de az ezen a területen közzétett adatok nem kellően szisztematikusak, és hiányzik a külső hitelesítés. A további kutatásoknak a laboratóriumi módszerek szabványosítására, összehasonlítására és automatizálására, valamint a rutin klinikai tesztekhez képest hozzáadott értékük meghatározására kell összpontosítaniuk.

Kulcsszavak:Podocyta, Biomarker, mRNS, miRNS, Nephrin, Podocin, Podocalyxin, Synaptopodin,Krónikusvesebetegség

A Cistanche szár képes kezelni a krónikus vesebetegséget

1. Bemutatkozás

1.1. A krónikus vesebetegség epidemiológiája

Krónikusvesebetegség(CKD) egy fontos és költséges, nem fertőző betegség [1]. A vesepótló kezelés elérhetőségével a CKD kezelésére fordított egészségügyi kiadások (Ckrónikusvesebetegség)meredeken emelkedett az 1960-as évek után [2,3]. 2015-ben világszerte több mint 2,5 millió beteg részesült vesepótló kezelésben, és ez a szám az előrejelzések szerint 2030-ra megduplázódik [4]. Hatékony eszközök a diagnózishoz, kezeléshez és monitorozáshozvesebetegségnagy szükség van rájuk.

1.2. Podocita, mint a vesebetegség fókusza

A vese elsődleges funkciója a metabolikus salakanyagok és a túlzott testvíz kiürítése [5], amelyet három folyamattal érnek el: (1) a keringő vér átszűrése a glomeruluson keresztül, hogy ultrafiltrátumot képezzen a Bowman-térben; (2) hasznos anyagok szelektív reabszorpciója a vesetubuluson keresztül; és (3) az egyéb anyagcsere-hulladékok szelektív szekréciója a peritubuláris kapillárisból a tubuláris folyadékba [6]

Bár a vese több sejttípusból áll, amelyek finom 3-dimenziós architektúrába rendeződnek, a podociták kulcsszerepet játszanak a normál veseműködés fenntartásában, és számos sejt elsődleges fókusza.vesebetegségek. A podociták rendkívül specifikus terminálisan differenciált sejtek, amelyek az endothel sejtekkel és a glomeruláris kapilláris alapmembránnal (GCBM) együtt a glomeruláris filtrációs gátat alkotják [7]. A podociták egy terjedelmes sejttesttel rendelkeznek, amelyet a GCBM-től egy szubpodocita tér választ el [8]. A sejttest hosszú primer folyamatokat hoz létre, amelyek a GCBM felé terjednek, és az utóbbihoz a lábfolyamatok kiterjedt skálája rögzíti [8].

A podocitáknak számos élettani funkciójuk van. Fenntartják a glomeruláris vaszkuláris hurok morfológiáját, szabályozzák a glomeruláris filtrációt, részt vesznek a helyi immunológiai és gyulladásos válaszban. Ezen túlmenően a podociták részben felelősek a GCBM [9] szintéziséért és forgalmáért, valamint olyan parakrin faktorok termelődéséért, mint a vaszkuláris endoteliális növekedési faktor (VEGF), amely fontos az endothel sejtek permeabilitásának és proliferációjának szabályozásában. [10]. A podocita diszfunkció kulcsszerepet játszik sokak patogenezisében és progressziójábanvesebetegségek. Különféle podocitákkal kapcsolatos gének mutációi eredményezikvesebetegségek, amelyek klinikailag jellemzően szteroid-rezisztens nefrotikus szindrómaként, szövettanilag pedig fokális glomerulosclerosisként (FGS) jelentkeznek. Másrészt a szerzett podocita diszfunkciók, beleértve a podocita számának vagy sűrűségének csökkenését és a podocita lábfolyamatainak összeolvadását, másodlagos endoteliális és GCBM károsodáshoz, a GCBM negatív töltés elvesztéséhez, a hiatális membrán fehérje rendellenességéhez és végül különböző mechanizmusok révén proteinuriához vezetnek. 11,12].

A podocita sérülés jellegzetes következménye a GCBM-mel való meggyengült interakció, amely a podociták GCBM-ről való leválásában kumulálódott. Mivel a podociták korlátozott regenerációs és funkcionális kompenzációs képességgel rendelkeznek, a megmaradt podociták nem képesek fenntartani a GCBM mechanikai és töltésgát funkcióit, ami visszafordíthatatlanul károsodna, és a végeredmény proteinuria [13]. Az inzultus súlyosságától függően a podociták károsodása a lábfolyamatok elvesztéséhez, vakuólumok és pszeudociszták képződéséhez, dedifferenciálódáshoz és apoptózishoz vezethet. Ezt követően a szomszédos struktúrák is érintettek, beleértve a parietális hámsejtek proliferációját, a GCBM zsugorodását, a glomeruláris kapilláris tufa elvesztését és végül a glomerulosclerosis kialakulását [14].

1.3. Irodalmi áttekintés módszere

Szakirodalmi áttekintést végeztünk a „podocita”, „podocitával asszociált molekulák” vagy „biomarker” keresési kifejezésekkel, valamint a „krónikusvesebetegség", "akut vese sérülés", "glomerulonephritis", "diabetikus nephropathia" vagy "diabetikusvesebetegség", a Medline, az Embase és a Cochrane Library releváns szakirodalmának keresésére szolgáltak. A releváns publikációk hivatkozásait megvizsgáltuk további lehetséges tanulmányok érdekében. A támogatható tanulmányok között szerepeltek a 2020 júliusa előtt megjelent humán és állatkísérletek. Irreleváns témájú publikációk, például podocita sejtbiológia, membránfiziológiát és a podociták molekuláris manipulációját kizárták.

1.4. Podocita-specifikus célpontok, mint biomarkerek

A podocita sérülése különböző podocita eredetű molekulák ürüléséhez vezet a vizelettérbe, és biomarkerként szolgálhatvesebetegségek(1. ábra). A podocita sejttestek három anatómiailag és funkcionálisan különálló részre oszthatók: az alaprészre, a felső részre és a csúszómembrános (SD) részre [15]. Mindegyik részben jelen vannak specifikus sejtmembránfehérjék, amelyek kölcsönhatása a citoplazmatikus citoszkeleton rendszerrel felelős a podocita szerkezetének és működésének stabilitásáért [16]. A főbb podocita eredetű molekulákat, amelyek potenciális célpontjai a biomarkerek fejlesztésének, az 1. táblázat foglalja össze.

1. ábra Podocita sérülések és lehetséges podocita eredetű markerek a vizeletben. A podociták sérülése 3 egymással összefüggő patológiás folyamatot eredményez: morfológiai változást, apoptózist és leválást. A podociták életképesek maradhatnak, de morfológiai változásokként nyilvánulhatnak meg, amelyek funkcionális következményekkel járnak, mint például proteinuria és tubulointersticiális fibrózis. A podocita apoptózis kialakulhat kumulált morfológiai változások eredményeként vagy közvetlenül specifikus inzultusok következtében. A podociták elvesztése a glomerulusokban (azaz podocitopénia) a glomeruláris kapilláris hurokban szerkezeti változásokhoz vezet, és glomerulosclerosishoz vezet. A podociták, akár apoptotikusak, akár életképesek a 3 1 integrin elvesztése miatt, leválhatnak a vizelettérről, azonosíthatók a vizeletben, és a vizelet markereiként szolgálhatnak.vesebetegség. Sérült vagy apoptotikus podocitákból származó vezikulák, mikrorészecskék vagy podocita-specifikus molekulák szintén kimutathatók a vizeletben, és biomarkerként szolgálhatnak. (GCBM, glomeruláris kapilláris alapmembrán; AgII, angiotenzin II; TGF-, transzformáló növekedési faktor-béta; ROS, reaktív oxigénfajok).

1.5. Nukleáris és citoplazmatikus célpontok

A Wilms-féle tumorszuppresszor gén-1 (WT1) egy cinkujjhoz hasonló transzkripciós faktor a podocita sejtmagban, és valószínűleg a szövettani vizsgálatokban leggyakrabban használt podocita-specifikus marker [17]. A WT1 gén 10 exonból áll, amelyek közül a 7-10. exon a DNS-kötő domén 4 cinkujját kódolja. A WT1 specifikusan a podocitákban expresszálódik, és valószínűleg szabályozza a nephrin expresszióját [18]. A WT1 gén 8. és 9. exonjának heterozigóta mutációi Denys-Drash szindrómához vezetnek, amely nefrotikus szindrómával, férfi pszeudohermafroditizmussal és Wilms-daganattal jár [19].

A podociták egyéb nukleáris és citoplazmatikus fehérjéit kevésbé vizsgálták biomarkerként. Az aarF domént tartalmazó kináz-4 (ADCK4) specifikusan a patkány podociták lábfolyamataiban található mitokondriumokban [20]. Az ADCK4 felelős a CoQ komplex stabilizálásáért, és szükséges a normál podocita homeosztázis működéséhez [20]. A podocita-specifikus ADCK4 abláció egerekben a lábfej kiürülését, a szűrőrés szétesését, a mitokondriumok megnagyobbodását és működésképtelenségét, valamint a CoQ10 csökkenést [21], a kezelés pedig helyreállította a CoQ10-et, a mitokondriális funkciót, javította a podociták morfológiáját és megakadályozta a lábfej kiürülését [21]. ,22].

1.6. Rés-membrán fehérje komplex

A podocita rés-membrán fehérjekomponenseit alaposan tanulmányozták, mint avesebetegségek. E csoport fő fehérjéi közé tartozik a nefrin, a podocin, a CD{0}}asszociált fehérje (CD2AP) és a podoplanin [23]. A nephrin egy transzmembrán fehérje extracelluláris doménekkel, amelyek a hasított membrán magját alkotják. Fizikai szitakorlátként és jelzőállványként is működik [24]. A nephrin gén mutációi voltak az első bejelentett okai a veleszületett nefrotikus szindrómának emberekben [25]. A podocin és a CD2AP felelős a nephrin és a sejtmembrán alatti aktin citoszkeleton összekapcsolásáért. A podocin a sztomatin családba tartozó hajtűszerű fehérje, és kizárólag a podocitákban expresszálódik [26]. Az NPHS2 gén kódolja, amely nyolc exonból áll, és a kromoszóma 1q25-q31 régiójában található [27]. Az NPHS2 gén mutációi autoszomális recesszív szteroid-rezisztens nephrosis szindrómát okoznak mind gyermek-, mind felnőtt betegekben [27,28]. A CD2AP egy olyan állványmolekula, amely közvetlenül kölcsönhatásba lép a fonalas aktinnal és más sejtmembránfehérjékkel, és részt vesz a dinamikus aktin-átalakításban és a membránforgalomban [29]. A podoplanin egy kisméretű transzmembrán glikoprotein, nagyszámú O-glikozid lánccal. A podocitákban a podoplanin szelektív elvesztése proteinuriához, majd a podocita morfológiájában bekövetkező változásokhoz vezet a spontán proteinuria patkánymodelljében [30].

A távolság jót tesz a vesének

1.7. A GCBM-hez kapcsolódó célok

A podocita bazális régió fő fehérjekomponensei a 3 1 integrin és a -disztroglikán (-DG). Ezek a fehérjék a podocitákat a GCBM-hez rögzítik, és fontos szerepet játszanak a podocita helyes pozíciójának megőrzésében, valamint a szűrőmembrán integritásának megőrzésében [31,32]. A 3 1 integrin egy transzmembrán fehérje, amelynek extracelluláris doménje az 521 laminin G-szerű doménjéhez (LG) kapcsolódik a GCBM-ben, míg citoplazmatikus régiója a podocita citoszkeletonhoz kapcsolódik az -aktinin{{ 9}}. A glikozilált fehérje -DG az utrofinon keresztül kapcsolódik a citoszkeletonhoz, valamint a podocitához és a GCBM-hez az 521-es lamininnal való kölcsönhatása révén.

1.8. Célozza a felső membránt

A podocalyxin a fő transzmembrán fehérje a podocita apikális oldalán. Ez egy negatív töltésű sziálsavfehérje, amely hozzájárul a glomeruláris filtráció töltésgátjához [33]. A podocalyxinnek három funkciója van: (1) megakadályozza, hogy negatív töltésű fehérje szivárogjon a vizeletbe; (2) a szomszédos podociták elkülönítésének fenntartása; és (3) az epiteliális sejtek és a kapilláris hurkok közötti adhézió megakadályozása [34]. A podocalyxint ezrin és a nátrium-protoncserélő szabályozó 2-es faktor (NHERF2) köti az aktin citoszkeletonhoz.

1.9. Aktinnal kapcsolatos célpontok

Számos podocita-specifikus fehérje kapcsolódik az aktin citoszkeletonhoz, és fenntartja a podocita 3-dimenziós szerkezetét. Ennek a csoportnak a legjobban tanulmányozott célpontjai a szinaptopodin és az -aktinin-4. Mindkettő az aktinvázhoz kötődik a membránhoz kapcsolódó, fordított orientációjú guanilát-kinázzal -1 (MAGI-1) [35]. A synaptopodin egy prolinban gazdag lineáris fehérje, amelyet a SYNPO gén kódol [36], és differenciálódó podocitákban expresszálódik, amikor a lábfolyamatokat fejlesztik. Ennek eredményeként a szinaptopodint az érett podociták markerejének tekintik [37].

2. Tanulmányi módszerek

2.1. Intraglomeruláris podocita markerek

Bár jelen áttekintés középpontjában az állvizelésipodocitalogikus, hogy röviden tárgyaljuk ezeknek a markereknek a veseszövetben történő kimutatását. A podocita depléció lehet abszolút (podociták elvesztése) vagy relatív (csökkent podociták száma a glomerulus térfogatára vonatkoztatva) [38]. A vesékben található podociták mennyiségi meghatározásának arany standard módszere a sztereológiai módszerek (fény- vagy elektronmikroszkópok, konfokális lézeres pásztázó mikroszkópok, ultrahang, számítógépes tomográfia vagy mágneses rezonancia képalkotás) [39]. Azonban mindegyik idő- és munkaigényes. Nemrég Venkatareddy et al. értékelte a podocita denzitás becslésének módszerét egyetlen paraffinba ágyazott, formalinnal fixált metszetekkel, amelyekben a podocita sejtmagokat indirekt immunfluoreszcenciával tettük láthatóvá WT1 elleni antitestekkel vagy a hasadás transzducinszerű fokozójával [40]. Egy későbbi tanulmány kimutatta, hogy ez a módszer pontos podocita-számlálást biztosít a szelektív podocita-kiürülés transzgénikus egérmodelljében, megerősítve, hogy ez a megközelítés hatékony kvantitatív eszközt biztosít a podocita-depléció elemzéséhez a teljes glomerulusokban [41]. Ennek ellenére ez a módszer továbbra is vesebiopsziát igényel, ezért sorozatos monitorozásra nem alkalmas.

2.2. A vizelet podocita mennyiségi meghatározása és tenyésztése

Mivel a podociták csak a lábfej folyamatai révén rögzítik fiziológiás helyzetüket, érzékenyek arra, hogy életképes sejtként elvesznek a vizeletben [42]. Valójában egészséges emberek és betegek vizeletében ép podociták kimutathatókvesebetegségek[43], és a vizeletürítés valószínűleg a podociták kiürülésének fő mechanizmusa a CKD progressziója során(Ckrónikusvesebetegség)[42]. A vizeletben lévő podociták azonosításának hagyományos módszere citoszpin technikákat és immunfluoreszcens vizsgálatokat foglal magában specifikus anti-podocalyxin antitestekkel [44], amelyek esetében az automatizálás részben megvalósítható. A technika azonban korlátozott érzékenységgel és specifitással rendelkezik, mivel a vizelet üledékében sejttörmelék szennyeződik.

Alternatív megoldásként a podocitákat a podocita-specifikus triptikus peptidek tandem tömegspektrometriával (LC-MS/MS) kapcsolt folyadékkromatográfiával történő detektálásával lehet azonosítani. Noha ennek a technikának a berendezésköltsége magas, megvan az az előnye, hogy a kezelőtől független és nagymértékben reprodukálható [45], és valószínűleg egyre jobban alkalmazható lesz a klinikai laboratóriumi gyakorlatban.

Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a citoszpin immunfluoreszcencia technikával az egészséges emberek kevesebb, mint 0,5 podocita/mg kreatinint, míg az aktív glomeruláris betegségben szenvedő betegek akár 400 podocitát/mg kreatinint is [43]. Nagy része avizelésipodocitákpropidium-jodid kizárással és TUNEL festéssel tesztelve életképesek [43]. Elméletileg az életképes podociták ex vivo tenyésztése ezért javítaná a podocita azonosítás specifitását az elhalt és nem specifikus sejtek eltávolításával. A podociták azonban általában nem szaporodnak in vivo, és ex vivo tenyésztésükhöz speciális kísérleti körülményekre van szükség [46]. Korábbi jelentések azt mutatták, hogy a podocitákat először növekedést engedő körülmények között lehetett termeszteni, ahol az immortalizált podociták szaporodnak [46]. Az erre a célra szolgáló sejttenyésztő tápközeg általában Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 vagy Dulbecco módosított Eagle táptalajból áll, amely 10 százalékos magzati szarvasmarha szérumot tartalmaz 20-100 U/ml egér interferon-gamma-val (INF-), és a a tenyészedényeket általában I. típusú kollagénnel vonják be, hogy elősegítsék a podocita proliferációt [46]. Ez a módszer nagy értékkel bír a transzlációs vizsgálatokban és a terápiás célpont azonosításban, de túl bonyolult a rutin klinikai felhasználáshoz.

A Cistanche javíthatja a veseműködést

2.3. A vizelet podocita eredetű töredékei

Az extracelluláris vezikulák (EV-k) gömb alakú membrántestek, amelyeket különféle sejttípusok bocsátanak ki [47]. A húgyúti rendszerben az apikális membránt és az intracelluláris folyadékot tartalmazó EV-k az összes nefron szegmensből, beleértve a podocitákat, a vese tubuláris epiteliális sejtjeit és az uroepiteliális sejteket, kiürülnek a vizeletbe. A vizelet EV-k a vese diszfunkciójára és szerkezeti sérülésére utaló fehérjemarkereket tartalmaznak. A legújabb tanulmányok továbbá azt sugallják, hogy az elektromos járművek fontosak lehetnek a sejtközi kommunikációban [48]. Ezenkívül korábbi tanulmányok azt is kimutatták, hogy az apikális sejtmembrán-fragmensek a sérült podocitákból a vizeletbe ürülnek [49], és elektronmikroszkóppal podocalyxin-pozitív szemcsés struktúrákként (PPGS) azonosíthatók [49]. Diabéteszes egérmodellekben a podociták vizeletexoszómáit sorozatos centrifugálással lehetett izolálni, a mikrorészecskéket pedig áramlási citometriával lehetett mennyiségileg meghatározni annexin V antitesttel (amely minden mikrorészecskét detektál), majd ezt követi a podocalyxin vagy podoplanin elleni antitest (melyek specifikusan azonosítják a podocitákból származó mikroparticultákat). [50,51]. A további fényszórási analízis felhasználható a mikrorészecskék méretének további meghatározására [52]. Ezekkel a kifinomult technikákkal kimutatták, hogy a podocita eredetű mikrorészecskék megnövekednek egerekben, ha magas glükóznak vannak kitéve [51], valamint diabéteszes egerekben az albuminuria kialakulása előtt [52]. Az előbbi esetben a rendellenességet Rho-kináz inhibitor gátolta, ami azt jelzi, hogy a citoszkeletális átrendeződés a mikrorészecskék felszabadulásának fő kiváltó oka [51]. Azonban ezeknek a technikáknak az alkalmazása az emberrevesebetegségnem tárták fel.

A vizeletben lévő podocita eredetű EV-k és mikrorészecskék számának és méretének mérése helyett az utóbbi időben egyre nagyobb érdeklődés mutatkozik a vizelet exoszómáiban lévő podocita-specifikus molekulák mérése iránt. Például podocita eredetű jelátviteli faktorokat (PDSTF) javasoltak vizeletben előforduló EV-kben, mint potenciális jelölteket a podocita sérülések értékelésére [52]. Klinikai alkalmazásaik azonban fejlesztés alatt állnak.

2.4. A vizelet podocita-specifikus fehérjecélpontjai

Számos podocita-specifikus fehérje célpont vizeletben mérhető szintje, és ezek biomarkereként betöltött szerepe könnyen mérhető.vesebetegségtanulmányozták. A vizelet podocalyxinszintje mérhető indirekt immunfluoreszcenciával, ELISA-val vagy áramlási citometriával [53], és ezt a markerként javasolták.vizelésipodocitaszámol. Egy korábbi tanulmány azonban kimutatta, hogy a vizelet podocalyxin többnyire a sérült podociták apikális membránjából származik, nem pedig a vizeletbe aprított épekből, és szintje megemelkedik korai vesekárosodás esetén [49]. A podocalyxin és a nephrin, egy másik fontos podocita-specifikus fehérje célpont a vizeletben, nem mutatható ki egészséges emberek vizeletében hagyományos Western blottolással [54], de preeclampsiában szenvedő betegeknél hagyományos ELISA-val kimutatható [55]. Ezenkívül a vizelet nephrin szintje korrelál a proteinuria súlyosságával [56] és a vesefunkcióval [57]. A plazma nephrin szintje is mérhető [57], de ennek biológiai vagy klinikai jelentőségét nem határozták meg. A podocita-specifikus fehérje-célpontok vizeletben mért szintjének klinikai biomarkerként való alkalmazásának fő problémája az alacsony koncentráció (általában ng/ml tartományban) és a vizelet koncentráció-hígításának zavaró hatása.

2.5. A vizelet podocita-specifikus mRNS-ei

Mérésevizelésipodocita-specifikus mRNS-szintet javasoltak alternatív módszerként a vizelet podocitaszámának meghatározására. A vizeletben lévő podocita-specifikus mRNS mennyisége általában nem elegendő a hagyományos Northern blot vizsgálathoz, de könnyen mérhető valós idejű kvantitatív polimeráz láncreakcióval (RT-QPCR). Két korábbi tanulmány kimutatta, hogy a vizelet nephrin mRNS szintje szoros összefüggést mutat a vizelet podocita számával [56,58]. Az antiglomeruláris alapmembrán betegség egérmodelljében sorozatos vesebiopsziával,vizelésipodocita-specifikus mRNS-szintek korreláltak a glomeruláris podocitaveszteség mértékével [52].

A közelmúltban végzett vizsgálatok azonban a vizeletből származó mRNS indexekre helyezték a hangsúlyt, mint a podocita stressz vagy a relatív podocita sérülések helyettesítő markereit. Egy patkánymodellben a progresszív glomeruláris betegség a podocin mRNS szintjéhez képest csökkent nephrinnel járt, és a vizelet podocin-nephrin mRNS aránya korrelált a szövettani progresszió súlyosságával [59]. Egy későbbi vizsgálatban kimutatták, hogy az egészséges emberek átlagos artériás nyomása korrelál a vizelet podocin mRNS-kreatinin arányával (a podociták leválásának markere), a podocin-nefrin mRNS aránnyal (a podocita stressz markere) és a vizelet podocinnal. -akvaporin-2 mRNS-arány (a podocita relatív sérülésének markere a tubuláris sérüléssel szemben) [60]. A glomeruláris károsodás kifejezetten a vizelet podocin-akvaporin-2 és nephrin-aquaporin-2 mRNS-arányának növekedésével jár [61].

2.6. A podocitákra specifikus vizelet miRNS-markerek

A mikro-RNS-ek (miRNS-ek) rövid, nem kódoló RNS-ek, amelyek specifikus mRNS-ek megcélzásával számos biológiai utat szabályoznak [62]. Az mRNS-hez hasonlóan a vizeletben lévő miRNS is könnyen kvantifikálható RT-qPCR segítségével [63]. A biomarkerek fejlesztése szempontjából a miRNS-nek az az előnye, hogy ellenáll a degradációnak, ami megkönnyíti klinikai felhasználását, valamint az archív minták tanulmányozását [63]. Számos specifikus miRNS változást figyeltek megvesebetegségek[9]. Például a funkcionális miRNS-ek, köztük a miR-23b, miR-24 és miR-26a podocita-specifikus elvesztése gyors glomeruláris és tubuláris károsodást eredményezett [64]. Pontosabban, a miR-27b szabályozza a podociták túlélését azáltal, hogy megcélozza a 2B adenozin receptort [65]. Hasonlóképpen, a vizelet miR-21, miR-124 és miR-192 szintjei összefüggést mutatnak a veseműködési zavar súlyosságával (albuminuria és becsült GFR) ésvizelésipodocitamarkerek (nephrin, synaptopodin és podocalyxin) cukorbetegeknél [66]. A közelmúltban végzett vizsgálatok további specifikus downstream útvonalakat azonosítottak több miRNS számára, amelyek relevánsak lehetnek a patogenezis vagy a progresszió szempontjából.vesebetegségek. Nevezetesen, a miR-193a elnyomja a WT- 1 expresszióját, ami befolyásolja a podocita differenciálódását [67], és szerepet játszhat a glomeruláris betegség patogenezisében [68]. Másrészt a miR-21 gátolja a metalloproteináz 3 (TIMP3) szöveti inhibitorának expresszióját [69,70], a miR-26a gátolja a transzformáló növekedési faktor béta-1 (TGF{{) expresszióját. 11}}) expressziója [71,72], a miR-23b a Ras GTPáz aktiváló fehérjét, az SH3 doménkötő fehérjét 2 (G3BP2) [73], a miR-29c a Sprouty homológ 1-et (Spry1) célozza ) [74]; amelyek mindegyike részt vesz a diabéteszes nephropathia progressziójában.

Cistanche a veseműködés javítására

A podocita azonban a vizelet miRNS-ének csak kis hányadához járul hozzá. A podocitákban megfigyelt specifikus miRNS-elváltozások nem biztos, hogy könnyen észrevehetők a vizeletben, míg a vizelet miRNS-szintjének bármilyen változása más vesesejt-típusok patológiás változásait tükrözheti [75,76]. Például, bár a miR-155, miR-663 és miR-1915 vizeletszintjei szignifikánsan különböznek FGS-ben vagy minimális elváltozású nephropathiában (MCN) szenvedő betegek és egészséges kontrollok között [77], nem bizonyították, hogy a miR-155, miR-663 vagy miR-1915 specifikusan podocitákból származik. Szignifikáns korreláció számos miRNS-szint és tubuláris sérülésmarkerek között, beleértve az N-acetil- -D-glükózaminidáz (NAG) és a vesekárosodás molekula-1 (KIM-1) vizeletszintjét [66], is jelentették. Más szavakkal, nehéz megerősíteni specifikusságukat podocita sérülési markerként. A figyelemre méltó kivétel e szabály alól a miR{15}}a. Egy közelmúltban végzett tanulmány kimutatta, hogy a vizelet exoszomális miR{16}a szintje szignifikánsan magasabb volt lupus nephritisben, mint az egészséges kontrollban, a miR-26a volt a leggyakrabban expresszált miRNS a normál C57BL/6 egér glomerulusában, és miR-26a volt felelős a podocita differenciálódás és a citoszkeletális integritás szabályozásáért [78]. Mindazonáltal a vizelet miR{22}a podocita-specifikus markerként betöltött szerepét érvényesíteni kell.

2.7. Keringő podocita markerek

A fent említett podocita markerek közül sok, nevezetesen a podocita-specifikus fehérjecélpontok és mRNS-ek, mérhetőek a szisztémás keringésben [56, 79, 80], és plazmaszintjük biomarkerkéntvesebetegségekfeltárták [55,81–84]. Ennek a témának a teljes megvitatása azonban túlmutat ennek az áttekintésnek a keretein. A fent említett módszertanok legfontosabb előnyeit és hátrányait a 2. táblázat foglalja össze.

3. A vizelet podocita markerei specifikus vesebetegségekben

3.1. Diabéteszes vesebetegség

Cukorbetegvesebetegség(DKD) a CKD leggyakoribb oka(Ckrónikusvesebetegség)szerte a világon, és rengeteg irodalom található a különféle felhasználásárólvizelésipodocitamarkerek a DKD diagnosztizálására és monitorozására. Jim és munkatársai [14] például arról számoltak be, hogy a vizelet nephrinszintje minden albuminuriás DKD-s betegnél kimutatható volt, de az albuminuria nélküli betegeknél csak 54 százalék. A vizelet nephrin szintje korrelált az albuminuria szintjével, és fordítottan a vesefunkcióval [14]. Ma és munkatársai arról számoltak be, hogy a vizelet angiopoietin-szerű -4 (Angptl4) szintje emelkedett DKD-ben [85]. A vizelet podocalyxin szintje emelkedett cukorbetegeknél a mikroalbuminuria kialakulása előtt, és valószínűleg érzékenyebb volt, mint a mikroalbuminuria a DKD korai felismerésére [86]. Kialakult DKD-ben a vizelet podocalyxin szintje pozitívan korrelált a HbA1c szinttel és az albumin-kreatinin aránnyal [87,88]. Összességében a rendelkezésre álló eredmények azt mutatják, hogy számos podocita-specifikus célpont vizeletszintje a DKD korai indikátora, és a vizelet podocalyxin szintje a legígéretesebb marker e tekintetben [54].

Feltárták a podocita-specifikus célpont szintjét az egyes vizeletkomponensekben is.VizelésipodocitaAz áramlási citometriával meghatározott mikrorészecskék szintje magasabb volt az 1-es típusú cukorbetegségben, mint az egészséges kontrollokban, és a szint tovább nőtt a hiperglikémiás clamp hatására [89]. A vizelet exoszomális WT-1 szintje korrelált a proteinuria súlyosságával, a vesefunkcióval, a glomeruláris károsodással és a cukorbetegek vesefunkció-csökkenésének mértékével [58,90]. Egy másik vizsgálatban a glikogén-szintáz kináz (GSK)3 szintje a vizelet hámlásából származó sejtekben pontosabb volt, mint az albuminuria a progresszív vesekárosodásban szenvedő és anélküli cukorbetegek megkülönböztetésében [91]. Ennek a vizsgálatnak a módszertana azonban nehézkes, és előfordulhat, hogy nem alkalmazható a rutin klinikai gyakorlatban.

Ami a vizeletben található podocita-specifikus mRNS-markereket illeti, egy korábbi tanulmány kimutatta, hogy a vizeletben a nephrin, podocin, synaptopodin, WT-1 és -actin-4 mRNS szintje magasabb volt DKD-s betegekben, mint a normál kontrollokban. [92]. Szignifikáns különbség volt a vizeletben a nephrin, podocin, -actinin-4 és CD2--asszociált fehérje mRNS-szintjei között különböző súlyosságú albuminuria esetén [93]. A vizeletben a nephrin, a podocin, a synaptopodin, a WT-1 és az -actin-4 mRNS-szintje szintén korrelált avizelésipodocitaszám, vizelet nephrin szintje, albuminuria és a vesekárosodás súlyossága [93]. Újabban a vizelet podocita-specifikus mRNS szintjei megelőzték a mikroalbuminuria kialakulását 2-es típusú cukorbetegségben [94], és a vizelet podocin mRNS-kreatinin aránya, a podocita leválás markere, szignifikánsan korrelált a későbbi vesefunkció romlása [94]. Ezenkívül a vizelet szinaptopodin mRNS szintje alacsonyabb volt 12 hetes angiotenzin-konvertáló enzim (ACE) gátló és angiotenzin receptor blokkoló (ARB) kombinációs terápia után, mint az ACE-gátló monoterápiában [95]. Összességében a rendelkezésre álló bizonyítékok arra utalnak, hogy a vizeletben a podocita-specifikus mRNS-szintek mérése értékes lehet a kockázati rétegződés és a terápiás válasz monitorozása szempontjából DKD-ben.

3.2. Minimális változás a nephropathiában és a fokális glomerulosclerosisban

Az MCN-t és az FGS-t gyakran podocita betegségeknek tekintik, és ezek szerepétvizelésipodocitaa célpontokat tesztelték. Zhou et al. [96] arról számolt be, hogy a vizelet exoszomális WT-1 szintje immunoblot technikával mérve szignifikánsan magasabb volt az FGS-ben szenvedő betegeknél, mint a szteroidérzékeny nephrosis szindrómában (SSNS) szenvedő betegeknél vagy egészséges önkénteseknél. A vizelet exoszomális WT-1 szintje szignifikánsan csökkent a kortikoszteroid kezelést és az FGS vagy SSNS remisszióját követően [96]. Egy másik tanulmányban a vizelet nephrinszintje, amelyet hagyományos ELISA-vizsgálattal mértek, szignifikánsan magasabb volt FGS-ben szenvedő felnőtteknél, mint a nephrosis szindróma egyéb okainál [97].

A podocita-specifikus mRNS vizeletben történő szintjét is tanulmányozták. Egy korai tanulmány kimutatta, hogy a vizelet nephrin és podocin mRNS szintjei nem különböztek szignifikánsan az MCN-ben szenvedő betegek és az egészséges önkéntesek között, és szintjük szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a DKD-s betegeknél [98]. Egy későbbi vizsgálat kimutatta, hogy a vizelet nephrin és podocin mRNS szintje alacsonyabb volt MCN-ben szenvedő betegekben, mint FGS-ben vagy egészséges kontrollokban, és a csökkenés mértéke korrelált a proteinuria mértékével [99]. Ebben a vizsgálatban azt találták, hogy a vizelet szinaptopodin mRNS szintje korrelál a vesefunkció későbbi csökkenésének mértékével FGS-ben szenvedő betegeknél [99], ami arra utal, hogy az FGS podociták minőségi változása azonosítható a vizeletben.

3.3. Membrános nephropathia

Bár a membranous nephropathia (MGN) fő kóros elváltozása egy immunkomplex lerakódása a subepithelialis térben, ami a glomeruláris filtrációs gát megváltozását eredményezi, tanulmányokvizelésipodocitaAz MGN-ben a markerek ritkák. A vizelet üledékében található nephrin, podocin és synaptopodin mRNS szintje szignifikánsan megemelkedett MGN-ben, de a szintek megbízhatóan megkülönböztették az MGN-t a nephrosis szindróma egyéb okaitól [98]. A közelmúltban Lu és munkatársai [100] arról számoltak be, hogy avizelésipodocita-eredetű mikrorészecskék csökkentek a klinikai paraméterek javulásával egyidejűleg immunszuppresszív terápia után, ami az MGN monitorozásában játszott szerepre utal.

3.4. IgA nefropátia

Bár az immunglobulin A nephropathia (IgAN) elsősorban mesangiális betegség, szerepe avizelésipodocitabiomarkerként való számlálást vizsgáltak. Nevezetesen, Shen és munkatársai [101] azt találták, hogy az IgAN-betegeknél megnövekedett a vizelet podocitavesztesége, kevesebb podocita volt a glomerulusokban, és súlyosabb a lábfolyamat fúziója a vesebiopsziás mintákban. Ebben a vizsgálatban a vizelet podocitáját a podocalyxin közvetett immunfluoreszcens vizsgálatával azonosították, ésvizelésipodocitaszám korrelált a szérum kreatininnel és proteinuriával [101]. Egy későbbi vizsgálat kimutatta, hogy a vizelet podociták száma a szegmentális sclerosisban szenvedő IgAN-betegekben magasabb volt, mint a szegmentális sclerosisban nem szenvedőkben [102]. IgAN-ban vagy Henoch-Sch¨ online purpura nephritisben szenvedő gyermekeknél Hara és munkatársai [103] kimutatták, hogy a podociták kumulatív vesztesége a vizeletben korrelált a szövettani károsodás súlyosságával és a glomerulosclerosis mértékével a vesebiopsziában, valamint a perzisztáló betegeknél.vizelésipodocitaA kiválasztás gyors szövettani progressziót mutatott.

A vizeletben lévő podocita-specifikus molekulákkal, mint az IgAN biomarkereivel kapcsolatos vizsgálatok töredezettek és hiányosak. A vizelet podocalyxin szintje szignifikánsan korrelált a felnőtt IgAN akut extra kapilláris lézióinak súlyosságával [102]. A vizelet podocin mRNS-szintjéről beszámoltak arról, hogy a vesebiopsziában az aktív glomeruláris sérülés súlyosságát tükrözi, és a proteinuria szintjével kiegészített prognosztikai információt szolgáltat [104]. Mivel az IgAN a leggyakoribb primer glomerulonephritis a világon, minden bizonnyal további vizsgálatokra van szükség ezen a területen.

Az IgAN mellett szerepe avizelésipodocitamarkereket más mesangialis glomerulopathiákban is feltártak. Például,vizelésipodocitaA veszteség jelentősen megnő a diffúz mesangialis sclerosis örökletes és szerzett formáiban [102]. Ennek ellenére ez a terület kevésbé tanulmányozott, valószínűleg a kóros osztályozás heterogenitása miatt.

3.5. Lupus nephritis

Vizelésipodocitalupus nephritisben előforduló leválást tanulmányozták. Egy korábbi jelentés azt mutatta, hogy a őrnagy avizelésipodocitákaktív lupus nephritisben szenvedő betegeknél életképesek voltak, de dedifferenciáltak, és az apoptotikus podociták aránya a vizeletben szignifikánsan alacsonyabb volt, mint az egészséges kontrollokban [105]. Ebben a vizsgálatban a vizelet podocalyxin-, synaptopodin-, podocin-, nephrin- és WT-1-szintjei (a Western-blottal mérve) szignifikánsan megemelkedtek szisztémás lupusban, különösen aktív lupus-nephritisben, és szintjük szignifikánsan korrelált a proteinuria súlyosságával. és szövettani aktivitás [105]. Egy későbbi tanulmány továbbá arról számolt be, hogy a vizeletben a nephrin, a podocin és a synaptopodin mRNS szintje szignifikánsan magasabb volt aktív lupus nephritisben szenvedő betegeknél, mint nyugalmi lupusban [106]. Pontosabban, a vizelet nephrin mRNS szintje korrelált a proteinuriával és a szisztémás betegség aktivitásával, de nem a lupus nephritis szövettani osztályával, míg a vizelet podocin mRNS szintje független előrejelzője volt a későbbi vesefunkció romlásának [107].

3.6. Anti-neutrofil citoplazmatikus antitest (ANCA)-asszociált vasculitis

Bár a podociták nem elsődleges célpontjai a vesekárosodásnak ANCA-asszociált glomerulonephritisben, az intraglomeruláris podocita denzitás jellemzően csökken [108]. Zou és munkatársai [108] azt találták, hogy a podociták vizeletről való leválásának aránya előrejelzi a későbbi vesefunkció-csökkenést ANCA-asszociált glomerulonephritis esetén, Minakawa és munkatársai [109] pedig arról számoltak be, hogy a vizelet podocin/nephrin mRNS aránya, az intraglomeruláris podociták helyettesítő markere. stressz, korrelált a félhold képződés százalékával [109]. Az utóbbi vizsgálatban a betegek magas szintűvizelésipodocita-eredetű mRNS kedvező vese kimenetelű volt, feltehetően a jobb glomeruláris podocita tartalék és a reverzibilitás lehetősége miatt [109].

3.7. Egyéb CKD

A hasznosságavizelésipodocitamarkerek konkrétvesebetegségeka 3. táblázat foglalja össze. Számos podocita-specifikus markert a vizeletben is feltártak, mint a CKD általános markereit.(Ckrónikusvesebetegség). Például,vizelésipodocitaAz áramlási citometriával számszerűsített extracelluláris mikrovezikulák száma szignifikánsan megnövekedett a károsodott veseműködésű hipertóniás betegekben, mint a vesekárosodás nélkül [110]. A vizelet szinaptopodin szintje, amelyet Western blottolással határoztak meg, korrelált a vesefunkcióval mind a cukorbeteg, mind a nem diabéteszes CKD-ben(Ckrónikusvesebetegség), függetlenül az albuminuria mértékétől, ami arra utal, hogy a vizelet szinaptopodin a podocita károsodás általános markere [110]. A podocita-specifikus vizelet mRNS célpontjai közül a vizeletből származó agyi eredetű neurotróf faktor (BDNF) mRNS szintje mutatott legjobb korrelációt a húgyúti vesekárosodás molekulával -1 (KIM-1), amely egy általános marker. vesekárosodás [111]. A miRNS-célpontok esetében a vizelet exoszomális miR{6}} szintje megemelkedett a podocita-sérülés és a CKD állatmodelljeiben.(Ckrónikusvesebetegség)betegek [112], de a miR-21 sejtes eredetét ebben a vizsgálatban nem határozták meg.

Mindazonáltal fontos megjegyezni, hogy nem mindenvesebetegségekpodocita sérülése van. Növekedés avizelésipodocitaVeszteségről számoltak be különböző glomeruláris betegségekben, de nem autoszomális domináns policisztábanvesebetegség(ADPKD) [113]. Ennél is fontosabb, hogy a podocyturia és a proteinuria közötti összefüggés jelentősen változott a különböző glomeruláris betegségek között, ami arra utal, hogyvizelésipodocitaa markereket inkább betegségspecifikusnak kell tekinteni [113].

4. Következtetés

A podocita sérülések sokak patogenezisében és progressziójában fontos szerepet játszanakvesebetegségek. A podocita eredetű sejtfragmensek és a vizeletben lévő podocita-specifikus molekuláris célpontok nagy lehetőségeket rejtenek magukban, hogy biomarkerekként fejleszthetők legyenek a betegségek diagnosztizálására és monitorozására.vesebetegségek. A biomarkerek fejlesztésének folyamata magában foglalja a specifikus markerek azonosítását, a mérés módszertanának meghatározását és az alkalmazás klinikai kontextusának eldöntését (2. ábra). A podocita biológiával kapcsolatos ismereteink fejlődésével és az új technológiák elérhetőségével,vizelésipodocitaA markerek alkalmazási körének bővülése várható, mind az új célpontok azonosítása, mind a számszerűsítésükre szolgáló új módszerek kidolgozása miatt. Cserébe a vizelet podocita markereinek validálása fényt deríthet a patofiziológiával kapcsolatos megértéseinkre.vesebetegségek. Rengeteg módszer létezik a podocita és a különböző podocita-specifikus markerek mennyiségi meghatározására a vizeletben. Az elkövetkező évtizedben a kutatási erőfeszítéseket a laboratóriumi módszerek szabványosítására, összehasonlítására és automatizálására, valamint a rutin klinikai vizsgálatokhoz hozzáadott értékük meghatározására kell összpontosítani.

2. ábra: A vizelet podocitákkal kapcsolatos biomarkerek fejlesztése során figyelembe veendő szempontokvesebetegségek. (GCBM, glomeruláris kapilláris alapmembrán; CKD,krónikusvesebetegség; DKD, cukorbetegvesebetegség; FGS, fokális glomerulosclerosis).

Nyilatkozat a versengő érdekeltségről

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek ismert versengő pénzügyi érdekeltségeik vagy személyes kapcsolataik, amelyekről úgy tűnik, hogy befolyásolhatták volna a jelen tanulmányban közölt munkát.

Elismerés

Ezt a tanulmányt a Hongkongi Richard Yu Kínai Egyetem (CUHK) PD Kutatási Alapja, valamint a CUHK 6905134 és 8601286 számú kutatási fiókja támogatta. A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmány tervezésében, az adatgyűjtésben és elemzésben, a kiadásról szóló döntésben vagy a kézirat elkészítésében. A szerzők más összeférhetetlenséget nem nyilatkoznak. Az ebben a cikkben bemutatott eredményeket korábban sem egészben, sem részben nem tették közzé.

Javítja a vesebetegséget{0}}Cisztanche akteozid

Feladó: „A vizelet podocita markereivesebetegségek' általLingfeng Zeng és mtsai

---Clinica Chimica Acta 523 (2021) 315–324