Уринарен епидермален растежен фактор: обещаващ биомаркер от „следващо поколение“ при бъбречни заболявания

Ключови думиБиомаркер · Епидермален растежен фактор ·Бъбречно заболяване· Урина

Абстрактен фон:

Theепидермален растежен фактор (EGF)е глобуларен протеин, който се генерира в бъбрека, особено в бримката на Henle и дисталния извит тубул. Докато EGF не съществува или трудно се открива в плазмата, той присъства в урината на нормалните хора. Досега разслояването на риска ихронично бъбречно заболяване (CKD)диагнозата се основава на оценкаd скорост на гломерулна филтрация (eGFR) и съотношението албумин/креатинин в урината (ACR), като и двете отразяват гломерулната функция или увреждане. Тубулната дисфункция, от друга страна, също може да бъде свързана с бъбречна недостатъчност.

НОВА БИЛКОВА ФОРМУЛА ЗАХРОНИЧНО БЪБРЕЧНО ЗАБОЛЯВАНЕ

Резюме: Тъй като намаленият EGF в урината (uEGF) показва тубулна атрофия и интерстициална фиброза, този биомаркер, заедно с eGFR и uACR, може да се използва в общата популация за оценка на риска и диагностика на ХБН. Доказано е, че нивата на uEGF корелират с интрареналната експресия на EGF иРНК и е установено, че намаляват при различни гломерулни и негломерулни бъбречни нарушения.

Ключово съобщение: uEGF, uEGF/креатинин или uEGF/моноцитен хемотаксичен пептид -1 са възможни биомаркери от „ново поколение“, свързани с различни бъбречни заболявания, които заслужават по-нататъшно изследване като отделен биомаркер или като част от мулти-биомаркер панел.

Въведение

Проектътепидермален растежен фактор(EGF) е открит за първи път от Стенли Коен в началото на 50-те години [1]. Комплекс с голямо молекулно тегло (MW) (MW: приблизително 74,000 Da) беше идентифициран почти изцяло в суров хомогенат от субмаксиларната жлеза на мъжка мишка, обратимо разпадащ се на EGF (MW: 6,045 Da) и EGF- свързващ протеин (MW: 29, 000 Da) с аргинил-естеразна активност [2]. Освен това EGF е открит в много човешки тъкани и телесни течности, включително бъбреците (по-специално бримката на Хенле и дисталните извити тубули) и урината [3], слюнката [4], паротидните жлези [5], млякото, сълзите и само в минимална концентрация в плазмата [4]. Тромбоцитите са основният източник на кръвен EGF при хора и концентрацията постоянно се увеличава по време на коагулация след вземане на проба [6].

Фиг. 1. EGF е 53-аминокиселинен едноверижен полипептид с относителна MW от приблизително 6,000 Da. b Хромозома 4 (q25–q27) включва EGF гена, който е с размер приблизително 120 kb. c Структурата на EGFR, член на фамилията ErbB рецептори: извънклетъчният домен с четири поддомена, липофилната трансмембранна област и вътреклетъчен домен съставляват EGFR. d Сигналните пътища след активирането на EGFR включват пътя JAK-STAT, пътя PI3K/Akt/NF-B, пътя PI3K/Akt/PTEN/mTOR и мрежата RAS-RAF-MEKERK MAPK. EGFR, рецептор на епидермален растежен фактор; PI3K, фосфоинозитид 3-киназа; JAK-STAT, Янус киназа-сигнален трансдюсер и активатор на транскрипция; ERK, извънклетъчна сигнал-регулирана киназа.

EGF е недиализиращ се, компактен, стабилен на топлина човешки полипептид [7] от 53 аминокиселини с три вътрешномолекулни дисулфидни връзки (фиг. 1а) [8]. Присъстват всички аминокиселини с изключение на фенилаланин, аланин и лизин и има С-краен аргининов остатък [2]. EGF генът има 24 екзона и 23 интрона и се намира на хромозома 4q25–q27 (фиг. 1b) [9].

EGF насърчава клетъчната пролиферация, диференциация и оцеляване чрез свързване 1:1 към разтворимия извънклетъчен домен на EGF рецептора, което води до комплекс от 2EGF:2 разтворим извънклетъчен домен на EGF рецептора (фиг. 1c) [10, 11]. Тази индуцирана от лиганд димеризация активира присъщата на рецептора протеин-тирозин киназна активност (фиг. 1d), задействайки сигнална каскада в клетката и водеща до различни биохимични промени. Това в крайна сметка води до синтез на ДНК и клетъчна пролиферация [12]. В бъбреците EGF упражнява няколко биологични функции като регулиране на клетъчния метаболизъм и гломерулната хемодинамика, модулиране на клетъчния растеж и възстановяване на бъбреците след нараняване [13]. Експериментален модел на остра бъбречна недостатъчност показа, че EGF подпомага възстановяването на тубулното жюри чрез активиране на пътищата на регенерация, което води до повторна епителизация на увредените тубули [14]. Чрез взаимодействие с фосфоинозитид 3-киназа, Janus киназа-сигнален трансдюсер и активатор на транскрипция и извънклетъчни сигнално-регулирани киназни пътища [15, 16], се смята, че по-високите нива на EGF (uEGF) в урината отразяват функционалната тубулна маса и регенерационен потенциал [17]. Обратно, по-ниските концентрации на uEGF са свързани с интерстициална фиброза и тубулна атрофия (IFTA) [18]. Освен това протеинът EGF, открит в урината на пациенти с бъбречно заболяване и докладван в няколко проучвания, може да бъде proEGF [19].

В този преглед ще направим преглед на аналитичните аспекти и потенциалната стойност на uEGF за оценка на бъбречната функция в общата популация, както и при възрастни пациенти с хронично бъбречно заболяване (CKD; диабетно бъбречно заболяване [DKD], първичен гломерулонефрит, бъбречна трансплантация, бъбречна поликистоза). Освен това подчертаваме потенциалните неудовлетворени нужди в тази изследователска област.

Аналитични аспекти

Разработени са няколко метода за измерване на концентрацията на EGF в човешките телесни течности на базата на различни принципи като радиоимунологични анализи [20–22], радиорецепторни анализи [23], ензимни имуноанализа [24–26], ензимно-свързани имуносорбентни анализи (ELISAs ) [27–30] и ултрамикро ELISA анализ [31]. Таблица 1 предоставя общ преглед на характеристиките на различните техники

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% в сравнение с предишни стойности [19].

Общо население

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 >3.0 mL/min/1,73 m2 на година. По-ниският uEGF се свързва независимо с бързо намаляване на бъбречната функция и възникване на ХБН в две кохорти от европейска популация (Проучването на бъбречния клирънс на йохексол [RENIS], което включва 1249 пациенти, и Превенцията на бъбречно и съдово заболяване в краен стадий [PREVEND], което включва 4 534 пациенти). Концентрациите на VEGF са силно свързани с появата на ХБН, независимо от други рискови фактори (Таблица 2). Връзката остава (гранична) значима след контролиране на възраст, пол, кохорта, изходна eGFR и съотношение албумин/креатинин в урината (ACR). В коригираните модели концентрацията на uEGFR има само маргинална връзка със средното намаление на eGFR в RENIS. В изследването на PREVENT най-младата възрастова група наблюдава много малък спад в степента на промяна на eGFR. Резултатите може да са били повлияни от по-ниска прецизност на eGFR в нормалните граници и, в определени случаи, необичайно повишение на eGFR в субпопулации поради предфилтрация. VEGF може да бъде основен рисков фактор за ХБН, когато се комбинира с други генетични или екологични променливи [38]. Установено е, че един SNP (rs11569017) в EGF гена е свързан с ESKD в корейска популация [9]. Тъй като проучванията RENIS и PREVENT включват предимно бели европейски участници, ние вярваме, че бъдещите изследвания трябва да оценят ефикасността на uEGF в мултиетнически кохорти от населението [38].

Таблица 2. Връзка между uEGF и бъбречната функция в общата популация