Сечовий епідермальний фактор росту: багатообіцяючий біомаркер «нового покоління» при захворюваннях нирок

Ключові словаБіомаркер · Епідермальний фактор росту ·Захворювання нирок· Сеча

Абстрактний фон:

Theепідермальний фактор росту (EGF)це глобулярний білок, який утворюється в нирці, особливо в петлі Генле і дистальному звивистому канальці. У той час як EGF відсутній або майже не виявляється в плазмі, він присутній у сечі нормальних людей. До цих пір розшарування ризиків іхронічна хвороба нирок (ХНН)діагноз покладався на оцінкуd Швидкість клубочкової фільтрації (eGFR) і співвідношення альбумін/креатинін в сечі (ACR), обидва з яких відображають функцію або порушення гломерулярної функції. З іншого боку, дисфункція канальців також може бути пов’язана з нирковою недостатністю.

НОВИЙ РОСЛИННИЙ СОСТАВ ДЛЯХРОНІЧНА ХВОРОБА НИРОК

Резюме: оскільки зниження EGF сечі (uEGF) вказує на тубулярну атрофію та інтерстиціальний фіброз, цей біомаркер разом із eGFR та uACR можна використовувати в загальній популяції для оцінки ризику та діагностики ХХН. Показано, що рівні uEGF корелюють із внутрішньонирковою експресією мРНК EGF і, як було виявлено, знижуються при різноманітних гломерулярних і неклубочкових захворюваннях нирок.

Ключове повідомлення: uEGF, uEGF/креатинін або uEGF/моноцитний хемотаксичний пептид-1 є можливими біомаркерами «нового покоління», пов’язаними з різноманітними захворюваннями нирок, які заслуговують на подальше дослідження як один біомаркер або як частина кількох біомаркерів панель.

вступ

Об'єктепідермальний фактор росту(EGF) вперше був відкритий Стенлі Коеном на початку 1950-х років [1]. Комплекс великої молекулярної маси (MW: приблизно 74,000 Da) був ідентифікований майже повністю в сирому гомогенаті підщелепної залози самця миші, оборотно диссоційований на EGF (MW: 6045 Da) і EGF- зв’язуючий білок (MW: 29,000 Da) з аргінілестеразною активністю [2]. Крім того, EGF було виявлено в багатьох тканинах і рідинах організму людини, включаючи нирки (зокрема, петлю Генле та дистальні звивисті канальці) і сечу [3], слину [4], привушні залози [5], молоко, сльози та лише у мінімальній концентрації в плазмі [4]. Тромбоцити є основним джерелом EGF крові в людини, і концентрація постійно зростає під час коагуляції після збору зразка [6].

Рис. 1. EGF — це 53-амінокислотний одноланцюговий поліпептид із відносною молекулярною вагою приблизно 6000 Да. b Хромосома 4 (q25–q27) містить ген EGF, розмір якого становить приблизно 120 кб. c Структура EGFR, члена родини рецепторів ErbB: позаклітинний домен із чотирма субдоменами, ліпофільна трансмембранна область і внутрішньоклітинний домен утворюють EGFR. d Сигнальні шляхи нижче за активацію EGFR включають шлях JAK-STAT, шлях PI3K/Akt/NF-B, шлях PI3K/Akt/PTEN/mTOR та мережу RAS-RAF-MEKERK MAPK. EGFR, рецептор епідермального фактора росту; PI3K, фосфоінозитид 3-кіназа; JAK-STAT, Janus kinase-сигнальний перетворювач і активатор транскрипції; ERK, кіназа, регульована позаклітинним сигналом.

EGF — це недіалізований, компактний, термостабільний поліпептид людини [7] з 53 амінокислот із трьома внутрішньомолекулярними дисульфідними зв’язками (рис. 1а) [8]. Усі амінокислоти присутні, крім фенілаланіну, аланіну та лізину, і він має С-кінцевий залишок аргініну [2]. Ген EGF має 24 екзони та 23 інтрони та знаходиться на хромосомі 4q25–q27 (рис. 1b) [9].

EGF сприяє клітинній проліферації, диференціації та виживанню шляхом зв’язування 1:1 з розчинним позаклітинним доменом рецептора EGF, що призводить до комплексу 2EGF:2 розчинного позаклітинного домену рецептора EGF (рис. 1c) [10, 11]. Ця димеризація, індукована лігандом, активує внутрішню активність протеїн-тирозинкінази рецептора (рис. 1d), запускаючи сигнальний каскад у клітині та призводячи до різноманітних біохімічних змін. Це зрештою призводить до синтезу ДНК і проліферації клітин [12]. У нирках EGF виконує декілька біологічних функцій, таких як регуляція клітинного метаболізму та клубочкової гемодинаміки, модуляція клітинного росту та відновлення нирок після пошкодження [13]. Експериментальна модель гострої ниркової недостатності показала, що EGF сприяє відновленню канальців шляхом активації шляхів регенерації, що призводить до реепітелізації ушкоджених канальців [14]. Через взаємодію з фосфоінозитид 3-кіназою, перетворювачем сигналу кінази Януса та активатором транскрипції та шляхами позаклітинної кінази, що регулюється сигналом [15, 16], вважають, що вищі рівні EGF (uEGF) у сечі відображають функціональну тубулярну масу та регенераційний потенціал [17]. Навпаки, нижчі концентрації uEGF пов’язані з інтерстиціальним фіброзом і тубулярною атрофією (IFTA) [18]. Крім того, білок EGF, виявлений у сечі пацієнтів із захворюваннями нирок і про який повідомлялося в кількох дослідженнях, може бути proEGF [19].

У цьому огляді ми надамо огляд аналітичних аспектів і потенційної цінності uEGF для оцінки функції нирок у загальній популяції, а також у дорослих пацієнтів із хронічною хворобою нирок (ХНН; діабетична хвороба нирок [DKD], первинний гломерулонефрит, трансплантація нирки, полікістоз нирок). Крім того, ми висвітлюємо потенційні незадоволені потреби в цій галузі досліджень.

Аналітичні аспекти

Було розроблено кілька методів вимірювання концентрації EGF в рідинах організму людини, що базуються на різних принципах, таких як радіоімунотести [20–22], радіорецепторні аналізи [23], імуноферментні аналізи [24–26], імуноферментні аналізи (ELISA). ) [27–30] та ультрамікро-ELISA-аналіз [31]. Таблиця 1 містить огляд особливостей різних технік

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% порівняно з попередніми значеннями [19].

Загальне населення

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 мл/хв/1,73 м2 на рік. Нижчий рівень uEGF був незалежно пов’язаний із швидким зниженням функції нирок і виникненням ХХН у двох когортах європейського населення (дослідження кліренсу ниркового йогексолу [RENIS], яке охоплювало 1249 пацієнтів, і дослідження профілактики термінальної стадії захворювання нирок і судин [PREVEND], яке включало 4534 пацієнтів). Концентрації VEGF були сильно пов’язані з виникненням ХХН, незалежно від інших факторів ризику (табл. 2). Зв’язок залишався (граничним) значущим після контролю за віком, статтю, когортою, базовою рШКФ та співвідношенням альбумін/креатинін у сечі (ACR). У скоригованих моделях концентрація uEGFR мала лише незначний зв’язок із середнім зниженням eGFR у RENIS. У дослідженні PREVENT наймолодша вікова група спостерігала дуже незначне зниження швидкості зміни eGFR. На результати могла вплинути нижча точність eGFR у нормальному діапазоні та, у деяких випадках, аномальне підвищення eGFR у субпопуляціях через попередню фільтрацію. VEGF може бути основним фактором ризику ХХН у поєднанні з іншими генетичними факторами чи змінними середовища [38]. Було виявлено, що один SNP (rs11569017) у гені EGF пов’язаний із ESKD у корейської популяції [9]. Оскільки у дослідженнях RENIS і PREVENT брали участь здебільшого білі європейські учасники, ми вважаємо, що майбутні дослідження мають оцінити ефективність uEGF у багатонаціональних когортах населення [38].

Таблиця 2. Зв’язок між uEGF і функцією нирок у загальній популяції