Identifikation af biomarkører for diabetisk nefropati gennem transkriptomik

Type 2-diabetes (T2D) er defineret som en gruppe af stofskiftesygdomme karakteriseret ved kronisk hyperglykæmi, som er et resultat af defekter i insulinsekretion, insulinvirkning eller begge dele. Ifølge National Health Survey 2012 i Mexico er cirka 1 ud af 10 personer ramt af T2D, men det er vigtigt at nævne, at disse data kun afspejler forsøgspersoner, der tidligere er diagnosticeret med sygdommen, men vi forventer en to gange stigning i dette antal, når herunder nydiagnosticerede T2D-patienter. Derudover er prævalensen af ​​T2D i yngre aldersgrupper steget (25% af diabetestilfældene i Mexico forekommer hos unge voksne <43 år), hvilket indebærer >20 år, der lever med sygdommen. Som følge heraf findes T2D blandt de førende dødsårsager, hvilket repræsenterer en sundhedsbyrde for landet.

Det er blevet anslået, at mere end 40 % af personer med diabetes vil udvikle kronisk nyresygdom (CKD), hvilket tegner sig for omkring 40 % af alle patienter, der begynder nyreudskiftningsterapi. I Instituto Mexicano del Seguro Social er nefropati blandt de fem førende årsager til lægebehandling på almene hospitaler i området og på hospitaler med høj specialitet. En undersøgelse i Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, oplyste, at en 35% forekomst af nefropati blev observeret hos diabetespatienter. Cueto-Manzano et al., rapporterede en 40% forekomst af tidlig nefropati og 29% af etableret nefropati hos 756 diabetespatienter fra Jalisco. En anden undersøgelse i Mexico, der omfattede 3.609 diabetespatienter i Guanajuato, rapporterede en 23,8% af diabetisk nefropati. En nylig undersøgelse udført i staten Mexico, som omfattede 44 458 personer diagnosticeret med T2D, registrerede tilstedeværelsen af ​​diabetisk nefropati hos 9,1 %.

Diabetisk nyresygdom er ualmindelig, hvis diabetes varer mindre end et årti. De højeste forekomster på 3 % om året ses i gennemsnit 10 til 20 år efter diabetes debut, hvorefter hyppigheden af ​​nefropati aftager. Det er vigtigt at sige, at en diabetisk patient i 20 til 25 år uden kliniske tegn på diabetisk nefropati har lav chance for at udvikle en sådan komplikation. Progressionen af ​​T2D til diabetisk nefropati er blevet et sundhedsproblem, ikke kun for omkostningerne for sundhedssektoren, men for forværringen af ​​patientens livskvalitet og resultaterne.

De vigtigste risikofaktorer for progression til diabetisk nefropati omfatter: hyperglykæmi, respons på lægemidler og langvarig diabetes, forhøjet blodtryk, fedme og dyslipidæmi. De fleste af disse faktorer kan modificeres af stoffer eller ændringer i livsstil. Derfor er håndteringen af ​​de modificerbare risikofaktorer en nøgle til at forebygge og forsinke faldet i nyrefunktionen. Tidlig diagnose af diabetisk nefropati er en anden væsentlig komponent i behandlingen af ​​diabetes og dens komplikationer såsom nefropati. American Diabetes Association (ADA) anbefaler rutinemæssig screening til diabetikere med progressiv diabetisk nefropati og CKD. De mest almindeligt accepterede retningslinjer fra National Kidney Foundation var involveret i måling af glomerulær filtrationshastighed (GFR) og stadier af CKD ved hjælp af serumkreatinin hos patienter. På grund af at kreatinin gennemgår tubulær sekretion ud over glomerulær filtration og dets ekstrarenale eliminering via mave-tarmkanalen, især ved fremskreden nyresvigt, kan GFR imidlertid overvurderes. I tilfælde af GFR er teknikkerne overvældende på grund af invasive metoder, og nogle markører er svære at håndtere. En anden markør, der anvendes i klinikken, er mikroalbuminuri, hos de fleste patienter er det første tegn på diabetisk nefropati den moderate stigning i urinalalbuminudskillelse, dvs. 30-300 mg/g kreatinin i en urinprøve (også kaldet mikroalbuminuri). Patienter, som udvikler makroalbuminuri (>30-300 mg/g kreatinin), har høj risiko for at udvikle diabetisk nefropati. Ikke desto mindre vender cirka op til 40 % af patienter med moderat albuminuri tilbage til normoalbuminuri. Desuden oplever op til 50 % af patienter med type 1-diabetes eller T2D et fald i eGFR på trods af tilstedeværelsen af ​​kun moderat albuminuri eller endda normoalbuminuri. Som følge heraf er de faktiske markører, der er tilgængelige i klinikken, unøjagtige, så det er nødvendigt at identificere nye markører, der kan genkende de patienter med høj risiko for at udvikle diabetisk nefropati for at forsinke udviklingen af ​​komplikationerne ved at træffe passende foranstaltninger.

Transkriptomikken

Udviklingen af ​​nye teknologier i den genomiske æra havde muliggjort det accelererede fremskridt inden for systembiologi og generering af viden om nyreudvikling, homeostase og sygdom. I denne sammenhæng kan transkriptomsignaturer forbundet med specifikke sygdomstilstande give stor information om patogene mekanismer og bringe frem i lyset af prioriterede genekspressionsbiomarkørkandidater. Derudover tillader sammenligning af transkriptomer identifikation af gener, der er differentielt udtrykt i forskellige populationer.

Generelt er RNA-Seq-teknologien meget nyttig til differentiel ekspressionsanalyse, hvori der almindeligvis anvendes fem trin. Først fragmenteres RNA-prøverne til små komplementære DNA-sekvenser (cDNA) og sekventeres derefter fra en platform med høj gennemstrømning. For det andet kortlægges de små genererede sekvenser til et transkriptom. For det tredje estimeres ekspressionsniveauerne for hvert gen eller isoform. For det fjerde normaliseres de kortlagte data og f.eks. ved hjælp af statistiske og maskinlæringsmetoder identificeres de differentielt udtrykte gener (DEG'er). Til sidst vurderes relevansen af ​​de producerede data endeligt ud fra en biologisk kontekst.

En nylig undersøgelse af O'Conell et al. identificerede et sæt af 13 gener, der var prædiktive for udviklingen af ​​nyrefibrose ved 1 års nyretransplantation, gennem mikroarray-ekspressionsanalyse af nyre-allotransplantatmodtageres biopsier. Således foreslår forfatterne, at sættet af 13 gener kunne bruges til at identificere nyretransplanterede modtagere med risiko for tab af allotransplantat før udviklingen af ​​irreversibel skade. En undersøgelse foretaget af Ju et al., afslørede, at epidermal vækstfaktor (EGF), et tubulusspecifikt protein, der er afgørende for celledifferentiering og regenerering, forudsagde eGFR gennem transkriptomanalyse på mikrodissekerede tubulointerstitielle komponenter af humane nyrebiopsier af patienter med CKD. Derudover viste mængden af ​​EGF-protein i urinen (uEGF) signifikant korrelation med intrarenal EGF-mRNA, interstitiel fibrose/tubulær atrofi, eGFR og hastigheden af ​​eGFR-tab, hvilket tyder på, at uEGF kunne være en god prædiktor for CKD-progression. Anden undersøgelse viste, at serum miRNA-profilen påvirkes af hæmodialyse, hvilket bidrager til subfertilitet og øget risiko for kræftudvikling. Derfor kunne transkriptomik give bedre diagnostiske værktøjer, prognostiske biomarkører og signalveje, der er modtagelige for terapeutisk målretning.