Fattore di crescita epidermico urinario: un promettente biomarcatore di "prossima generazione" nella malattia renale

Parole chiaveBiomarcatore · Fattore di crescita epidermico ·Nefropatia· Urina

Sfondo astratto:

ILfattore di crescita epidermico (EGF)è una proteina globulare che si genera nel rene, soprattutto nell'ansa di Henle e nel tubulo contorto distale. Sebbene l'EGF sia inesistente o difficilmente rilevabile nel plasma, è presente nell'urina delle persone normali. Fino ad ora, stratificazione del rischio emalattia renale cronica (IRC)la diagnosi si è basata sulla stimad velocità di filtrazione glomerulare (eGFR) e il rapporto albumina/creatinina urinaria (ACR), che riflettono entrambi la funzione o la compromissione glomerulare. La disfunzione tubulare, d'altro canto, può anche essere associata ad insufficienza renale.

NUOVA FORMULAZIONE A BASE DI ERBEMALATTIA RENALE CRONICA

Riepilogo: Poiché la diminuzione dell’EGF urinario (uEGF) indica atrofia tubulare e fibrosi interstiziale, questo biomarcatore, insieme a eGFR e uACR, può essere utilizzato nella popolazione generale per la valutazione del rischio e la diagnosi di insufficienza renale cronica. È stato dimostrato che i livelli di uEGF sono correlati all'espressione intrarenale dell'mRNA dell'EGF e si è riscontrato che diminuiscono in una varietà di disturbi renali glomerulari e non glomerulari.

Messaggio chiave: uEGF, uEGF/creatinina o uEGF/peptide chemiotattico dei monociti-1 sono possibili biomarcatori di "nuova generazione" collegati a una varietà di malattie renali che meritano ulteriori indagini come biomarcatore singolo o come parte di un biomarcatore multiplo pannello.

Introduzione

ILfattore di crescita epidermico(EGF) fu scoperto per la prima volta da Stanley Cohen all'inizio degli anni '50 [1]. Un complesso di grande peso molecolare (MW: circa 74,000 Da) è stato identificato quasi interamente in un omogenato grezzo della ghiandola sottomascellare del topo maschio, dissociabile in modo reversibile in EGF (MW: 6.045 Da) e un EGF- proteina legante (PM: 29,000 Da) con attività di arginilesterasi [2]. Inoltre, l'EGF è stato trovato in molti tessuti umani e fluidi corporei, inclusi i reni (in particolare l'ansa di Henle e i tubuli contorti distali) e l'urina [3], la saliva [4], le ghiandole parotidi [5], il latte, le lacrime e solo in una concentrazione minima nel plasma [4]. Le piastrine sono la principale fonte di EGF nel sangue negli esseri umani e la concentrazione aumenta costantemente durante la coagulazione successiva alla raccolta del campione [6].

Fig. 1. un EGF è un polipeptide a catena singola di 53-amminoacido con un peso molecolare relativo di circa 6,000 Da. b Il cromosoma 4 (q25–q27) include il gene EGF, che ha una dimensione di circa 120 kb. c La struttura dell'EGFR, un membro della famiglia dei recettori ErbB: il dominio extracellulare con quattro sottodomini, la regione transmembrana lipofila e un dominio intracellulare costituiscono l'EGFR. d Le vie di segnalazione a valle dell’attivazione dell’EGFR includono la via JAK-STAT, la via PI3K/Akt/NF-B, la via PI3K/Akt/PTEN/mTOR e la rete RAS-RAF-MEKERK MAPK. EGFR, recettore del fattore di crescita epidermico; PI3K, fosfoinositide 3-chinasi; JAK-STAT, trasduttore del segnale Janus chinasi e attivatore della trascrizione; ERK, chinasi extracellulare regolata dal segnale.

L'EGF è un polipeptide umano non dializzabile, compatto e stabile al calore [7] di 53 aminoacidi con tre legami disolfuro intramolecolari (Fig. 1a) [8]. Sono presenti tutti gli amminoacidi tranne fenilalanina, alanina e lisina e ha un residuo di arginina C-terminale [2]. Il gene EGF ha 24 esoni e 23 introni e si trova sul cromosoma 4q25–q27 (Fig. 1b) [9].

L'EGF promuove la proliferazione, la differenziazione e la sopravvivenza cellulare legandosi 1:1 al dominio extracellulare solubile del recettore EGF, risultando in un complesso di dominio extracellulare solubile 2EGF:2 del recettore EGF (Fig. 1c) [10, 11]. Questa dimerizzazione indotta dal ligando attiva l'attività intrinseca della proteina-tirosina chinasi del recettore (Fig. 1d), innescando una cascata di segnali all'interno della cellula e determinando una varietà di cambiamenti biochimici. Ciò alla fine porta alla sintesi del DNA e alla proliferazione cellulare [12]. Nel rene, l’EGF esercita diverse funzioni biologiche come la regolazione del metabolismo cellulare e dell’emodinamica glomerulare, la modulazione della crescita cellulare e la riparazione renale dopo un danno [13]. Un modello sperimentale di insufficienza renale acuta ha dimostrato che l’EGF ha contribuito al recupero della giuria tubulare attivando percorsi di rigenerazione, con conseguente riepitelizzazione dei tubuli danneggiati [14]. Attraverso l'interazione con la fosfoinositide 3-chinasi, trasduttore del segnale Janus chinasi e attivatore della trascrizione, e le vie extracellulari della chinasi regolate dal segnale [15, 16], si ritiene che livelli urinari più elevati di EGF (uEGF) riflettano la massa tubulare funzionale e potenziale di rigenerazione [17]. Al contrario, concentrazioni inferiori di uEGF sono associate a fibrosi interstiziale e atrofia tubulare (IFTA) [18]. Inoltre, la proteina EGF rilevata nelle urine di pazienti con malattie renali e riportata in diversi studi potrebbe essere proEGF [19].

In questa recensione, forniremo una panoramica degli aspetti analitici e del potenziale valore di uEGF per valutare la funzionalità renale nella popolazione generale e nei pazienti adulti con malattia renale cronica (IRC; malattia renale diabetica [DKD], glomerulonefrite primaria, trapianto di rene, malattia del rene policistico). Inoltre, evidenziamo i potenziali bisogni insoddisfatti in questo campo di ricerca.

Aspetti analitici

Sono stati sviluppati diversi metodi per la misurazione della concentrazione di EGF nei fluidi corporei umani basati su diversi principi come saggi radioimmunologici [20–22], test dei radiorecettori [23], test immunoenzimatici [24–26], test di immunoassorbimento enzimatico (ELISA ) [27–30] e test ELISA ultramicro [31]. La tabella 1 fornisce una panoramica delle caratteristiche delle varie tecniche

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% rispetto ai valori precedenti [19].

Popolazione generale

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 all'anno. Un uEGF inferiore è stato associato in modo indipendente con un rapido declino della funzionalità renale e con insufficienza renale cronica incidente in due coorti di popolazione europea (Renal Iohexol Clearance Survey [RENIS], che includeva 1.249 pazienti, e Prevention of Renal and Vascular End-stage Disease [PREVEND], che includeva 4.534 pazienti). Le concentrazioni di VEGF erano altamente associate all'insorgenza di CKD, indipendentemente da altri fattori di rischio (Tabella 2). Il collegamento è rimasto (borderline) significativo dopo aver controllato età, sesso, coorte, eGFR basale e rapporto albumina/creatinina urinaria (ACR). Nei modelli aggiustati, la concentrazione di uEGFR aveva solo una relazione marginale con la riduzione media dell’eGFR nel RENIS. Nella ricerca PREVENT, il gruppo di età più giovane ha registrato un calo molto lieve nel tasso di variazione dell’eGFR. I risultati potrebbero essere stati influenzati da una precisione inferiore dell’eGFR nell’intervallo normale e, in alcuni casi, da un aumento anomalo dell’eGFR nelle sottopopolazioni dovuto alla prefiltrazione. Il VEGF può essere un importante fattore di rischio per la malattia renale cronica se combinato con altre variabili genetiche o ambientali [38]. Un SNP (rs11569017) nel gene EGF è risultato associato a ESKD in una popolazione coreana [9]. Poiché gli studi RENIS e PREVENT hanno coinvolto principalmente partecipanti bianchi europei, riteniamo che la ricerca futura dovrebbe valutare l’efficacia di uEGF in coorti di popolazione multietnica [38].

Tabella 2. Relazione tra uEGF e funzione renale nella popolazione generale