Urīna podocītu marķieri nieru slimībās

lai iegūtu plašāku informāciju:ali.ma@wecistanche.com

Lingfeng Zeng u.c

Abstrakts

Podocītiem ir svarīga loma nieru darbības uzturēšanā, un tie ir daudzu cilvēku galvenā uzmanībanieresslimības. Podocītu traumas rezultātā urīnā izdalās no podocītiem iegūti šūnu fragmenti un podocītiem specifiski molekulārie mērķi, kas var kalpot kā biomarķierinieresslimības. Neskartus podocītus, gan dzīvotspējīgus, gan mirušus, un no podocītiem iegūtās mikrovezikulas urīnā var noteikt ar dažādām centrifugēšanas, vizualizācijas un kultivēšanas metodēm. Podocītiem specifiskos proteīnu mērķus no kodola, citoplazmas, spraugas diafragmas, glomerulārās kapilārās bazālās membrānas un citoskeleta, kā arī to atbilstošo ziņojuma RNS (mRNS) urīnā var noteikt ar Western blot, ELISA vai kvantitatīvo polimerāzi. ķēdes reakcija. Lai gan dažas no šīm metodēm pašlaik var būt dārgas vai darbietilpīgas, nākotnē tās var kļūt plaši pieejamas tehnoloģiju un automatizācijas uzlabojumu dēļ. Piemērošanaurīnceļupodocītsmarķieri dažādu diagnostikai un uzraudzībainieresslimībasir izpētīts, taču publicētie dati šajā jomā nav pietiekami sistemātiski un tiem trūkst ārējas apstiprināšanas. Turpmākajos pētījumos galvenā uzmanība jāpievērš laboratorijas metožu standartizēšanai, salīdzināšanai un automatizēšanai, kā arī to pievienotās vērtības noteikšanai ikdienas klīniskajiem testiem.

Atslēgvārdi:Podocīts, Biomarķieris, mRNS, miRNS, nefrīns, podocīns, podokaliksīns, sinaptopodīns,Hronisksnieresslimība

Cistanche kāts var ārstēt hronisku nieru slimību

1. Ievads

1.1. Hroniskas nieru slimības epidemioloģija

Hronisksnieresslimība(CKD) ir svarīga un dārga neinfekcijas slimība [1]. Līdz ar nieru aizstājterapijas pieejamību HNS ārstēšanai izlietotie veselības aprūpes izdevumi (Chronisksnieresslimība)strauji pieauga pēc 60. gadiem [2,3]. 2015. gadā visā pasaulē bija vairāk nekā 2,5 miljoni pacientu, kas saņēma nieru aizstājterapiju, un tiek prognozēts, ka līdz 2030. gadam šis skaits dubultosies [4]. Efektīvi līdzekļi diagnostikai, ārstēšanai un uzraudzībainieresslimībair ļoti vajadzīgi.

1.2. Podocīti kā nieru slimības fokuss

Nieru primārā funkcija ir vielmaiņas atkritumu un pārmērīga ķermeņa ūdens izvadīšana [5], ko panāk trīs procesos: (1) cirkulējošo asiņu filtrēšana caur glomeruliem, veidojot ultrafiltrātu Boumena telpā; (2) selektīva derīgo vielu reabsorbcija caur nieru kanāliņiem; un (3) selektīva citu vielmaiņas atkritumu sekrēcija no peritubulārā kapilāra uz kanāliņu šķidrumu [6]

Lai gan nieres sastāv no vairākiem šūnu tipiem, kas ir sakārtoti smalkā 3-dimensiju arhitektūrā, podocītim ir galvenā loma normālas nieru darbības uzturēšanā, un tie ir daudzu primārā uzmanības centrā.nieresslimības. Podocīti ir ļoti specifiskas termināli diferencētas šūnas, kas kopā ar endotēlija šūnām un glomerulāro kapilāru bazālo membrānu (GCBM) veido glomerulārās filtrācijas barjeru [7]. Podocītiem ir apjomīgs šūnu korpuss, ko no GCBM atdala apakšpodocītu telpa [8]. Šūnu ķermenis rada garus primāros procesus, kas stiepjas virzienā uz GCBM un tiek piestiprināti pēdējam ar plašu pēdas procesu klāstu [8].

Podocītiem ir vairākas fizioloģiskas funkcijas. Tie uztur glomerulārās asinsvadu cilpas morfoloģiju, regulē glomerulāro filtrāciju un piedalās vietējā imunoloģiskajā un iekaisuma reakcijā. Turklāt podocīti ir daļēji atbildīgi par GCBM sintēzi un apriti [9], kā arī parakrīno faktoru, piemēram, asinsvadu endotēlija augšanas faktora (VEGF) ražošanu, kas ir svarīgs endotēlija šūnu caurlaidības un proliferācijas regulēšanā. [10]. Podocītu disfunkcijai ir galvenā loma daudzu patoģenēzē un progresēšanānieresslimības. Rezultātā notiek dažādu ar podocītiem saistītu gēnu mutācijasnieresslimības, kas klīniski parasti izpaužas kā steroīdu rezistents nefrotiskais sindroms un histoloģiski kā fokālā glomeruloskleroze (FGS). No otras puses, iegūtās podocītu disfunkcijas, tostarp podocītu skaita vai blīvuma samazināšanās un podocītu pēdas procesu saplūšana, izraisa sekundārus endotēlija un GCBM bojājumus, GCBM negatīvā lādiņa zudumu, hiatal membrānas proteīna anomālijas un, visbeidzot, proteīnūriju, izmantojot dažādus mehānismus. 11,12].

Raksturīgas podocītu traumas sekas ir novājināta mijiedarbība ar GCBM, kas uzkrājās podocītu atdalīšanā no GCBM. Tā kā podocītiem ir ierobežota reģenerācijas un funkcionālās kompensācijas spēja, atlikušie podocīti nespēj uzturēt GCBM mehāniskās un lādiņa barjeras funkcijas, kas tiktu neatgriezeniski bojātas, un gala rezultāts ir proteīnūrija [13]. Atkarībā no apvainojuma smaguma pakāpes podocītu bojājums var izraisīt pēdas procesu zudumu, vakuolu un pseidocistu veidošanos, dediferenciāciju un apoptozi. Pēc tam tiks ietekmētas blakus esošās struktūras, tostarp parietālo epitēlija šūnu proliferācija, GCBM saraušanās, glomerulārā kapilārā tufa zudums un visbeidzot glomeruloskleroze [14].

1.3. Literatūras apskata metode

Mēs veicām literatūras apskatu, izmantojot meklēšanas vienumus, tostarp "podocītu", "podocītu saistītās molekulas" vai "biomarķieri" kopā ar "hroniskanieresslimība", "akūts nieru bojājums", "glomerulonefrīts", "diabētiskā nefropātija" vai "diabētanieresslimība", tika izmantoti, lai meklētu atbilstošu literatūru no Medline, Embase un Cochrane Library. Tika pārbaudītas atsauces uz attiecīgajām publikācijām, lai iegūtu papildu potenciālos rakstus. Piemērotos pētījumos bija iekļauti pētījumi par cilvēkiem un dzīvniekiem, kas publicēti pirms 2020. gada jūlija. Publikācijas par neatbilstošām tēmām, piemēram, podocītu šūnu bioloģija, membrānas fizioloģija un podocītu molekulārās manipulācijas tika izslēgtas.

1.4. Podocītiem specifiski mērķi kā biomarķieri

Podocītu bojājums izraisa dažādu podocītu atvasinātu molekulu izdalīšanos urīna telpā un var kalpot kā biomarķierisnieresslimības(1. att.). Podocītu šūnu ķermeņus var iedalīt trīs anatomiski un funkcionāli atšķirīgos nodalījumos: pamatdaļā, augšējā daļā un bīdāmās diafragmas (SD) daļā [15]. Katrā daļā ir specifiski šūnu membrānas proteīni, un to mijiedarbība ar citoplazmas citoskeleta sistēmu ir atbildīga par podocītu struktūras un funkcijas stabilitāti [16]. Galvenās no podocītiem iegūtās molekulas, kas ir potenciālie mērķi biomarķieru attīstībai, ir apkopotas 1. tabulā.

1. att. Podocītu bojājums un iespējamie no podocītiem iegūti marķieri urīnā. Podocītu traumas rezultātā rodas 3 savstarpēji saistīti patoloģiski procesi: morfoloģiskas izmaiņas, apoptoze un atdalīšanās. Podocīti var palikt dzīvotspējīgi, bet izpausties kā morfoloģiskas izmaiņas, kurām ir funkcionālas sekas, piemēram, proteīnūrija un tubulointersticiāla fibroze. Podocītu apoptoze var attīstīties kumulētu morfoloģisku izmaiņu rezultātā vai tieši no specifiskiem apvainojumiem. Podocītu zudums glomerulos (ti, podocitopēnija) izraisa arhitektūras izmaiņas glomerulārā kapilārā cilpā un izraisa glomerulosklerozi. Podocīti, vai nu apoptotiski, vai dzīvotspējīgi 3 1 integrīna zuduma dēļ, var atdalīties no urīna telpas, tikt identificēti urīnā un kalpot kā marķierinieresslimība. Vezikulas, mikrodaļiņas vai podocītiem specifiskas molekulas, kas iegūtas no ievainotiem vai apoptotiskiem podocītiem, var tikt konstatētas arī urīnā un kalpot kā biomarķieri. (GCBM, glomerulārā kapilārā bazālā membrāna; AgII, angiotenzīns II; TGF-, transformējošais augšanas faktors-beta; ROS, reaktīvās skābekļa sugas).

1.5. Kodolenerģijas un citoplazmas mērķi

Vilmsa audzēja supresora gēns-1 (WT1) ir cinka pirkstam līdzīgs transkripcijas faktors podocītu kodolā un, iespējams, ir histoloģiskajos pētījumos visbiežāk izmantotais podocītu specifiskais marķieris [17]. WT1 gēns sastāv no 10 eksoniem, no kuriem 7. līdz 10. eksoni kodē 4 DNS saistošā domēna cinka pirkstus. WT1 ir īpaši izteikts podocītos un, iespējams, regulē nefrīna ekspresiju [18]. Heterozigotas mutācijas WT1 gēna 8. un 9. eksonā izraisa Denisa-Draša sindromu, kas izpaužas ar nefrotisku sindromu, vīriešu pseidohermafrodītismu un Vilmsa audzēju [19].

Citi podocītu kodolieroču un citoplazmas proteīni ir mazāk pētīti kā biomarķieri. AarF domēnu saturošā kināze -4 (ADCK4) ir īpaši sastopama mitohondrijās žurku podocītu pēdas procesos [20]. ADCK4 ir atbildīgs par CoQ kompleksa stabilizāciju, un tas ir nepieciešams normālai podocītu homeostāzes funkcijai [20]. Podocītiem specifiskā ADCK4 ablācija pelēm izraisa pēdas procesa izzušanu, filtrācijas spraugas dezorganizāciju, palielinātus un disfunkcionālus mitohondrijus un samazinātu CoQ10 [21], un ārstēšana atjauno CoQ10, mitohondriju funkciju, uzlabo podocītu morfoloģiju un novērš pēdas procesa izzušanu [21]. ,22].

1.6. Spraugas diafragmas proteīnu komplekss

Podocītu spraugas diafragmas proteīnu komponenti ir plaši pētīti kā biomarķierinieresslimības. Galvenās olbaltumvielas šajā grupā ir nefrīns, podocīns, CD{0}}saistītais proteīns (CD2AP) un podoplanīns [23]. Nefrīns ir transmembrānas proteīns ar ārpusšūnu domēniem, kas veido spraugas diafragmas kodolu. Tas darbojas gan kā fiziska sieta barjera, gan kā signalizācijas sastatnes [24]. Nefrīna gēna mutācijas bija pirmais ziņots par iedzimta nefrotiskā sindroma cēloni cilvēkiem [25]. Podocīns un CD2AP ir atbildīgi par nefrīna savienošanu ar aktīna citoskeletu zem šūnas membrānas. Podocīns ir matadata līdzīgs stomatīnu ģimenes proteīns, un tas tiek ekspresēts tikai podocītos [26]. To kodē NPHS2 gēns, kas sastāv no astoņiem eksoniem un atrodas hromosomas 1q25-q31 reģionā [27]. NPHS2 gēna mutācijas izraisa autosomāli recesīvu steroīdu rezistentu nefrotisko sindromu gan bērniem, gan pieaugušajiem [27, 28]. CD2AP ir sastatņu molekula, kas tieši mijiedarbojas ar pavedienu aktīnu un citiem šūnu membrānas proteīniem un ir iesaistīta dinamiskā aktīna pārveidošanā un membrānu apritē [29]. Podoplanīns ir mazs transmembrānas glikoproteīns ar lielu skaitu O-glikozīdu ķēžu. Selektīvs podoplanīna zudums podocītos izraisa proteīnūriju, kam seko podocītu morfoloģijas izmaiņas spontānas proteīnūrijas žurku modelī [30].

Attālums ir labs nierēm

1.7. Mērķi, kas saistīti ar GCBM

Podocītu bazālā reģiona galvenās olbaltumvielu sastāvdaļas ir 3 1 integrīns un -distroglikāns (-DG). Šie proteīni noenkuro podocītus pie GCBM un tiem ir svarīga loma pareizas podocīta pozīcijas, kā arī filtrācijas membrānas integritātes uzturēšanā [31, 32]. 3 1 integrīns ir transmembrānas proteīns, kura ekstracelulārais domēns ir saistīts ar laminīna 521 laminīna G līdzīgu domēnu G (LG) GCBM, savukārt tā citoplazmas reģions ir saistīts ar podocītu citoskeletu ar -aktinīna{{ palīdzību. 9}}. Glikozilētais proteīns -DG ir savienots ar citoskeletu caur utrofīnu un ar podocītu un GCBM, mijiedarbojoties ar laminīnu 521.

1.8. Mērķi uz augšējo membrānu

Podokaliksīns ir galvenais transmembrānas proteīns podocīta apikālajā pusē. Tas ir negatīvi lādēts sialskābes proteīns, kas veicina glomerulārās filtrācijas lādiņa barjeru [33]. Podokaliksīnam ir trīs funkcijas: (1) novērst negatīvi lādēta proteīna noplūdi urīnā; (2) uzturēt blakus esošo podocītu atdalīšanu; un (3) lai novērstu saķeri starp epitēlija šūnām un kapilāru cilpām [34]. Podokaliksīnu ar aktīna citoskeletu savieno ezrīns un nātrija-protonu apmaiņas regulējošais faktors 2 (NHERF2).

1.9. Ar aktīnu saistīti mērķi

Vairāki podocītiem specifiski proteīni ir saistīti ar aktīna citoskeletu un uztur podocīta 3-dimensiju struktūru. Vislabāk izpētītie šīs grupas mērķi ir sinaptopodīns un -aktinīns-4. Abi tie saistās ar aktīna skeletu, mijiedarbojoties ar membrānu saistītu guanilāta kināzi ar apgrieztu orientāciju-1 (MAGI-1) [35]. Sinaptopodīns ir ar prolīnu bagāts lineārs proteīns, ko kodē SYNPO gēns [36], un tas izpaužas diferencējošos podocītos, kad tie attīsta pēdas procesus. Rezultātā sinaptopodīns tiek uzskatīts par nobriedušu podocītu marķieri [37].

2. Mācību metodes

2.1. Intraglomerulāri podocītu marķieri

Lai gan šī apskata uzmanības centrā irurīnceļupodocītsmarķieriem, ir loģiski īsi apspriest šo marķieru noteikšanu nieru audos. Podocītu samazināšanās var būt absolūta (podocītu zudums) vai relatīva (samazināts podocītu skaits vienā glomerula tilpumā) [38]. Zelta standarta metode podocītu kvantitatīvai noteikšanai nierēs ir stereoloģiskas metodes (gaismas vai elektronu mikroskopi, konfokālie lāzera skenēšanas mikroskopi, ultraskaņa, datortomogrāfija vai magnētiskās rezonanses attēlveidošana) [39]. Tomēr tie visi ir laikietilpīgi un darbietilpīgi. Nesen Venkatareddy et al. novērtēja metodi podocītu blīvuma noteikšanai ar atsevišķām parafīnā iestrādātām formalīnā fiksētām sekcijām, kurās podocītu kodoli tika vizualizēti ar netiešu imunofluorescenci ar antivielām pret WT1 vai transducīnam līdzīgu šķelšanās pastiprinātāju [40]. Turpmākais pētījums parādīja, ka šī metode nodrošināja precīzu podocītu uzskaiti selektīvās podocītu samazināšanās transgēnā peles modelī, apstiprinot, ka šī pieeja nodrošina efektīvu kvantitatīvu instrumentu podocītu samazināšanās analīzei visos glomerulos [41]. Tomēr šai metodei joprojām ir nepieciešama nieru biopsija, un tāpēc tā nav piemērota sērijveida uzraudzībai.

2.2. Urīna podocītu kvantitatīva noteikšana un kultūra

Tā kā podocīti tiek fiksēti savā fizioloģiskā stāvoklī tikai ar pēdas procesiem, tie ir neaizsargāti pret to, ka urīnā tiek zaudēti dzīvotspējīgi šūnas [42]. Faktiski veselu cilvēku un pacientu urīnā ir nosakāmi neskarti podocītinieresslimības[43], un urīna zudums, iespējams, ir galvenais podocītu samazināšanās mehānisms HNS progresēšanas laikā.(Chronisksnieresslimība)[42]. Tradicionālā metode podocītu identificēšanai urīnā ietver citospīna metodes un imunofluorescences pētījumu ar specifiskām antipodokaliksīna antivielām [44], kuru automatizācija ir daļēji iespējama. Tomēr tehnikai ir ierobežota jutība un specifiskums, jo urīna nogulsnēs ir piesārņotas šūnu atliekas.

Alternatīvi, podocītus var identificēt, nosakot podocītiem specifiskus triptiskos peptīdus ar šķidruma hromatogrāfiju, kas savienota ar tandēma masas spektrometriju (LC-MS/MS). Lai gan šīs tehnikas aprīkojuma izmaksas ir augstas, tās priekšrocības ir tādas, ka tā ir neatkarīga no operatora un ir ļoti reproducējama [45], un, iespējams, tās pielietojums klīniskās laboratorijas praksē kļūs arvien lielāks.

Iepriekšējie pētījumi parādīja, ka, izmantojot citospīna imunofluorescences metodi, veseli cilvēki izdala mazāk par 0,5 podocītu/mg kreatinīna, savukārt pacienti ar aktīvu glomerulāru slimību izdala līdz 400 podocītu/mg kreatinīna [43]. Lielākā daļa nourīnceļupodocītiir dzīvotspējīgi, pārbaudot ar propīdija jodīda izslēgšanu un TUNEL krāsošanu [43]. Teorētiski dzīvotspējīgu podocītu kultūra ex vivo tādējādi uzlabotu podocītu identifikācijas specifiku, noņemot mirušās un nespecifiskās šūnas. Tomēr podocīti parasti nevairojas in vivo, un to audzēšanai ex vivo ir nepieciešami īpaši eksperimentālie apstākļi [46]. Iepriekšējie ziņojumi liecināja, ka podocītus vispirms varēja audzēt augšanu pieļaujamos apstākļos, kur iemūžinātie podocīti replikējas [46]. Šūnu kultivēšanas barotne šim nolūkam parasti sastāv no Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 vai Dulbecco modificētās Ērgļa barotnes ar 10 procentiem liellopu augļa seruma, kas papildināts ar 20–100 U/ml peles gamma interferona (INF-), un kultivēšanas trauki parasti ir pārklāti ar I tipa kolagēnu, lai veicinātu podocītu proliferāciju [46]. Šai metodei ir liela vērtība translācijas pētījumos un terapeitiskā mērķa identificēšanā, taču tā ir pārāk sarežģīta ikdienas klīniskai lietošanai.

Cistanche var uzlabot nieru darbību

2.3. Urīnceļu podocītu atvasināti fragmenti

Ekstracelulārie pūslīši (EV) ir sfēriski membrānas ķermeņi, ko izdala dažādi šūnu veidi [47]. Urīnceļu sistēmā EV, kas satur apikālo membrānu un intracelulāro šķidrumu, urīnā tiek izvadīti no visiem nefronu segmentiem, ieskaitot podocītus, nieru kanāliņu epitēlija šūnas un uroepitēlija šūnas. Urīna EV satur olbaltumvielu marķierus, kas norāda uz nieru disfunkciju un strukturālu traumu. Jaunākie pētījumi arī liecina, ka EV var būt svarīgi starpšūnu saziņai [48]. Turklāt iepriekšējie pētījumi arī parādīja, ka apikālo šūnu membrānu fragmenti tiek izdalīti no ievainotiem podocītiem urīnā [49], un tos var identificēt kā podokaliksīna pozitīvas granulētas struktūras (PPGS) ar elektronu mikroskopiju [49]. Diabēta peļu modeļos urīna eksosomas no podocītiem var izolēt ar sērijveida centrifugēšanu, un mikrodaļiņas var kvantitatīvi noteikt ar plūsmas citometriju, izmantojot aneksīna V antivielu (kas nosaka visas mikrodaļiņas), kam seko antivielas pret podokaliksīnu vai podoplanīnu (kas īpaši identificē podocītu atvasinātus mikroparticītus). [50,51]. Papildu gaismas izkliedes analīzi varētu izmantot, lai turpmāk noteiktu mikrodaļiņu izmēru [52]. Izmantojot šīs sarežģītās metodes, ir pierādīts, ka no podocītiem iegūtās mikrodaļiņas palielinās pelēm, ja tās tiek pakļautas augstam glikozes līmenim [51], kā arī pelēm ar diabētu pirms albuminūrijas sākuma [52]. Pirmajā gadījumā anomāliju nomāca Rho-kināzes inhibitors, norādot, ka citoskeleta reorganizācija ir galvenais mikrodaļiņu izdalīšanās izraisītājs [51]. Tomēr šo metožu pielietošana cilvēkiemnieresslimībanav izpētīts.

Tā vietā, lai mērītu no podocītiem iegūto EV un mikrodaļiņu skaitu un lielumu urīnā, pēdējā laikā pieaug interese par podocītu specifisko molekulu mērīšanu urīna eksosomās. Piemēram, podocītu radītie signālu transdukcijas faktori (PDSTF) urīna EV ir ierosināti kā potenciāls kandidāts podocītu traumu novērtēšanai [52]. Tomēr to klīniskie pielietojumi joprojām tiek izstrādāti.

2.4. Urīna podocītu specifiskie proteīnu mērķi

Ir viegli izmērīt vairāku podocītu specifisko olbaltumvielu mērķu līmeni urīnā un to lomu kā biomarķieriem.nieresslimībair pētīts. Podokaliksīna līmeni urīnā var izmērīt ar netiešo imunofluorescenci, ELISA vai plūsmas citometriju [53], un tas ir ierosināts kā marķierisurīnceļupodocītsskaitīt. Tomēr iepriekšējais pētījums parādīja, ka urīna podokaliksīns galvenokārt cēlies no ievainoto podocītu apikālās membrānas, nevis no neskartiem, kas sasmalcināti urīnā, un tā līmenis ir paaugstināts agrīna nieru bojājuma gadījumā [49]. Podokaliksīns un nefrīns, vēl viens svarīgs podocītiem specifisks proteīna mērķis urīnā, nav nosakāmi veselu cilvēku urīnā ar tradicionālo Western blot metodi [54], bet tie ir nosakāmi ar parasto ELISA metodi pacientiem ar preeklampsiju [55]. Turklāt nefrīna līmenis urīnā korelē ar proteīnūrijas smagumu [56] un nieru darbību [57]. Var izmērīt arī nefrīna līmeni plazmā [57], taču tā bioloģiskā vai klīniskā nozīme nav noteikta. Galvenā problēma, kas saistīta ar podocītu specifisko olbaltumvielu mērķu urīna līmeņu izmantošanu kā klīnisku biomarķieri, ir zemā koncentrācija (parasti diapazonā no ng / ml) un urīna koncentrācijas atšķaidīšanas traucējošais efekts.

2.5. Urīna podocītu specifiskās mRNS

Mērīšanaurīnceļupodocīts-specifisks mRNS līmenis ir ierosināts kā alternatīva metode podocītu skaita noteikšanai urīnā. Podocītu specifiskās mRNS daudzums urīnā parasti nav pietiekams tradicionālajam ziemeļu blotēšanas pētījumam, bet to viegli mēra ar reālā laika kvantitatīvo polimerāzes ķēdes reakciju (RT-QPCR). Divi iepriekšējie pētījumi parādīja, ka urīna nefrīna mRNS līmeņiem bija cieša korelācija ar urīna podocītu skaitu [56, 58]. Antiglomerulārās bazālās membrānas slimības peles modelī ar sērijveida nieru biopsiju,urīnceļupodocīts-specifisks mRNS līmenis korelēja ar glomerulāro podocītu zuduma ātrumu [52].

Tomēr jaunākie pētījumi ir novirzījuši uzmanību uz atvasinātiem urīna mRNS indeksiem kā podocītu stresa vai relatīvo podocītu traumu surogātmarķieriem. Žurku modelī progresējošā glomerulārā slimība bija saistīta ar samazinātu nefrīna līmeni, salīdzinot ar podocīna mRNS līmeni, un urīna podocīna un nefrīna mRNS attiecība korelēja ar histoloģiskās progresēšanas smagumu [59]. Nākamajā pētījumā tika pierādīts, ka veselu cilvēku vidējais arteriālais spiediens korelē ar urīna podocīna mRNS un kreatinīna attiecību (podocītu atslāņošanās marķieris), podocīna un nefrīna mRNS attiecību (podocītu stresa marķieris) un podocīnu urīnā. mRNS attiecība pret akvaporīnu-2 (relatīvā podocītu un kanāliņu bojājuma marķieris) [60]. Glomerulārais bojājums ir īpaši saistīts ar palielinātu urīna podocīna un akvaporīna-2 un nefrīna un akvaporīna-2 mRNS attiecību [61].

2.6. Urīna miRNS marķieri, kas raksturīgi podocītiem

Mikro-RNS (miRNS) ir īsas nekodējošas RNS, kas regulē daudzus bioloģiskos ceļus, mērķējot uz specifiskām mRNS [62]. Līdzīgi kā mRNS, urīna miRNS ir viegli kvantitatīvi nosakāms ar RT-qPCR [63]. No biomarķieru izstrādes viedokļa miRNS priekšrocība ir tā, ka tā ir izturīga pret degradāciju, kas atvieglo tā klīnisko izmantošanu, kā arī arhīvu paraugu izpēti [63]. Ir novērotas vairākas specifiskas miRNS izmaiņasnieresslimības[9]. Piemēram, tika konstatēts, ka funkcionālo miRNS, tostarp miR-23b, miR-24 un miR-26a, podocītiem raksturīgs zudums izraisa ātru glomerulāru un tubulāru bojājumu [64]. Konkrēti, miR-27b regulē podocītu izdzīvošanu, mērķējot uz adenozīna receptoru 2B [65]. Līdzīgi tika ziņots, ka urīna miR-21, miR-124 un miR-192 līmenis korelē ar nieru disfunkcijas smagumu (albuminūrija un aprēķinātais GFR) unurīnceļupodocītsmarķieri (nefrīns, sinaptopodīns un podokaliksīns) diabēta pacientiem [66]. Nesenie pētījumi arī identificēja specifiskus pakārtotus ceļus vairākām miRNS, kas var būt svarīgi patoģenēzei vai progresēšanai.nieresslimības. Konkrēti, miR-193a nomāc WT- 1 ekspresiju, kas ietekmē podocītu diferenciāciju [67] un var spēlēt lomu glomerulārās slimības patoģenēzē [68]. No otras puses, miR-21 inhibē metaloproteināzes 3 (TIMP3) audu inhibitora ekspresiju [69,70], bet miR-26a inhibē transformējošo augšanas faktoru beta-1 (TGF{{). 11}}) ekspresija [71,72], miR-23b ir vērsta uz Ras GTPāzi aktivējošo proteīnu SH3 domēnu saistošo proteīnu 2 (G3BP2) [73], miR-29c mērķē Sprouty homologu 1 (Spry1) ) [74]; tie visi ir iesaistīti diabētiskās nefropātijas progresēšanā.

Cistanche nieru darbības uzlabošanai

Tomēr podocīti veido tikai nelielu urīna miRNS daļu. Jebkuras specifiskas miRNS izmaiņas, kas novērotas podocītos, urīnā var nebūt viegli pamanāmas, savukārt jebkuras urīna miRNS līmeņa izmaiņas var atspoguļot patoloģiskās izmaiņas citos nieru šūnu tipos [75, 76]. Piemēram, lai gan miR-155, miR-663 un miR-1915 līmenis urīnā būtiski atšķiras pacientiem ar FGS vai minimālu izmaiņu nefropātiju (MCN) un veseliem kontroles cilvēkiem [77], nav pierādīts, ka miR-155, miR-663 vai miR-1915 ir īpaši izcelsme no podocītiem. Nozīmīgas korelācijas starp daudziem miRNS līmeņiem un kanāliņu bojājumu marķieriem, tostarp N-acetil- -D-glikozaminidāzes (NAG) un nieru bojājuma molekulas-1 (KIM-1) līmeni urīnā [66], ir arī ziņots. Citiem vārdiem sakot, ir grūti apstiprināt to specifiku kā podocītu bojājumu marķierus. Ievērojams izņēmums šim noteikumam ir miR{15}}a. Nesen veikts pētījums parādīja, ka urīna eksosomālā miR-26a līmenis lupus nefrīta gadījumā bija ievērojami augstāks nekā veselīgas kontroles grupā; miR-26a bija visizplatītākā miRNS normālas C57BL/6 peles glomerulos, un miR-26a bija atbildīga par podocītu diferenciācijas un citoskeleta integritātes regulēšanu [78]. Tomēr ir jāapstiprina urīna miR{22}a kā podocītu specifiskā marķiera loma.

2.7. Cirkulējošie podocītu marķieri

Daudzus no iepriekš minētajiem podocītu marķieriem, jo ​​īpaši podocītu specifiskos proteīnu mērķus un mRNS, var izmērīt sistēmiskā cirkulācijā [56, 79, 80] un to līmeni plazmā kā biomarķieri.nieresslimībasir izpētīti [55,81–84]. Tomēr pilnīga diskusija par šo tēmu ir ārpus šī apskata. Iepriekš minēto metodoloģiju galvenās priekšrocības un trūkumi ir apkopoti 2. tabulā.

3. Urīna podocītu marķieri specifiskās nieru slimībās

3.1. Diabēta nieru slimība

Diabētsnieresslimība(DKD) ir visizplatītākais CKD cēlonis(Chronisksnieresslimība)visā pasaulē, un ir daudz literatūras par dažāduurīnceļupodocītsmarķieri DKD diagnostikai un uzraudzībai. Piemēram, Džims et al [14] ziņoja, ka nefrīna līmenis urīnā bija nosakāms visiem DKD pacientiem ar albumīnūriju, bet tikai 54 procenti tiem, kuriem nav albuminūrijas. Nefrīna līmenis urīnā korelēja ar albuminūrijas līmeni un apgriezti ar nieru darbību [14]. Ma et al ziņoja, ka urīna angiopoetīnam līdzīgais -4 (Angptl4) līmenis bija paaugstināts DKD gadījumā [85]. Podokaliksīna līmenis urīnā bija paaugstināts diabēta pacientiem pirms mikroalbuminūrijas sākuma un, iespējams, bija jutīgāks par mikroalbuminūriju, lai agrīni atklātu DKD [86]. Konstatētā DKD gadījumā podokaliksīna līmenis urīnā pozitīvi korelēja ar HbA1c līmeni un albumīna un kreatinīna attiecību [87,88]. Kopumā pieejamie rezultāti liecina, ka vairāku podocītu specifisku mērķu urīna līmenis ir agrīni DKD indikatori, un podokaliksīna līmenis urīnā šajā ziņā ir visdaudzsološākais marķieris [54].

Ir izpētīts arī podocītu specifiskā mērķa līmenis atsevišķos urīna komponentos.Urīnapodocītsmikrodaļiņu līmenis, kā noteikts ar plūsmas citometriju, bija augstāks 1. tipa cukura diabēta slimniekiem nekā veselām kontrolēm, un līmenis vēl vairāk palielinājās ar hiperglikēmisko skavu [89]. Urīna eksosomu WT-1 līmenis korelēja ar proteīnūrijas smagumu, nieru darbību, glomerulu bojājumiem un nieru darbības pasliktināšanās ātrumu diabēta pacientiem [58,90]. Citā pētījumā glikogēna sintāzes kināzes (GSK)3 līmenis urīna atslāņošanās šūnās bija precīzāks nekā albumīnūrija, izšķirot diabēta pacientus ar un bez progresējošiem nieru darbības traucējumiem [91]. Tomēr šī testa metodoloģija ir apgrūtinoša un var nebūt piemērojama ikdienas klīniskajā praksē.

Kas attiecas uz podocītu specifiskajiem mRNS marķieriem urīnā, iepriekšējais pētījums parādīja, ka nefrīna, podocīna, sinaptopodīna, WT-1 un -aktīna-4 mRNS līmenis urīnā bija augstāks pacientiem ar DKD nekā parastajiem kontroles pacientiem. [92]. Diabēta pacientiem ar dažāda smaguma albuminūriju bija būtiska atšķirība nefrīna, podocīna, -aktinīna-4 un ar CD2- saistītā proteīna mRNS līmeņos urīnā [93]. Nefrīna, podocīna, sinaptopodīna, WT-1 un -aktīna-4 mRNS līmenis urīnā arī korelē arurīnceļupodocītsskaits, nefrīna līmenis urīnā, albuminūrija un nieru darbības traucējumu smagums [93]. Pavisam nesen tika konstatēts, ka urīna podocītu specifiskais mRNS līmenis bija pirms mikroalbuminūrijas sākuma pacientiem ar 2. tipa cukura diabētu [94], un urīna podocīna mRNS un kreatinīna attiecība, kas ir podocītu atslāņošanās marķieris, būtiski korelē ar sekojošo nieru darbības pasliktināšanās [94]. Turklāt sinaptopodīna mRNS līmenis urīnā bija zemāks pēc 12 nedēļu ilgas angiotenzīnu konvertējošā enzīma (AKE) inhibitora un angiotenzīna receptoru blokatora (ARB) kombinētās terapijas, salīdzinot ar AKE inhibitoru monoterapiju [95]. Kopumā pieejamie pierādījumi liecina, ka podocītu specifiskā mRNS līmeņa mērīšana urīnā var būt vērtīga riska stratifikācijai un terapeitiskās atbildes uzraudzībai DKD gadījumā.

3.2. Minimālas izmaiņas nefropātijas un fokālās glomerulosklerozes gadījumā

MCN un FGS bieži tiek uzskatīti par podocītu slimībām un to lomuurīnceļupodocītsmērķi ir pārbaudīti. Džou et al. [96] ziņoja, ka urīna eksosomālais WT-1 līmenis, mērot ar imūnblotēšanas metodi, bija ievērojami augstāks pacientiem ar FGS nekā pacientiem ar steroīdu jutīgu nefrotisko sindromu (SSNS) vai veseliem brīvprātīgajiem. Urīna eksosomu WT-1 līmenis ievērojami samazinājās pēc kortikosteroīdu terapijas un FGS vai SSNS remisijas [96]. Citā pētījumā nefrīna līmenis urīnā, mērot ar parasto ELISA testu, pieaugušajiem ar FGS bija ievērojami augstāks nekā citiem nefrotiskā sindroma cēloņiem [97].

Ir pētīts arī podocītu specifiskās mRNS līmenis urīnā. Agrīnais pētījums parādīja, ka urīna nefrīna un podocīna mRNS līmenis pacientiem ar MCN un veseliem brīvprātīgajiem būtiski neatšķīrās, un to līmenis bija ievērojami zemāks nekā pacientiem ar DKD [98]. Nākamais pētījums parādīja, ka urīna nefrīna un podocīna mRNS līmenis pacientiem ar MCN bija zemāks nekā FGS vai veselām kontrolēm, un samazinājuma apjoms korelē ar proteīnūrijas pakāpi [99]. Šajā pētījumā tika konstatēts, ka urīna sinaptopodīna mRNS līmenis korelē ar turpmāko nieru darbības samazināšanās ātrumu FGS pacientiem [99], kas liecina, ka urīnā var noteikt kvalitatīvas izmaiņas FGS podocītos.

3.3. Membrānas nefropātija

Lai gan galvenās membranozās nefropātijas (MGN) patoloģiskās izmaiņas ir imūnkompleksa nogulsnēšanās subepiteliālajā telpā, kas izraisa glomerulārās filtrācijas barjeras izmaiņas, pētījumiurīnceļupodocītsmarķieri MGN ir maz. Urīna nogulumos nefrīna, podocīna un sinaptopodīna mRNS līmenis MGN bija ievērojami paaugstināts, taču līmenis ticami atšķīra MGN no citiem nefrotiskā sindroma cēloņiem [98]. Pavisam nesen Lu et al [100] ziņoja, ka skaitsurīnceļupodocīts-atvasināto mikrodaļiņu skaits samazinājās vienlaikus ar klīnisko parametru uzlabošanos pēc imūnsupresīvās terapijas, kas liecina par lomu MGN uzraudzībā.

3.4. IgA nefropātija

Lai gan imūnglobulīna A nefropātija (IgAN) galvenokārt ir mezangiāla slimība,urīnceļupodocītsir izpētīts kā biomarķieris. Konkrēti, Shen et al [101] atklāja, ka IgAN pacientiem palielinājās podocītu zudums urīnā, mazāk podocītu glomerulos un smagāka pēdas procesa saplūšana nieru biopsijas paraugos. Šajā pētījumā urīna podocīti tika identificēti, veicot podokaliksīna netiešo imunofluorescences pētījumu, unurīnceļupodocītsskaits korelēja ar seruma kreatinīna līmeni un proteīnūriju [101]. Nākamais pētījums parādīja, ka urīna podocītu skaits IgAN pacientiem ar segmentālo sklerozi bija lielāks nekā pacientiem bez segmentālās sklerozes [102]. Bērniem ar IgAN vai Henoch-Sch¨ tiešsaistes purpura nefrītu Hara et al [103] parādīja, ka kumulatīvs podocītu zudums urīnā korelē ar histoloģiskā bojājuma smagumu un glomerulosklerozes pakāpi nieru biopsijā, kā arī pacientiem ar pastāvīguurīnceļupodocītsekskrēcijai bija strauja histoloģiska progresēšana.

Pētījumi par podocītiem specifiskām molekulām urīnā kā IgAN biomarķieriem ir sadrumstaloti un nepilnīgi. Podokaliksīna līmenis urīnā būtiski korelēja ar akūtu papildu kapilāru bojājumu smagumu pieaugušo IgAN [102]. Ir ziņots, ka urīna podocīna mRNS līmenis atspoguļo aktīvās glomerulārās traumas smagumu nieru biopsijā un sniedz prognostisku informāciju, kas papildina proteīnūrijas līmeni [104]. Tā kā IgAN ir visizplatītākais primārais glomerulonefrīts visā pasaulē, noteikti ir vajadzīgi vairāk pētījumu šajā jomā.

Papildus IgAN lomaiurīnceļupodocītsmarķieri ir pētīti citās mezangiālās glomerulopātijās. Piemēram,urīnceļupodocītszudums ir ievērojami palielināts gan iedzimtas, gan iegūtas difūzās mezangiālās sklerozes formās [102]. Tomēr šī joma ir mazāk pētīta, iespējams, tās patoloģiskās klasifikācijas neviendabīguma dēļ.

3.5. Lupus nefrīts

Urīnapodocītsir pētīta izdalīšanās lupus nefrīta gadījumā. Iepriekšējais ziņojums parādīja, ka galvenais nourīnceļupodocītipacientiem ar aktīvu vilkēdes nefrītu bija dzīvotspējīgi, bet dediferencēti, un apoptotisko podocītu īpatsvars urīnā bija ievērojami zemāks nekā veseliem kontroles cilvēkiem [105]. Šajā pētījumā podokaliksīna, sinaptopodīna, podocīna, nefrīna un WT-1 līmenis urīnā (kā noteikts ar Western blot metodi) bija ievērojami paaugstināts sistēmiskās vilkēdes gadījumā, īpaši aktīva lupus nefrīta gadījumā, un to līmenis būtiski korelēja ar proteīnūrijas smagumu. un histoloģiskā aktivitāte [105]. Turpmākajā pētījumā tika ziņots, ka nefrīna, podocīna un sinaptopodīna mRNS līmenis urīnā bija ievērojami augstāks pacientiem ar aktīvu vilkēdes nefrītu nekā klusā vilkēdes gadījumā [106]. Konkrēti, urīna nefrīna mRNS līmenis korelēja ar proteīnūriju un sistēmisku slimību aktivitāti, bet ne ar lupus nefrīta histoloģisko klasi, savukārt urīna podocīna mRNS līmenis bija neatkarīgs turpmākās nieru funkcijas samazināšanās prognozētājs [107].

3.6. Ar antineitrofilu citoplazmas antivielu (ANCA) saistīts vaskulīts

Lai gan podocīti nav primārais nieru bojājumu mērķis ar ANCA saistīta glomerulonefrīta gadījumā, intraglomerulāro podocītu blīvums ir raksturīgi samazināts [108]. Zou et al [108] atklāja, ka podocītu atslāņošanās ātrums urīnam paredz turpmāku nieru funkcijas zudumu ar ANCA saistīta glomerulonefrīta gadījumā, un Minakawa et al [109] ziņoja, ka urīna podocīna un nefrīna mRNS attiecība, kas ir intraglomerulāro podocītu surogātmarķieris. stress, korelē ar pusmēness veidošanās procentuālo daudzumu [109]. Pēdējā pētījumā pacienti ar augstu līmeniurīnceļupodocīts-atvasinātai mRNS bija labvēlīgs nieru iznākums, iespējams, labākas glomerulārās podocītu rezerves un atgriezeniskuma potenciāla dēļ [109].

3.7. Cits CKD

Lietderībaurīnceļupodocītsmarķieri konkrētosnieresslimībasir apkopots 3. tabulā. Vairāki podocītiem specifiski marķieri urīnā ir arī izpētīti kā vispārīgi HNS marķieri.(Chronisksnieresslimība). Piemēram,urīnceļupodocīts-atvasināto ekstracelulāro mikrovezikulu skaits, kā noteikts plūsmas citometrijā, bija ievērojami palielināts hipertensijas pacientiem ar pavājinātu nieru darbību nekā tiem, kuriem nav nieru darbības traucējumu [110]. Urīna sinaptopodīna līmenis, kas noteikts ar Western blotēšanu, korelēja ar nieru darbību gan diabēta, gan bezdiabētiskā CKD(Chronisksnieresslimība), neatkarīgi no albumīnūrijas pakāpes, kas liecina, ka urīna sinaptopodīns ir vispārējs podocītu bojājumu marķieris [110]. Podocītu specifisko urīna mRNS mērķu panelī no urīna smadzenēm iegūtā neirotrofiskā faktora (BDNF) mRNS līmenim bija vislabākā korelācija ar urīna nieru bojājuma molekulu -1 (KIM-1), kas ir vispārējs marķieris. par nieru bojājumiem [111]. Attiecībā uz miRNS mērķiem urīna eksosomālais miR-21 līmenis tika paaugstināts podocītu bojājumu, kā arī CKD dzīvnieku modeļos.(Chronisksnieresslimība)pacientiem [112], bet miR-21 šūnu izcelsme šajā pētījumā netika noteikta.

Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka ne visinieresslimībasir podocītu bojājumi. PalielinājumsurīnceļupodocītsIr ziņots par zaudējumiem dažādu glomerulāro slimību gadījumā, bet ne autosomāli dominējošā policistiskā gadījumānieresslimība(ADPKD) [113]. Vēl svarīgāk ir tas, ka saistība starp podocitūriju un proteīnūriju ievērojami atšķīrās starp dažādām glomerulārām slimībām, kas liecina, kaurīnceļupodocītsmarķieri labāk būtu jāuzskata par specifiskiem slimībai [113].

4. Secinājums

Podocītu bojājumiem ir svarīga loma daudzu patoģenēzē un progresēšanānieresslimības. No podocītiem iegūtiem šūnu fragmentiem un podocītiem specifiskiem molekulāriem mērķiem urīnā ir liels potenciāls, lai tos varētu izstrādāt kā biomarķierus, lai diagnosticētu un uzraudzītunieresslimības. Biomarķieru izstrādes process ietver specifisku marķieru identificēšanu, mērījumu metodoloģijas noteikšanu un klīniskā konteksta lēmumu pielietošanai (2. att.). Līdz ar progresu mūsu izpratnē par podocītu bioloģiju un jaunu tehnoloģiju pieejamību,urīnceļupodocītsParedzams, ka marķieriem būs plašāka pielietojuma joma gan jaunu mērķu identificēšanas, gan jaunu metožu izstrādes dēļ to kvantitatīvai noteikšanai. Savukārt urīna podocītu marķieru apstiprināšana var izgaismot mūsu izpratni par patofizioloģiju.nieresslimības. Ir daudz metožu podocītu un dažādu podocītu specifisku marķieru kvantitatīvai noteikšanai urīnā. Nākamajā desmitgadē pētniecības centieni būtu jākoncentrē uz laboratorijas metožu standartizēšanu, salīdzināšanu un automatizēšanu, kā arī to pievienotās vērtības noteikšanu ikdienas klīniskajiem testiem.

2. attēls. Aspekti, kas jāņem vērā, izstrādājot ar urīna podocītiem saistītus biomarķierusnieresslimības. (GCBM, glomerulārā kapilārā bazālā membrāna; CKD,hroniskanieresslimība; DKD, diabētsnieresslimība; FGS, fokālā glomeruloskleroze).

Konkurējošo interešu deklarācija

Autori paziņo, ka viņiem nav zināmu konkurējošu finanšu interešu vai personisku attiecību, kas varētu ietekmēt šajā dokumentā aprakstīto darbu.

Atzinība

Šo pētījumu atbalstīja Honkongas Ričarda Ju Ķīnas universitātes (CUHK) PD pētniecības fonds un CUHK pētījumu konti 6905134 un 8601286. Finansētājiem nebija nekādas lomas pētījuma izstrādē, datu vākšanā un analīzē, lēmumā par publicēšanu vai manuskripta sagatavošanā. Autori nepaziņo par citiem interešu konfliktiem. Šajā rakstā sniegtie rezultāti iepriekš nav publicēti pilnībā vai daļēji.

Uzlabojiet nieru slimību{0}}Cistanche akteozīds

No: “Urīnceļu podocītu marķieri iekšānieresslimības' autorsLingfeng Zeng u.c

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