PL237810B1 - Method for detecting kidney damage, occurring in diabetics - Google Patents

Method for detecting kidney damage, occurring in diabetics Download PDF

Info

Publication number
PL237810B1
PL237810B1 PL422611A PL42261117A PL237810B1 PL 237810 B1 PL237810 B1 PL 237810B1 PL 422611 A PL422611 A PL 422611A PL 42261117 A PL42261117 A PL 42261117A PL 237810 B1 PL237810 B1 PL 237810B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
gal
protein
microbubbles
kidney damage
urine
Prior art date
Application number
PL422611A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL422611A1 (en
Inventor
Ewa Łucja Stępień
Agnieszka Kamińska
Wojciech Piekoszewski
Joanna Kasprzyk
Original Assignee
Univ Jagiellonski
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Jagiellonski filed Critical Univ Jagiellonski
Priority to PL422611A priority Critical patent/PL237810B1/en
Publication of PL422611A1 publication Critical patent/PL422611A1/en
Publication of PL237810B1 publication Critical patent/PL237810B1/en

Links

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykrywania uszkodzenia nerek pojawiającego się u chorych z cukrzycą, na podstawie badania obecności galektyny-3 w mikropęcherzykach pochodzących z moczu (UEV). Wynalazek powinien znaleźć zastosowanie w terapii, zwłaszcza we wczesnej diagnostyce klinicznej powikłań cukrzycy.The present invention relates to a method of detecting kidney damage appearing in diabetic patients by examining the presence of galectin-3 in urine-derived microbubbles (UEV). The invention should find application in therapy, especially in the early clinical diagnosis of diabetes complications.

Galektyna-3 (gal-3) jest białkiem o właściwościach lektyn zwierzęcej, należącym do rodziny białek wiążących anteny cukrowe β-galaktozydy. Cechą charakterystyczną galektyn jest to, że wszystkie posiadają charakterystyczną domenę złożoną z ok. 130 a.a. rozpoznającą cukry - CRD (ang. Carbohydrate Recognition Domaine) [1]. Obecnie zidentyfikowano 15 różnych galektyn, które sklasyfikowano do 3 grup: tandemowej (z 2 powtórzeniami CRD) do których zaliczane są galektyny -4, -6, -8, -9 i -12; prototypową (galektyna -1, -2, -5, -7, -10, -11, -13, -14 i -15) z jedną domeną CRD oraz unikalną grupę chimerową posiadającą jedną domenę CRD oraz długą domenę N-końcową bogatą w prolinę i glicynę, do której zaliczana jest gal-3 [2]. Ponadto odkryto ostatnio nową grupę galektyn zwierzęcych zawierających 4 domeny CRD. Galektyna preferencyjnie wiążą glikany, które zawierają łańcuchy N-acetylogalaktozaminy. Gal-3 zbudowana jest z 2 domen: C-końcowej w obrębie której występuje sekwencja CRD oraz N-końcowej zawierającej miejsce fosforylacji (S6) [3]. Domena N-końcowa jest zbudowana z 110-130 aminokwasów, zawiera szereg homologicznych powtórzeń 9-aminokwasów (P, G, T, E), jest ona silnie konserwatywna, wykazuje znaczącą homologią do heterogennych jądrowych kompleksów rybonukleoproteinowych oraz do łańcucha kolagenu (a1) i jest odpowiedzialna za tworzenie multimetrów [4]. U ssaków, N-końcowy fragment 1-12 jest odpowiedziany za sekrecję gal-3 [5]. W genomie ludzkim gal-3 jest kodowana przez gen LGALS3, który jest zlokalizowany na chromosomie 14 w pozycji q21-q22, zbudowany jest on z 6 egzonów i 5 intronów [6]. Ekspresja genu LGALS3 jest zmienna, i podlega wpływowi różnych czynników wewnętrznych jak i zewnętrznych. W komórce zlokalizowana jest zarówno w jądrze komórkowym jak i w cytoplazmie, ulega sekrecji i może znajdować się na powierzchni komórek jak i w przestrzeniach międzykomórkowych pęcherzykach zewnątrzkomórkowych [7]. Gal-3 ulega ekspresji w komórkach epitelialnych takich narządów jak: płuca, nerki, nabłonek jelita cienkiego, okrężnicy, spojówka, rogówka i prostata. Także ulega ekspresji w komórkach mieloidalnych, osteoblastach, osteoklastach, keratynocytach, komórkach układu odpornościowego (neutrofile, eozynofile, bazofile, komórki tuczne i komórki dendrytyczne, monocyty i makrofagi) [2] .Galectin-3 (gal-3) is an animal lectin protein belonging to the family of β-galactoside sugar antenna binding proteins. A characteristic feature of galectins is that they all have a characteristic domain of approx. 130 a.a. recognizing sugars - CRD (Carbohydrate Recognition Domaine) [1]. Currently, 15 different galectins have been identified, which have been classified into 3 groups: tandem (with 2 CRD repeats), which include galectins -4, -6, -8, -9 and -12; prototype (galectin -1, -2, -5, -7, -10, -11, -13, -14 and -15) with one CRD domain and a unique chimeric group having one CRD domain and a long N-terminal domain rich in proline and glycine, which includes gal-3 [2]. In addition, a new group of animal galectins containing 4 CRD domains have recently been discovered. Galectin binds preferentially to glycans that contain N-acetylgalactosamine chains. Gal-3 is composed of 2 domains: the C-terminal domain with the CRD sequence and the N-terminal domain with the phosphorylation site (S6) [3]. The N-terminal domain is composed of 110-130 amino acids, contains a number of homologous 9-amino acid repeats (P, G, T, E), is highly conserved, shows significant homology to heterogeneous nuclear ribonucleoprotein complexes and to the collagen chain (a1) and it is responsible for creating multimeters [4]. In mammals, the N-terminal fragment 1-12 is responsible for the secretion of gal-3 [5]. In the human genome, gal-3 is encoded by the LGALS3 gene, which is located on chromosome 14 in position q21-q22, it consists of 6 exons and 5 introns [6]. LGALS3 expression is variable and is influenced by various internal and external factors. In the cell, it is located both in the cell nucleus and in the cytoplasm, is secreted and can be found on the surface of cells as well as in the intercellular spaces of extracellular vesicles [7]. Gal-3 is expressed in epithelial cells of organs such as lungs, kidneys, epithelium of the small intestine, colon, conjunctiva, cornea and prostate. It is also expressed in myeloid cells, osteoblasts, osteoclasts, keratinocytes, cells of the immune system (neutrophils, eosinophils, basophils, mast cells and dendritic cells, monocytes and macrophages) [2].

Aktywność biologiczna gal-3 zależy od kilku czynników: lokalizacji i fosforylacji na S6 (rzadko na S12), co ma fundamentalne znaczenie na lokalizację wewnątrzkomórkową (transport z jądra do cytoplazmy) i powinowactwo do liganda (białek macierzy pozakomórkowej; ang. extracellular matrix proteins - ECM) [8,9]. Co ważne, fosforylacja gal-3 faworyzuje jej aktywność antyapoptotyczną [10]. Zewnątrzkomórkowa gal-3 poprzez jej powinowactwo do β-galaktozydów wiąże się z licznymi białkami ECM, proteoglikanami ulega homodimeryzacji, w połączeniu z oligosacharydami tworzy pentamery [11]. Gal3 nie posiada specyficznego receptora ani liganda, stąd jej plejotropowy mechanizm oddziaływań na procesy biologiczne: zarówno na poziomie zewnątrzkomórkowym jak i wewnątrzkomórkowym, co wiążę się z jej lokalizacją [12]. Na Fig. 1 zaprezentowano schemat przedstawiający udział galektyny-3 w procesach biologicznych w zależności od jej lokalizacji [12].The biological activity of gal-3 depends on several factors: localization and phosphorylation on S6 (rarely on S12), which is fundamental for intracellular localization (transport from the nucleus to the cytoplasm) and affinity for ligand (extracellular matrix proteins - ECM) [8.9]. Importantly, gal-3 phosphorylation favors its anti-apoptotic activity [10]. Extracellular gal-3, through its affinity for β-galactosides, binds to numerous ECM proteins, undergoes homodimerization with proteoglycans, and forms pentamers in combination with oligosaccharides [11]. Gal3 does not have a specific receptor or ligand, hence its pleiotropic mechanism of influencing biological processes: both at the extracellular and intracellular levels, which is related to its localization [12]. Fig. 1 presents a diagram showing the participation of galectin-3 in biological processes depending on its localization [12].

Ze względu na regulację procesów adhezji, obecność gal-3 ma wpływ na migrację i polaryzację komórek, głównie nabłonka układu moczowego, zarówno w rozwoju zarodkowym jak i regeneracji nerek [2,8,13,14]. Gal-3 charakteryzuje zróżnicowana ekspresja w poszczególnych regionach nerki, normalnie w dorosłej nerce ekspresja gal-3 ogranicza się do kanalików zbiorczych i podstawy rzęsek, czasowo może ulegać ekspresji w kanalikach proksymalnych podczas regeneracji [15,16]. W nerce uszkodzonej profil ekspresji galektyny się zmienia. Badania przeprowadzone na modelu szczurzym wykazały wzrost ekspresji gal-3 in situ (w nerkach i makrofagach) od 2 do 48 godzin od toksycznego ostrego uszkodzenia nerek, i spadek jej ekspresji po 28 dniach od uszkodzenia [14]. Wzrost ekspresji gal-3 w makrofagach ma kluczowe znaczenie dla procesów remodelingu i zwłóknienia nerek, jakie zachodzą na skutek uszkodzenia nerek, z jednej strony gal-3 ma protekcyjne działanie antyapoptotyczne, z drugiej stymuluje fibroblasty do proliferacji [17,18].Due to the regulation of adhesion processes, the presence of gal-3 affects the migration and polarization of cells, mainly of the epithelium of the urinary system, both in embryonic development and in kidney regeneration [2,8,13,14]. Gal-3 is characterized by differential expression in individual regions of the kidney, normally in the adult kidney, gal-3 expression is restricted to the collecting tubules and the cilia base, and may be temporarily expressed in the proximal tubules during regeneration [15,16]. In an injured kidney, the expression profile of galectin changes. Studies on a rat model showed an increase in gal-3 expression in situ (in kidneys and macrophages) from 2 to 48 hours after toxic acute kidney injury, and a decrease in its expression 28 days after injury [14]. The increase in the expression of gal-3 in macrophages is of key importance for the processes of remodeling and renal fibrosis that occur as a result of kidney damage, on the one hand, gal-3 has a protective anti-apoptotic effect, and on the other, it stimulates proliferation of fibroblasts [17,18].

Coraz więcej dowodów wskazuje na to, że podwyższona ekspresja gal-3 ma szkodliwy wpływ na układ sercowo-naczyniowy. U pacjentów z przewlekłą niewydolnością serca (CHF; ang. chronic heart failure), stężenia Gal-3 są znacznie podwyższone zarówno w ślinie jak i surowicy, co sugerujące jej przydatność, jako markera w diagnozowaniu CHF [19,20].Accumulating evidence suggests that increased gal-3 expression has a detrimental effect on the cardiovascular system. In patients with chronic heart failure (CHF), Gal-3 concentrations are significantly increased in both saliva and serum, suggesting its usefulness as a marker in the diagnosis of CHF [19, 20].

PL 237 810 B1PL 237 810 B1

Niewątpliwie gal-3 odgrywa ważną rolę w cukrzycy. Posiada właściwości wiązania produktów zaawansowanej glikacji (AGE; ang. advanced glycation endproducts), jakie powstają w hiperglikemii, uczestniczy w internalizacji AGE oraz ich degradacji [21]. Ponadto uczestniczy w regulacji ekspresji receptorów AGE (RAGE) oraz internalizacji oksydowanych lipidów. Dlatego niedobór gal-3 prowadzi do przyspieszonego starzenia indukowanego akumulacją AGE i oksydowanych lipidów, co tym samym zwiększa podatność kłębuszków nerkowych na uszkodzenia indukowane cukrzycą [22].Undoubtedly, gal-3 plays an important role in diabetes. It has the properties of binding advanced glycation endproducts (AGEs) that arise in hyperglycemia, participates in the internalization of AGEs and their degradation [21]. Moreover, it participates in the regulation of the expression of AGE receptors (RAGE) and the internalization of oxidized lipids. Therefore, gal-3 deficiency leads to accelerated aging induced by the accumulation of AGEs and oxidized lipids, thereby increasing the glomerular susceptibility to diabetes-induced damage [22].

Gal-3 obok troponin sercowych (cTn) i mózgowego peptydu natriuretycznego (BNP) została uznana jako marker chorób serca, głównie jako marker prognostyczny pozawałowej niewydolności serca [23,24]. Wskazanie do oznaczanie gal-3 zostało zawarte w amerykańskich wytycznych kardiologicznych (ACCF/AHA) do stratyfikacji ryzyka pacjentów z ostrą i przewlekłą niewydolnością serca (CHF) [25].Gal-3, along with cardiac troponins (cTn) and brain natriuretic peptide (BNP), has been recognized as a marker of heart disease, mainly as a prognostic marker of post-infarction heart failure [23, 24]. The indication for gal-3 determination was included in the American cardiological guidelines (ACCF / AHA) for risk stratification in patients with acute and chronic heart failure (CHF) [25].

Istnieje niewiele doniesień na temat wykorzystania gal-3 jako potencjalnego markera niewydolności nerek, a płynące z nich wnioski są niejednoznaczne.There are few reports on the use of gal-3 as a potential marker of renal failure and the conclusions are inconclusive.

Przeprowadzone badanie potomne do badania Framingham pokazało, że podwyższony poziom gal-3 w osoczu związany jest ze zwiększonym ryzykiem gwałtownego spadku wskaźnika filtracji nerek (GFR) i wystąpienia chronicznej niewydolności nerek (CKD; ang. chronic kidney disease) [26].A child study for the Framingham study showed that increased levels of gal-3 in plasma are associated with an increased risk of a sharp decrease in the renal filtration index (GFR) and the development of chronic kidney disease (CKD) [26].

Wykazano, że poziom gal-3 w surowicy koreluje odwrotnie z funkcją nerek wyrażoną jako wskaźnik GFR zarówno u chorych z CHF jak i bez HF [27].It has been shown that serum gal-3 level correlates inversely with kidney function expressed as GFR in both CHF and non-HF patients [27].

W badaniu kliniczno-kontrolnym wykazano, że stężenia gal-3 w moczu nie są zwiększone u pacjentów z HF, pomimo znacznego wzrostu stężenia gal-3 w osoczu. Autorzy konkludują, że upośledzenie funkcji nerek u pacjentów z niewydolnością serca może wyjaśniać opisany związek pomiędzy czynnością nerek i stężeniami gal-3 [28].A case-control study showed that urinary gal-3 concentrations are not increased in patients with HF, despite a significant increase in plasma gal-3 concentrations. The authors conclude that impaired renal function in patients with heart failure may explain the described relationship between renal function and gal-3 concentrations [28].

Niezależny związek między stężeniami gal-3 w surowicy i mikroalbuminurią, która jest wczesnym markerem zmienionej czynnością nerek, co sugeruje możliwą rolę gal-3 w rozwoju zespołu sercowonerkowego u chorych z CHF [29].An independent relationship between serum gal-3 concentrations and microalbuminuria, which is an early marker of altered renal function, suggests a possible role of gal-3 in the development of cardiorenal syndrome in CHF patients [29].

Negatywne badanie pokazujące, że nie ma związku ze stężeniami gal-3 w surowicy a stężeniami albuminy w moczu i pacjentów z cukrzycą typu 2 [30].Negative study showing that there is no association with serum gal-3 concentrations and urinary albumin concentrations in patients with type 2 diabetes [30].

Zwiększone stężenie gal-3 wiąże się ze zmniejszeniem eGFR oraz koreluje dodatnio ze stężeniami neuropeptydów: NT-proBNP, proANP, chromograniny A i kopeptyny [31].Increased concentration of gal-3 is associated with a decrease in eGFR and positively correlates with the concentrations of neuropeptides: NT-proBNP, proANP, chromogranin A and copeptin [31].

Mikropęcherzyki lub inaczej pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (ang. extracellular vesicles - EVs) to drobne, kuliste struktury błonowe o średnicy 20-1000 nm, uwalniane do przestrzeni międzykomórkowej [32].Termin odnosi się zarówno do mikropęcherzyków pączkujących bezpośrednio z błony komórkowej w trakcie cyklu życiowego komórki - ektosomy (ang. microvesicles) lub podczas programowanej śmierci komórki - pęcherzyki apoptotyczne (ang. apoptotic blebs), jak również do pęcherzyków pochodzenia wewnątrzkomórkowego - egzosomów (ang. exosomes) uwalnianych z ciałek wielopęcherzykowych (ang. multivesicular bodies) [33]. Pomimo odmiennej charakterystyki pod względem rozmiarów (egzosomy: 30-100 nm, ektosomy: 100-1000 nm, pęcherzyki apoptotyczne: 500-1000 nm), mikropęcherzyki wykazują wiele cech wspólnych, jak: dwuwarstwowa błona lipidowa oraz białka i kwasy nukleinowe znajdujące się wewnątrz tych struktur [32,34,35]. Zawartość (ang. cargo) transportowana przez mikropęcherzyki, która odzwierciedla status komórki wydzielającej, jest przekazana do komórki docelowej - bierze czynny udział w sygnalizacji międzykomórkowej [36]. EVs mogą być pozyskiwane ze wszystkich płynów ustrojowych (np. krew, mocz, ślina, płyn mózgowo rdzeniowy) i ich analiza może zastąpić w przyszłości inwazyjną i kosztowną biopsję tradycyjną. W przypadku chorób układu moczowopłciowego diagnostyka może być przeprowadzona również na podstawie analizy materiału z mikropęcherzyków pochodzących z moczu - UEVs (ang. urine extracellular microvesicles) [37,38,39].Microbubbles or extracellular vesicles (EVs) are tiny, spherical membrane structures with a diameter of 20-1000 nm, released into the intercellular space [32]. The term refers to both microbubbles that bud directly from the cell membrane during the life cycle of the cell - ectosomes (microvesicles) or during programmed cell death - apoptotic blebs, as well as intracellular vesicles - exosomes released from multivesicular bodies [33]. Despite the different size characteristics (exosomes: 30-100 nm, ectosomes: 100-1000 nm, apoptotic vesicles: 500-1000 nm), microbubbles have many common features, such as: lipid bilayer, proteins and nucleic acids inside these structures [32, 34, 35]. The content (cargo) transported by microbubbles, which reflects the status of the secreting cell, is transferred to the target cell - it actively participates in intercellular signaling [36]. EVs can be obtained from all body fluids (e.g. blood, urine, saliva, cerebrospinal fluid) and their analysis may replace invasive and expensive traditional biopsy in the future. In the case of diseases of the genitourinary system, diagnostics may also be carried out on the basis of the analysis of urine extracellular microvesicles (UEVs) [37, 38, 39].

Wobec opisanego powyżej stanu techniki nadal istnieje zapotrzebowanie na dostarczenie sposobu pozwalającego na wczesne diagnozowanie uszkodzenia nerek pojawiającego się u chorych z cukrzycą.In view of the above-described prior art, there is still a need to provide a method allowing the early diagnosis of kidney damage arising in diabetic patients.

Nieoczekiwanie sposób taki został uzyskany w niniejszym wynalazku.Surprisingly, such a method was achieved in the present invention.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykrywania uszkodzenia nerek pojawiającego się u chorych z cukrzycą charakteryzujący się tym, że w próbce moczu od pacjenta cierpiącego na cukrzycę bada się obecność białka gal-3 w mikropęcherzykach obecnych w moczu (UEV), a obecność tego białka świadczy o uszkodzeniu nerek, przy czym: a) z próbki moczu izoluje się mikropęcherzyki UEV, b) z uzyskanych mikropęcherzyków UEV izoluje się białka, c) analizuje się skład uzyskanych białek w celu ustalenia obecności białka gal-3,The subject of the invention is a method of detecting kidney damage appearing in diabetic patients, characterized in that a urine sample from a diabetic patient is tested for the presence of gal-3 protein in urine microbubbles (UEV), and the presence of this protein indicates kidney damage. , where: a) UEV microbubbles are isolated from the urine sample, b) proteins are isolated from the obtained UEV microbubbles, c) the composition of the proteins obtained is analyzed to determine the presence of gal-3 protein,

PL 237 810 B1 przy czym uszkodzenie nerek przejawia się nieprawidłową wartością współczynnika filtracji kłębuszkowej nerek GFR poniżej 60 mL/min/1,73 m2.The kidney damage is manifested by an abnormal renal glomerular filtration rate (GFR) below 60 mL / min / 1.73 m 2 .

Korzystnie, w etapie a) próbkę moczu poddaje się ultrawirowaniu, korzystnie przy 150000xg przez około 90 minut. Możliwe jest również zastosowanie innej techniki izolacji MVs. Przykładowo, korzystne jest wstępne zagęszczanie moczu metodą filtrowania. Możliwe jest również stosowanie innych warunków ultrawirowania, przykładowo można poddać próbkę ultrawirowaniu w warunkach 150 000 xg przez 60 min lub 100 000 xg przez 90 min. Korzystnie, w etapie b) uzyskane mikropęcherzyki poddaje się działaniu roztworu zawierającego 10% SDS, 1M TRIS-HCI o pH=8,0 oraz wodę dejonizowaną, zaś po oznaczeniu stężenia białka do roztworu dodaje się DTT do uzyskania końcowego stężenia 0,1 M i denaturuje próbki w 99°C przez 5 minut.Preferably, in step a) the urine sample is subjected to ultracentrifugation, preferably at 150,000 xg for about 90 minutes. It is also possible to use another technique for isolating the MVs. For example, it is preferable to pre-concentrate the urine by filtering. Other ultracentrifugation conditions are also possible, for example the sample may be ultracentrifuged at 150,000 xg for 60 min or 100,000 xg for 90 min. Preferably, in step b) the resulting microbubbles are treated with a solution containing 10% SDS, 1M TRIS-HCl at pH = 8.0 and deionized water, and after determining the protein concentration, DTT is added to the solution to obtain a final concentration of 0.1 M and denatures samples at 99 ° C for 5 minutes.

Korzystnie, w etapie c) białko gal-3 identyfikuje się za pomocą nano-chromatografu cieczowego sprzężonego ze spektrometrem masowym czasu przelotu techniką wspomaganej matrycą laserowej desorpcji i jonizacji próbki. Białko Gal-3 można identyfikować także na inne sposoby: np. wstępny rozdział białka za pomocą elektroforezy, nie tylko za pomocą nano-chromatografii cieczowej; identyfikacja za pomocą różnych technik spektrometrii mas (MS, quadrupol etc); albo identyfikacja przy użyciu specyficznych przeciwciał, zwłaszcza metodą immunoenzymatyczną: ELISA i Western Blot.Preferably, in step c) the gal-3 protein is identified by means of a nano-liquid chromatograph coupled to a time-of-flight mass spectrometer with a matrix-assisted laser desorption and ionization technique of the sample. The Gal-3 protein can also be identified in other ways: e.g., preliminary separation of the protein by electrophoresis, not only by nano-liquid chromatography; identification by various mass spectrometry techniques (MS, quadrupol etc); or identification using specific antibodies, especially enzyme immunoassay: ELISA and Western Blot.

Nieoczekiwanie, w pracach które doprowadziły do niniejszego wynalazku ustalono, że obecność w moczu mikropęcherzyków zawierających gal-3 może być wynikiem uszkodzenia komórek nerek, zwłaszcza w wyniku cukrzycy.Surprisingly, the work leading to the present invention has established that the presence of gal-3 containing microbubbles in the urine may result from damage to the kidney cells, especially as a result of diabetes.

Sposób według wynalazku pozwala na uzyskanie, niezależnie od stanu leczenia cukrzycy, wiarygodnego wskaźnika diagnostycznego pozwalającego na stwierdzenie uszkodzenia nerek, które jest prawdopodobnie powikłaniem cukrzycowym.The method according to the invention makes it possible to obtain, irrespective of the state of diabetes treatment, a reliable diagnostic indicator allowing the determination of kidney damage, which is probably a diabetic complication.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Diagnozowanie uszkodzenia nerek pojawiającego się u chorych z cukrzycąDiagnosing kidney damage appearing in diabetic patients

Opis grupy badanej.Description of the study group.

Grupę badana stanowili pacjenci z uregulowaną (CD) i nieuregulowaną (UD) cukrzycą typu 2, u których wystąpiła niewydolność nerek (RF), razem 6 osób, oraz 1 osoba zdrowa z grupy kontrolnej (C). Kryterium włączenia do grupy CD była zdiagnozowana i leczona cukrzyca z poziomem hemoglobiny glikowanej (HbA1C) < 7%, do grupy UD był poziom HbA1C > 7%, zgodnie z wytycznymi PTD na 2016 r. [40]. RF definiowano jako wartość współczynnika filtracji kłębuszkowej nerek (GRF; ang. Glomerular Filtration Rate) liczonego w/g wzoru MDRD2 poniżej 60 mL/min/1,73 m2.The study group consisted of patients with regular (CD) and unregulated (UD) type 2 diabetes, in whom renal failure (RF) occurred, 6 people in total, and 1 healthy person from the control group (C). The criterion for inclusion in the CD group was diagnosed and treated diabetes with the level of glycated hemoglobin (HbA1C) <7%, in the UD group the level of HbA1C> 7%, according to the 2016 PTD guidelines [40]. RF was defined as the value of the glomerular filtration rate (GRF) calculated according to the MDRD2 formula below 60 mL / min / 1.73 m 2 .

Ponadto sporządzono wywiad lekarski, który obejmował informacje dotyczące danych demograficznych, ciśnienia tętniczego krwi, wielkości BMI (body mass index), zwyczajów żywieniowych oraz nałogów (palenia tytoniu, spożywania alkoholu), a także rodzaju stosowanego leczenia przeciwcukrzycowego oraz leków (diuretyki: oszczędzające potas, pętlowe, tiazydowe i tiazydopodobne, β-blokery, ACEI, antagoniści Ca, inhibitory Na/K ATP-azy, rozszerzające naczynia, klopidogrel, kwas acetylosalicylowy, statyny), informacji na temat przebytych operacji i zabiegów m.in. pomostowanie aortalno wieńcowe (CABG; ang. coronary artery bypass graft) oraz przezskórna interwencja wieńcowa (PCI; ang. percutaneous coronary intervention), obecności schorzeń towarzyszących i nowotworów. Z badania wyłączeni zostali pacjenci, u których w takcie badania lub wywiadu stwierdzono: - obecność lub podejrzenie świeżej infekcji bakteryjnej lub wirusowej, - choroby nowotworowe,In addition, a medical history was prepared, which included information on demographic data, blood pressure, BMI (body mass index), eating habits and addictions (smoking, alcohol consumption), as well as the type of antidiabetic treatment and medications (diuretics: potassium-sparing, loop, thiazide and thiazide-like, β-blockers, ACEI, Ca antagonists, Na / K ATPase inhibitors, vasodilators, clopidogrel, acetylsalicylic acid, statins), information on surgeries and procedures, incl. Coronary artery bypass graft (CABG) and percutaneous coronary intervention (PCI), the presence of comorbidities and cancers. Patients with the following findings during the examination or interview were excluded from the study: - presence or suspicion of a fresh bacterial or viral infection, - neoplastic diseases,

- przebyte incydenty sercowo-naczyniowe lub operacja kardiochirurgiczna w okresie 6 miesięcy poprzedzających wywiad,- previous cardiovascular events or cardiac surgery in the 6 months preceding the interview,

- cechy uszkodzenia wątroby,- features of liver damage,

- sterydowa i niesterydowa terapia przeciwzapalna,- steroid and non-steroidal anti-inflammatory therapy,

- chirurgiczne leczenie otyłości,- surgical treatment of obesity,

- stosowanie hormonalnej terapii zastępczej w przypadku kobiet,- the use of hormone replacement therapy in the case of women,

- choroby autoimmunologiczne (tj. przewlekłe zapalenie stawów, zespół antyfosfolipidow y). Zagęszczanie i izolacja mikropęcherzyków UEVs z próbek moczu.- autoimmune diseases (i.e. chronic arthritis, antiphospholipid syndrome). Concentration and isolation of UEVs microbubbles from urine samples.

Poranny mocz w ilości ok. 250 ml pobrano od pacjentów i grupy kontrolnej. Wstępnie mocz poddano wirowaniu przy wartości 2,000 g 30 min, aby usunąć komórki nabłonka, bakterie i osad. Z nadsączu pobrano po ok. 5 mL moczu i poddano ultrawirowaniu w wirówce Optima™ MAX-XP (Beckman Coulter Life Sciences, Indianapolis, USA) przy użyciu rotora horyzontalnego (MLS-50 Rotor, Swinging Bucket, 4 x 5,0 mL) 150 000 xg w temp 4°C przez 90 min. Nadsącz po ultrawirowaniu zlano i do osadu dodanoThe morning urine in the amount of approx. 250 ml was collected from the patients and the control group. Initial urine was centrifuged at 2,000 g 30 min to remove epithelial cells, bacteria and pellet. Approximately 5 mL of urine was collected from the supernatant and subjected to ultracentrifugation in an Optima ™ MAX-XP centrifuge (Beckman Coulter Life Sciences, Indianapolis, USA) using a horizontal rotor (MLS-50 Rotor, Swinging Bucket, 4 x 5.0 mL) 150 000 xg at 4 ° C for 90 min. The supernatant after ultracentrifugation was decanted and added to the pellet

PL 237 810 B1 ponownie 5 mL moczu. Wirowanie powtórzono. Uzyskany osad przemyto 5 mL zbuforowanego fosforanami roztworu soli fizjologicznej bez Ca2+ i Mg2+ (PBS bez Ca2+/Mg2+).5 mL of urine again. Centrifugation was repeated. The resulting pellet was washed with 5 mL of phosphate buffered saline without Ca 2+ and Mg 2+ (PBS without Ca 2+ / Mg 2+ ).

Ocena obecności UEVs w transmisyjnym mikroskopie elektronowym (TEM).Assessment of the presence of UEVs in transmission electron microscopy (TEM).

Próbki osadu wirowano w probówce typu Eppendorf i utrwalano 2,5% aldehydu glutarowego (nr kat. G5882, Sigma-Aldrich, St. Louis, USA) w 0,1 M buforze cacodylowym (nr kat. C4945, Aldrich, St. Louis, USA) przez 2 godziny w temperaturze pokojowej, a następnie w 1% roztworze czterotlenku osmu (OsO4) przez 1 godzinę. Próbki były odwadniane w etanolu i zatapiane w PolyBed 812 w 68°C. Skrawki do analizy umieszczono na siatce (300 mesh grids). Następnie skrawki zostały skontrastowane octanem uranylu i cytrynianu ołowiu. Do obserwacji wykorzystano mikroskop elektronowy JEOL JEM 2100HT (JEOL Ltd., Tokio, Japonia) z przyspieszeniem napięcia 80kV.The pellet samples were centrifuged in an Eppendorf tube and fixed with 2.5% glutaraldehyde (Cat # G5882, Sigma-Aldrich, St. Louis, USA) in 0.1 M cacodyl buffer (Cat # C4945, Aldrich, St. Louis, USA) for 2 hours at room temperature and then in 1% osmium tetroxide (OsO4) for 1 hour. Samples were dehydrated in ethanol and embedded in PolyBed 812 at 68 ° C. Sections for analysis were placed on a grid (300 mesh grids). The sections were then contrasted with uranyl acetate and lead citrate. A JEOL JEM 2100HT electron microscope (JEOL Ltd., Tokyo, Japan) with a voltage acceleration of 80kV was used for the observation.

Izolacja białka z osadu UEVs.Protein isolation from UEVs pellet.

Otrzymany osad rozpuszczono w 60 μL 10% SDS (nr kat. L3771, Sigma-Aldrich, St. Louis, USA) 10 μL 1M Tris-HCI pH 8,0 (nr kat. T1503 Sigma-Aldrich, St. Louis, USA) i 30 μL dejonizowanej wody [41]. Stężenie białka określano za pomocą metody BCA (nr kat. 23227, Pierce Biotechnology, Thermo Scientific, USA). Średnie stężenie białka wynosiło 1,14 ± 1,04 mg/mL, całkowitą ilość białka wykorzystana do LC/MALDI to 40 ug. Następnie przeprowadzono denaturację (5 min w 99°C) w obecności 0.1 M DTT.The resulting pellet was dissolved in 60 μL 10% SDS (Cat # L3771, Sigma-Aldrich, St. Louis, USA) 10 μL 1M Tris-HCl pH 8.0 (Cat # T1503 Sigma-Aldrich, St. Louis, USA) and 30 μL of deionized water [41]. Protein concentration was determined by the BCA method (Cat # 23227, Pierce Biotechnology, Thermo Scientific, USA). The mean protein concentration was 1.14 ± 1.04 mg / mL, the total amount of protein used for LC / MALDI was 40 µg. Then denaturation was performed (5 min at 99 ° C) in the presence of 0.1 M DTT.

Identyfikacja białek - metoda LC/MALDI-TOF/TOF-MS.Protein identification - LC / MALDI-TOF / TOF-MS method.

Analizę proteomiczną wykonano za pomocą nano-chromatografu cieczowego (EASY-nLC II™, Bruker Daltonics, Niemcy) sprzężonego ze spektrometrem masowym czasu przelotu techniką wspomaganej matrycą laserowej desorpcji i jonizacji próbki (MALDI; ang. matrix assisted laser desorption and ionisation): MALDI-TOF/TOF-MS ultrafleXtreme™ (Bruker Daltonics, Germany) przy użyciu oprogramowania WARP-LC (ver. 1.2, Bruker) do zbierania i analizy danych. Szczegółowy opis metodologii został opublikowany wcześniej [42]. Tolerancja precyzji wynosiła 100 ppm dla mas peptydów i 0,7 Da dla mas fragmentów jonowych. Indywidualne dopasowanie peptydów uznano za istotne statystycznie dla wyników > 28. Identyfikacja białek wykonywane ręcznie, na podstawie dwóch unikatowych peptydów z prawdopodobieństwem mniejszym niż 0,05.Proteomic analysis was performed using a nano-liquid chromatograph (EASY-nLC II ™, Bruker Daltonics, Germany) coupled with a time-of-flight mass spectrometer using a matrix assisted laser desorption and ionization (MALDI) technique: MALDI- TOF / TOF-MS ultrafleXtreme ™ (Bruker Daltonics, Germany) using WARP-LC software (ver. 1.2, Bruker) for data collection and analysis. A detailed description of the methodology has been published previously [42]. The precision tolerance was 100 ppm for the masses of the peptides and 0.7 Da for the masses of the ionic fragments. Individual peptide alignment was considered statistically significant for scores> 28. Protein identification performed by hand, based on two unique peptides with a probability of less than 0.05.

PL 237 810 Β1PL 237 810 Β1

WynikiResults

Tabela 1. Wyniki badań biochemicznych pacjentówTable 1. Results of biochemical studies of patients

Parametr Parameter Kontrola (C) n=1 Control (C) n = 1 Kontrolowana cukrzyca (CD) n=1 Controlled diabetes (CD) n = 1 Niekontrolowana cukrzyca (UD) n=1 Uncontrolled diabetes (UD) n = 1 Niewydolność nerek (RF) n=4 Renal failure (RF) n = 4 Kod próbki Sample code 29 29 8 8 3 3 4,28,44,61 4.28.44.61 Wiek [lata] Age [years] 45 45 61 61 40 40 61,3+16,3 61.3 + 16.3 Płeć Sex kobieta woman mężczyzna man mężczyzna man mężczyzna man BMI [kg/m2]BMI [kg / m 2 ] 22,6 22.6 27,8 27.8 33,8 33.8 30,6±6,8 30.6 6.8 Glukoza w surowicy [mM] Serum glucose [mM] 5,3 5.3 7,1 7.1 22,2 22.2 13,6,2+6,8 13.6.2 + 6.8 HbA1C [%] HbA1C [%] n n 6,9 6.9 13,1 13.1 9,6+4,1 9.6 + 4.1 Kreatynina w surowicy [μΜ] Serum creatinine [μΜ] 57 57 117 117 86 86 137±21 137 ± 21 GFR [mL/min/1,73m2]GFR [mL / min / 1.73m 2 ] 99 99 55 55 85 85 46±6,14 46 ± 6.14 Albumina w moczu [mg/L] Albumin in urine [mg / L] 5,85 5.85 102 102 821 821 387+359 387 + 359 Kreatynina w moczu [mM] Urine creatinine [mM] 57 57 11,5 11.5 5,0 5.0 9,3±6,2 9.3 ± 6.2

Na Fig. 2 została zaprezentowana mikrofotografia mikropęcherzyków z osadu moczu (UEV) pozyskanych metodą ultrawirowania od osoby zdrowej (C) i osoby z nieuregulowaną cukrzycą typu 2 (UD).Fig. 2 presents micrograph of microbubbles of urine sediment (UEV) obtained by ultracentrifugation from a healthy person (C) and a person with unregulated type 2 diabetes (UD).

Ponadto uzyskane wyniki analizy proteomicznej wykonanej metodą LC/MALDI-TOF/TOF-MS pokazują obecność białka gal-3 w UEV z moczu pacjentów z kontrolowaną cukrzycą (CD). Nie wykryto białka gal-3 u osoby zdrowej (Fig. 3A), wykryto białko gal-3 u chorych z zaawansowaną niewydolnością nerek (RF), a także przy kontrolowanej cukrzycy (CD) - patrz Fig. 3B. W przypadku cukrzycy niekontrolowanej (UD) i GFR > 60 nie wykryto białka gal-3 w UMVs (patrz Fig. 3C), co sugeruje, że galektyna3 znajdująca się w moczu w mikrofragmentach (mikropęcherzykach) komórkowych z uszkodzonych cukrzycą komórek nerek (UEVs) może być wykorzystana jako wczesny marker uszkodzenia nerek u chorych z cukrzycą.Moreover, the obtained results of the proteomic analysis performed by the LC / MALDI-TOF / TOF-MS method show the presence of gal-3 protein in UEV from urine of patients with controlled diabetes (CD). Gal-3 protein was not detected in a healthy person (Fig. 3A), gal-3 protein was detected in patients with advanced renal failure (RF) as well as in controlled diabetes (CD) - see Fig. 3B. In uncontrolled diabetes (UD) and GFR> 60, no gal-3 was detected in UMVs (see Fig. 3C), suggesting that urinary galectin3 in microbubbles (microbubbles) of diabetic-damaged kidney cells (UEVs) may be used as an early marker of kidney damage in diabetic patients.

Claims (4)

1. Sposób wykrywania uszkodzenia nerek pojawiającego się u chorych z cukrzycą, znamienny tym, że w próbce moczu od pacjenta cierpiącego na cukrzycę bada się obecność białka gal 3 w mikropęcherzykach obecnych w moczu (UEV), a obecność tego białka świadczy o uszkodzeniu nerek, przy czym:1. A method of detecting kidney damage occurring in diabetic patients, characterized in that a urine sample from a diabetic patient is tested for the presence of gal 3 protein in microbubbles present in the urine (UEV), and the presence of this protein indicates kidney damage, with what: a) z próbki moczu izoluje się mikropęcherzyki UEV,a) UEV microbubbles are isolated from the urine sample, b) z uzyskanych mikropęcherzyków UEV izoluje się białka,b) proteins are isolated from the obtained UEV microbubbles, c) analizuje się skład uzyskanych białek w celu ustalenia obecności białka gal-3, przy czym uszkodzenie nerek przejawia się nieprawidłową wartością współczynnika filtracji kłębuszkowej nerek GFR poniżej 60 mL/min/1,73 m2.(c) the composition of the proteins obtained is analyzed to determine the presence of gal-3 protein, kidney damage being manifested by an abnormal renal glomerular filtration rate (GFR) below 60 mL / min / 1.73 m 2 . 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie a) próbkę moczu poddaje się ultrawirowaniu, korzystnie przy 150000 xg przez 90 minut.2. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that in step a) the urine sample is subjected to ultracentrifugation, preferably at 150,000 xg for 90 minutes. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie b) uzyskane mikropęcherzyki poddaje się działaniu roztworu zawierającego 10% SDS, 1M TRIS-HCI o pH=8,0 oraz wodę dejonizowaną, zaś po oznaczeniu stężenia białka do roztworu dodaje się DTT do uzyskania końcowego stężenia 0,1 M i denaturuje próbki w 99°C przez 5 minut.3. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that in step b) the obtained microbubbles are treated with a solution containing 10% SDS, 1M TRIS-HCl at pH = 8.0 and deionized water, and after determining the protein concentration, DTT is added to the solution to obtain a final concentration of 0 , 1 M and denature samples at 99 ° C for 5 minutes. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie c) białko gal-3 identyfikuje się za pomocą nano-chromatografu cieczowego sprzężonego ze spektrometrem masowym czasu przelotu techniką wspomaganej matrycą laserowej desorpcji i jonizacji próbki.4. The method according to p. A method according to claim 1, characterized in that in step c) the gal-3 protein is identified by means of a nano-liquid chromatograph coupled to a time-of-flight mass spectrometer using a matrix-assisted laser desorption and ionization technique.
PL422611A 2017-08-22 2017-08-22 Method for detecting kidney damage, occurring in diabetics PL237810B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL422611A PL237810B1 (en) 2017-08-22 2017-08-22 Method for detecting kidney damage, occurring in diabetics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL422611A PL237810B1 (en) 2017-08-22 2017-08-22 Method for detecting kidney damage, occurring in diabetics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL422611A1 PL422611A1 (en) 2019-02-25
PL237810B1 true PL237810B1 (en) 2021-05-31

Family

ID=65431195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL422611A PL237810B1 (en) 2017-08-22 2017-08-22 Method for detecting kidney damage, occurring in diabetics

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL237810B1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014142649A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Biomarker Design Forschungsgesellschaft Mbh Biomarkers for improved diagnosis and prognosis of chronic kidney disease
US10370719B2 (en) * 2014-11-12 2019-08-06 Hitachi Chemical Co., Ltd. Method and device for diagnosing organ injury

Also Published As

Publication number Publication date
PL422611A1 (en) 2019-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Furuhashi et al. Increased expression of YKL-40, a chitinase-like protein, in serum and lung of patients with idiopathic pulmonary fibrosis
Pietzsch et al. Human S100A12: a novel key player in inflammation?
ES2548009T3 (en) Use of IGFBP-7 in the evaluation of heart failure
EP1399476B1 (en) Use of soluble cytokeratine-1-fragments in diagnostics
EP2861618B1 (en) Bag3 as biochemical serum and tissue marker
EP2437064B1 (en) Biomarker for liver inflammation
Esteva‐Font et al. Aquaporin‐1 and aquaporin‐2 urinary excretion in cirrhosis: Relationship with ascites and hepatorenal syndrome
Giusti et al. Specific proteins identified in whole saliva from patients with diffuse systemic sclerosis.
Suzuki et al. Plasma levels of receptor for advanced glycation end-products and high-mobility group box 1 in patients with pulmonary hypertension
Marioni et al. Chronic rhinosinusitis with nasal polyps in the elderly: Assessing current evidence.
Raptis et al. Levels of endocan, angiopoietin-2, and hypoxia-inducible factor-1a in patients with autosomal dominant polycystic kidney disease and different levels of renal function
Alaaraji et al. Study the association of asprosin and dickkopf-3 with KIM-1, NTpro-BNP, GDF-15 and CPP among male iraqi with chronic kidney disease
US9625445B2 (en) Compositions and methods for diagnosing and treating Sjogren&#39;s Syndrome
Yan et al. Peptidomic analysis of female reproductive tract secretion to identify putative anti-infection peptides in the female genital system via nanotechnologies
Wagner et al. The pathophysiology of distal renal tubular acidosis
PL237810B1 (en) Method for detecting kidney damage, occurring in diabetics
KR101558498B1 (en) Composition for the diagnosis, therapy and prophylaxis of age-related macular deteneration and method for diagnosing age-related macular degeneration
WO2020081664A1 (en) Methods of identifying atopic dermatitis and food allergies
Peng et al. Proteomic characterization of aqueous humor in corneal endothelial decompensation after penetrating keratoplasty
Sorour et al. Serum level of galectin-3 and its relation to insulin resistance in patients with androgenetic alopecia
JP4874545B2 (en) Method for determining a subject&#39;s susceptibility to oral infection
CN114609395B (en) Use of predicting or diagnosing early atherosclerosis in diabetic or diabetic nephropathy patients
KR20090057758A (en) Biomarker for diagnosing asthma and therapeutic agent of asthma controlling expression of vitamin d binding protein
Reddy et al. The Role of Galectin-3 in Acute Myocardial Infarction: A Narrative Literature Review
Ruijsink et al. 6014 selective heart rate inhibition improves inadequate exercise response in Fontan circulation