Faktor epidermalnog rasta urina: obećavajući biomarker "sljedeće generacije" u bolesti bubrega

Ključne riječiBiomarker · Epidermalni faktor rasta ·Bolest bubrega· Urin

Apstraktna pozadina:

Theepidermalni faktor rasta (EGF)je globularni protein koji se stvara u bubrezima, posebno u Henleovoj petlji i distalnom uvijenom tubulu. Dok EGF ne postoji ili se teško može otkriti u plazmi, prisutan je u urinu normalnih ljudi. Do sada je stratifikacija rizika ihronična bolest bubrega (CKD)dijagnoza se oslanjala na procjenud Brzina glomerularne filtracije (eGFR) i omjer albumin/kreatinin u urinu (ACR), oba odražavaju glomerularnu funkciju ili oštećenje. Tubularna disfunkcija, s druge strane, također može biti povezana sa zatajenjem bubrega.

NOVA BILJNA FORMULACIJA ZAHRONIČNA BOLESTI BUBREGA

Sažetak: Budući da smanjeni EGF u urinu (uEGF) ukazuje na tubularnu atrofiju i intersticijalnu fibrozu, ovaj biomarker, zajedno sa eGFR i uACR, može se koristiti u općoj populaciji za procjenu rizika i dijagnozu CKD. Pokazalo se da nivoi uEGF-a koreliraju sa intrarenalnom ekspresijom EGF mRNA i utvrđeno je da se smanjuju kod različitih glomerularnih i ne-glomerularnih poremećaja bubrega.

Ključna poruka: uEGF, uEGF/kreatinin ili uEGF/monocitni kemotaktički peptid-1 su mogući biomarkeri "nove generacije" povezani s različitim bolestima bubrega koji zaslužuju daljnje istraživanje kao pojedinačni biomarker ili kao dio multi-biomarkera panel.

Uvod

Theepidermalni faktor rasta(EGF) je prvi otkrio Stanley Cohen ranih 1950-ih [1]. Kompleks velike molekularne težine (MW) (MW: približno 74,000 Da) je gotovo u potpunosti identificiran u sirovom homogenatu submaksilarne žlijezde mužjaka miša, reverzibilno disocijabilnog na EGF (MW: 6,045 Da) i EGF- vezujući protein (MW: 29,000 Da) sa aktivnošću arginil-esteraze [2]. Osim toga, EGF je pronađen u mnogim ljudskim tkivima i tjelesnim tekućinama, uključujući bubrege (posebno Henleovu petlju i distalne uvijene tubule) i urin [3], pljuvačku [4], parotidne žlijezde [5], mlijeko, suze i samo u minimalnoj koncentraciji u plazmi [4]. Trombociti su glavni izvor krvnog EGF-a kod ljudi, a koncentracija se stalno povećava tokom koagulacije nakon uzimanja uzorka [6].

Slika 1. EGF je 53-aminokiselinski jednolančani polipeptid sa relativnim MW od približno 6,000 Da. b Hromozom 4 (q25–q27) uključuje EGF gen, koji je veličine otprilike 120 kb. c Struktura EGFR, člana porodice ErbB receptora: ekstracelularni domen sa četiri poddomena, lipofilni transmembranski region i intracelularni domen čine EGFR. d Putevi signalizacije nizvodno od aktivacije EGFR uključuju JAK-STAT put, PI3K/Akt/NF-B put, PI3K/Akt/PTEN/mTOR put i RAS-RAF-MEKERK MAPK mrežu. EGFR, receptor epidermalnog faktora rasta; PI3K, fosfoinozitid 3-kinaza; JAK-STAT, Janus kinaza-signalni pretvarač i aktivator transkripcije; ERK, kinaza regulirana ekstracelularnim signalom.

EGF je nedijalizabilan, kompaktan, toplinski stabilan humani polipeptid [7] od 53 aminokiseline sa tri intramolekularne disulfidne veze (slika 1a) [8]. Prisutne su sve aminokiseline osim fenilalanina, alanina i lizina, a ima i C-terminalni argininski ostatak [2]. EGF gen ima 24 egzona i 23 introna i nalazi se na hromozomu 4q25–q27 (slika 1b) [9].

EGF promoviše ćelijsku proliferaciju, diferencijaciju i preživljavanje vezivanjem 1:1 za rastvorljivi ekstracelularni domen EGF receptora, što rezultira kompleksom 2EGF:2 rastvorljivog ekstracelularnog domena EGF receptora (slika 1c) [10, 11]. Ova dimerizacija izazvana ligandom aktivira intrinzičnu aktivnost receptora protein-tirozin kinaze (slika 1d), pokrećući signalnu kaskadu unutar ćelije i rezultirajući raznim biohemijskim promjenama. To na kraju dovodi do sinteze DNK i proliferacije stanica [12]. U bubrezima, EGF vrši nekoliko bioloških funkcija kao što su regulacija ćelijskog metabolizma i glomerularne hemodinamike, modulacija rasta stanica i popravak bubrega nakon ozljede [13]. Eksperimentalni model akutnog zatajenja bubrega pokazao je da EGF pomaže u oporavku tubularne porote aktiviranjem regeneracijskih puteva, što rezultira reepitelizacijom ozlijeđenih tubula [14]. Kroz preslušavanje sa fosfoinozitid 3-kinazom, transduktorom signala Janus kinaze i aktivatorom transkripcije, i putevima kinaze reguliranim izvanstaničnim signalom [15, 16], smatra se da viši nivoi EGF-a (uEGF) u urinu odražavaju funkcionalnu tubularnu masu i potencijal regeneracije [17]. Nasuprot tome, niže koncentracije uEGF-a povezane su s intersticijskom fibrozom i tubularnom atrofijom (IFTA) [18]. Osim toga, EGF protein otkriven u urinu pacijenata oboljelih od bubrega i prijavljen u nekoliko studija može biti proEGF [19].

U ovom pregledu dat ćemo pregled analitičkih aspekata i potencijalne vrijednosti uEGF-a za procjenu funkcije bubrega u općoj populaciji, kao i kod odraslih pacijenata s kroničnom bubrežnom bolešću (CKD; dijabetička bolest bubrega [DKD], primarni glomerulonefritis, transplantacija bubrega, policistična bolest bubrega). Osim toga, ističemo potencijalne nezadovoljene potrebe u ovoj oblasti istraživanja.

Analitički aspekti

Razvijeno je nekoliko metoda za mjerenje koncentracije EGF-a u ljudskim tjelesnim tečnostima na osnovu različitih principa kao što su radioimuni testovi [20–22], testovi radioreceptora [23], enzimski imunoeseji [24–26], enzimski imunosorbentni testovi (ELISA) ) [27–30] i ultramikro ELISA test [31]. Tabela 1 daje pregled karakteristika različitih tehnika

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% u odnosu na prethodne vrijednosti [19].

Opšte stanovništvo

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 godišnje. Niži uEGF je bio neovisno povezan s brzim opadanjem funkcije bubrega i pojavom CKD-a u dvije europske populacijske kohorte (Anketa klirensa bubrežnog Ioheksola [RENIS], koja je uključivala 1.249 pacijenata, i Prevencija bubrežne i vaskularne bolesti u završnoj fazi [PREVEND], koja je uključivala 4.534 pacijenata). Koncentracije VEGF-a su bile visoko povezane sa pojavom CKD, bez obzira na druge faktore rizika (Tabela 2). Veza je ostala (granična) značajna nakon kontrole starosti, pola, kohorte, početnog eGFR-a i omjera albumin/kreatinin u urinu (ACR). U prilagođenim modelima, koncentracija uEGFR je imala samo marginalni odnos sa srednjim smanjenjem eGFR u RENIS-u. U istraživanju PREVENT, najmlađa starosna grupa je zabilježila vrlo mali pad stope promjene eGFR-a. Na rezultate je možda uticala niža preciznost eGFR u normalnom rasponu i, u određenim slučajevima, abnormalno povećanje eGFR u podpopulacijama zbog prefiltracije. VEGF može biti glavni faktor rizika za pojavu CKD kada se kombinuje sa drugim genetskim ili ekološkim varijablama [38]. Utvrđeno je da je jedan SNP (rs11569017) u EGF genu povezan sa ESKD u korejskoj populaciji [9]. Budući da su ispitivanja RENIS i PREVENT uglavnom uključivala bijelce iz Evrope, vjerujemo da bi buduća istraživanja trebala procijeniti efikasnost uEGF-a u kohortama multietničke populacije [38].

Tabela 2. Odnos između uEGF-a i funkcije bubrega u općoj populaciji