Část 2| Genetická variace implikuje plazmatický angiopoetin-2 ve vývoji subfenotypů akutního poškození ledvin
Mar 03, 2022
Pro více informací prosím kontaktujte emily.li@wecistanche.com
Cistanche může zlepšit funkci ledvin
Diskuse
Hledání genů náchylnosti v AKI bylo brzděno heterogenitou v rámci klinického fenotypu onemocnění. PoužitímAKIsubfenotypů jsme zjistili, že genetická varianta v blízkosti genu ANGPT2, rs2920656, chrání před vývojem AKI-SP2. Kauzální inferenční analýza naznačuje, že plazmatické koncentrace ANG-2 zprostředkovaly 41,5 procenta genetické asociace mezi rs2920656 aAKI-SP2riziko u subjektů evropského původu. Kromě toho experimenty in vitro ukázaly, že minoritní alela rs2920656 může vést k nižšímu uvolňování ANG-2 proteinuendoteliální buňky lidské ledviny. Kromě toho je plazmatický ANG-2 skutečně vylučován minimálně, což naznačuje, že zvýšené plazmatické koncentrace ANG-2 pravděpodobně nebudou výsledkemledvinazranění. Celkově tato zjištění poskytují.
důkaz, že plazmatický ANG-2 hraje mechanickou roli v reakci hostitele na kritické onemocnění vedoucí k AKI-SP2. Úsilí zaměřit se na osu Ang-Tie2 může omezit závažnost AKI a vést ke špatným klinickým výsledkům [35]. Gen ANPT2 je 100 procent vnořen do genu pro mikrocefalin (MCPH1). Mutace v genu MCPH1 jsou spojovány s onemocněními neurogeneze a renálním karcinomem [36]. Ukázali jsme, že rs2920656 je intronová varianta v MCPH1, která reguluje plazmatické koncentrace ANG-2. Předchozí studie identifikovaly genetické varianty v MCPH1 [37] a ANGPT2 [38], které jsou spojeny s koncentracemi ANG-2. Je také možné, že rs2920656 ovlivňuje expresi MCPH1. Nicméně, pokud je nám známo, nemá MCPH1 žádnou roli v akutním nebo chronickém stavunemoc ledvinnebo bylo popsáno poškození cév. Naproti tomu četné preklinické a klinické studie prokázaly důležitou roli plazmatického ANG-2 ve vývoji AKI [16, 39, 40].
Mnoho zpráv naznačuje, že plazmatické biomarkery endoteliální funkce se účastní patofyziologie AKI [39, 41, 42]. ANG-1 a -2 jsou vaskulární endoteliální růstové faktory, které se oba vážou na endoteliální tyrozinkinázový receptor (Tie-2), ale mají kontextově závislé aktivity [43]. ANG-1 je uvolňován pericyty a krevními destičkami a je agonistou Tie-2 receptoru. ANG-1 chrání tím, že stabilizuje endotel a zabraňuje úniku mikrocirkulačních kapilár, což je charakteristický znak AKI [44]. Naproti tomu ANG-2 typicky působí jako antagonista Tie-2 receptoru a podporuje endoteliální permeabilitu [45] a zánět [46, 47]. Gen ANGPT2 kóduje cirkulující ANG-2, který se uvolňuje z endoteliálních buněk během zánětlivého stimulu. Studie na zvířatech ukázaly, že inhibice vazby ANG-2, zvýšení koncentrací ANG-1 [41, 44] nebo aktivace Tie-2 [46] snižuje únik endotelu a chrání před AKI. Celkově tyto studie implikují mechanickou roli osy ANG-Tie2 v AKI. Zde demonstrujeme genomovou regulaci plazmatického ANG-2 jako další kus podporující kauzální roli ANG-2 ve vývoji těžké formy AKI, AKI-SP2.
Silná souvislost mezi plazmatickým ANG-2 a vývojem AKI-SP2 vyvolává otázku, zda je ANG-2 podobný kreatininu: filtrovanýledvinaa zvýšené hladiny jsou jednoduše odrazem snížené renální filtrace. Abychom prokázali, že plazmatické koncentrace ANG-2 nejsou pouhým markerem, ale kauzálním faktorem rozvoje těžkého AKI, poskytujeme dvě řady důkazů. Za prvé, pomocí genetické kauzální inferenční analýzy jsme ukázali, že genetická variace v blízkosti genu ANGPT2 je spojena s plazmatickými koncentracemi ANG-2 a rozvojem AKI-SP2. Za druhé, na rozdíl od kreatininu (113 Da), ANG-2 (57,{8}} Da) je velká molekula, která pravděpodobně nebude pravidelně filtrována v glomerulu. U kriticky nemocné populace jsme prokázali minimální renální clearance ANG-2. Je tedy nepravděpodobné, že by zvýšení plazmatických koncentrací ANG{10}} bylo způsobeno rozdíly v renální filtraci, a místo toho se může podílet na patofyziologii AKI u kriticky nemocných pacientů.
Je důležité poznamenat, že jednotlivé genetické varianty mají pravděpodobně malé celkové účinky na vývoj onemocnění, protože AKI je pravděpodobně polygenní onemocnění. Síla této analýzy je identifikace genetické varianty, která podporuje ANG{{0}} jako příčinnou ve vývoji AKI. Dokonce i varianty s mírnou velikostí účinku poskytují příležitosti pro zkoumání potenciálních nových kauzálních cest pomocí analýzy genetické medikace. Například kardiovaskulární onemocnění, podobné AKI, je polygenní vlastnost s mnoha genetickými variantami, z nichž každá vysvětluje malý podíl rizika. Bez ohledu na to, tři SNP, které vysvětlovaly pouze 0,4 až 2 procenta rozptylu v hladinách c-reaktivního proteinu, umožnily určit, že c-reaktivní protein nebyl kauzální ve vývoji ischemického vaskulárního onemocnění [48], a tyto nálezy byly potvrzeny v následujících studiích [49].
Naše práce má několik silných stránek. Nejprve jsme použili subfenotypy AKI, abychom využili přesnost v definici fenotypu a maximalizovali velikost vzorku k objevení genetických variant. Za druhé, kauzální inferenční analýza naznačuje, že 41,5 procenta rizika spojeného s rs2920656-pro rozvoj AKI-SP2 je vysvětleno hladinami ANG-2 v plazmě. To poskytuje klinický důkaz založený na práci ze studií na zvířatech, že modulace plazmatických koncentrací ANG-2 může zlepšit výsledky u AKI souvisejících s kritickým onemocněním. Za třetí, zohlednit potenciální zbytkové matoucí účinky a konkrétně propojit výrobu Ang-2ledvinaendoteliálních buněk jsme dokončili in-vitro experimenty s použitím HKMEC. Za čtvrté, pomocí jedinečné kohorty na JIP s časovaným odběrem vzorků moči a před a po vzorcích plazmy jsme byli schopni prokázat, že minimální množství plazmatického ANG-2 jsou filtrovánaledvina. Silné spojení ANG-2 sspecifické pro ledvinyvýsledky pravděpodobně nejsou zkresleny otázkami opačné kauzality.
Naše studie má omezení. Velikost našeho vzorku byla relativně malá. Náš dobře definovaný kvantitativní znak (AKI-SP2) nám však umožnil identifikovat genetickou asociaci s omezeným počtem kriticky nemocných pacientů s AKI. Za druhé, analýzy byly omezeny na pacienty evropského původu, aby se snížila genetická příměs, maximalizovala síla a kvůli rozdílům v alelických frekvencích mezi etnickými původy. Budoucí práce je oprávněna studovat alternativní etnické populace, aby se zjistilo, zda podobné genomové variace ovlivňují plazmatické koncentrace ANG-2. Zatřetí, i když byl trend nižších měření ANG-2 u PTEC s minoritní alelou, výsledky nebyly statisticky významné. Lidské vzorky je však obtížné získat ai při malé velikosti vzorku jsme viděli konzistentní směr. Za čtvrté, kvůli jedinečnosti tohoto souboru dat jsme nebyli schopni najít podobnou populaci pacientů, která by replikovala naše zjištění. Náš soubor dat zahrnoval dobře fenotypované pacienty s AKI s genomickými, plazmatickými a klinickými daty. V rámci čtyř jednotlivých populací zahrnutých do iSPAAR však existoval konzistentní směr mezi rs2920656 a vývojem AKI-SP2. Budoucí práce vyžaduje pochopení vlivu rs2920656 na vývoj subfenotypu a klinické výsledky specifické pro AKI.
Závěr
V souhrnu jsme identifikovali genetickou variantu poblíž genu ANGPT2, která je spojena s plazmatickými koncentracemi ANG-2 a rozvojem AKI-SP2 mezi kriticky nemocnou populací. Tuto asociaci jsme také testovali studiemi absolvovanými v HKMECs. Naše zjištění naznačují, že plazmatický ANG-2 hraje kauzální roli ve vývoji AKI-SP2 a věří, že úsilí zaměřit se na osu Ang-Tie2 může zabránit rozvoji špatných klinických výsledků.
Reference
1. Clermont G, Acker CG, Angus DC, Sirio CA, Pinsky MR, Johnson JP. Renální selhání na JIP: srovnání dopadu akutního renálního selhání a konečného onemocnění ledvin na výsledky JIP.ledvinyInt. 2002;62:986–96.
2. Ishani A, Xue JL, Himmelfarb J, Eggers PW, Kimmel PL, Molitoris BA a kol. Akutníledvinazranění zvyšuje riziko ESRD u starších osob. J Am Soc Nephrol JASN. 2009;20:223–8.
3. Coca SG, Yusuf B, Shlipak MG, Garg AX, Parikh ČR. Dlouhodobé riziko úmrtnosti a dalších nepříznivých následků po akutledvinazranění: systematický přehled a metaanalýza. Am J Vypnutí ledvin J NatlledvinyNalezeno. 2009;53:961–73.
4. Chawla LS, Eggers PW, Star RA, Kimmel PL. Akutníledvinazranění a chronickéledvinaonemocnění jako vzájemně propojené syndromy. N Engl J Med. 2014;371:58–66.
5. Stafford-Smith M, Li YJ, Mathew JP, Li YW, Ji Y, Phillips-Bute BG, et al. Celogenomová asociační studie akutního poškození ledvin po operaci koronárního bypassu identifikuje lokusy citlivosti. Kidney Int. 2015;88:823–32.
6. Zhao B, Lu Q, Cheng Y, Belcher JM, Siew ED, Leaf DE, a kol. Celogenomová asociační studie k identifikaci jednonukleotidových polymorfismů pro akutní poškození ledvin. Am J Respir Crit Care Med. 2016;195:482–90.
7. Barasch J, Zager R, Bonventre JV. Akutní poškození ledvin: problém definice. Lancet Lond Engl. 2017;389:779–81.
8. Copeland KT, Checkoway H, McMichael AJ, Holbrook RH. Zkreslení způsobené chybnou klasifikací v odhadu relativního rizika. Am J Epidemiol. 1977;105: 488–95.
9. Sioux V, González JR, Bouzigon E, Curjuric I, Boudier A, Imboden M, et al. Genetická heterogenita fenotypů astmatu identifikovaná shlukovacím přístupem. Eur Respir J. 2014;43:439–52.
10. Bhatraju PK, Zelnick LR, Herting J, Katz R, Mikacenic C, Kosamo S, et al. Identifikace subfenotypů akutního poškození ledvin s různými molekulárními podpisy a odpovědí na terapii vazopresinem. Am J Respir Crit Care Med. 2018;199:863–72.
11. Russell JA, Walley KR, Singer J, Gordon AC, Hébert PC, Cooper DJ a kol. Vasopresin versus infuze norepinefrinu u pacientů se septickým šokem. N Engl J Med. 2008;358:877–87.
12. Wu X, Guo R, Chen P, Wang Q, Cunningham PN. TNF indukuje kaspázově závislý zánět v renálních endoteliálních buňkách prostřednictvím mechanismu závislého na rho- a myosinové kináze lehkého řetězce. Am J Physiol Renální Physiol. 2009;297:F316–26.
13. Xu C, Chang A, Hack BK, Eadon MT, Alper SL, Cunningham PN. Poškození glomerulárního endotelu zprostředkované TNF je důležitým determinantem akutního poškození ledvin při sepsi. Kidney Int. 2014;85:72–81.
14. Cunningham PN, Dyanov HM, Park P, Wang J, Newell KA, Quigg RJ. Akutní selhání ledvin u endotoxémie je způsobeno přímým působením TNF na receptor TNF-1 v ledvině. J Immunol. 2002;168:5817–23.
15. Han S, Lee SJ, Kim KE, Lee HS, Oh N, Park I a kol. Zmírnění sepse vaskulární ochranou indukovanou aktivací TIE2. Sci Transl Med. 2016;8:335ra55.
16. Parikh SM. Angiopoetin-Tie2 signalizační osa u systémového zánětu. J Am Soc Nephrol JASN. 2017;28:1973–82.
17. Wei Y, Tejera P, Wang Z, Zhang R, Chen F, Su L a kol. Missense genetická varianta v LRRC16A/CARMIL1 zlepšuje přežití syndromu akutní respirační tísně tím, že zmírňuje pokles počtu krevních destiček. Am J Respir Crit Care Med. 2017;195:1353–61.
18. Trinder M, Genga KR, Kong HJ, Blauw LL, Lo C, Li X a kol. Cholesteryl Ester transfer protein ovlivňuje hladiny lipoproteinů s vysokou hustotou a přežití při sepsi. Am J Respir Crit Care Med. 2019;199:854–62.
19. Reilly JP, Wang F, Jones TK, Palakshappa JA, Anderson BJ, Shashaty MGS,
a kol. Plazmatický angiopoetin-2 jako potenciální kauzální marker při rozvoji ARDS souvisejícího se sepsí: důkazy z Mendelovské randomizační a mediační analýzy. Intensive Care Med. 2018;44:1849–58.
20. Bhatraju PK, Mukherjee P, Robinson-Cohen C, O'Keefe GE, Frank AJ,
Christie JD a kol. Subfenotypy akutního poškození ledvin založené na
trajektorie kreatininu identifikuje pacienty se zvýšeným rizikem úmrtí. Crit Care Lond Engl. 2016;20:372.
21. National Heart, Lung, and Blood Institute Syndrom akutní respirační tísně (ARDS) Clinical Trials Network, Matthay MA, Brower RG, Carson S, Douglas IS, Eisner M, et al. Randomizovaná, placebem kontrolovaná klinická studie aerosolu2-agonista pro léčbu akutního poškození plic. Am J Respir Crit Care Med. 2011;184:561–8.
22. National Heart, Lung, and Blood Institute Syndrom akutní respirační tísně (Ards) Clinical Trials Network, Wheeler AP, Bernard GR, Thompson BT, Schoenfeld D, Wiedemann HP, et al. plicní arterie versus centrální žilní katétr jako vodítko při léčbě akutního poškození plic. N Engl J Med 2006;354:2213–2224.
23. Rice TW, Wheeler AP, Thompson BT, de Boisblanc BP, Steingrub J, Rock P a kol. Enterální omega-3 mastná kyselina, kyselina gama-linolenová a suplementace antioxidantů při akutním poškození plic. JAMA. 2011;306:1574–81.
24. Gong MN, Zhou W, Williams PL, Thompson BT, Pothier L, Christiani DC. Polymorfismy v genu pro lektin-2 vázající manózu a syndrom akutní respirační tísně. Crit Care Med. 2007;35:48–56.
25. Liu KD, Glidden DV, Eisner MD, Parsons PE, Ware LB, Wheeler A a kol. Prediktivní a patogenetická hodnota plazmatických biomarkerů pro akutní poškození ledvin u pacientů s akutním poškozením plic. Crit Care Med. 2007;35:2755–61.
26. Liu KL, Lee KT, Chang CH, Chen YC, Lin SM, Chu PH. Zvýšený plazmatický trombomodulin a angiopoetin-2 predikují rozvoj akutního poškození ledvin u pacientů s akutním infarktem myokardu. Crit Care Lond Engl. 2014;18:R100.
27. Siew ED, Matheny ME, Ikizler TA, Lewis JB, Miller RA, Waitman LR a kol. Běžně používané náhrady pro základní renální funkce ovlivňují klasifikaci a prognózu akutního poškození ledvin. Kidney Int. 2010;77:536–42.
28. Howie BN, Donnelly P, Marchini J. Flexibilní a přesná metoda imputace genotypu pro další generaci celogenomových asociačních studií. PLoS Genet. 2009;5:e1000529.
29. Marchini J, Howie B. Imputace genotypu pro celogenomové asociační studie. Nat Rev Genet. 2010;11:499–511.
30. Lee PH, Bergen SE, Perlis RH, Sullivan PF, Sklar P, Smoller JW a kol. Modifikátory a podtypově specifické analýzy v celogenomových asociačních studiích: pravděpodobnostní rámec. Hum Hered. 2011;72:10–20.
31. Bhatraju P, Hsu C, Mukherjee P, Glavan BJ, Burt A, Mikacenic C, et al. Asociace mezi jednonukleotidovými polymorfismy v dráze FAS a akutním poškozením ledvin. Crit Care Lond Engl. 2015;19:368.
32. Yeboah J, Delaney JA, Nance R, McClelland RL, Polak JF, Sibley CT a kol. Zprostředkování účinků kardiovaskulárních rizikových faktorů prostřednictvím subklinického vaskulárního onemocnění: multietnická studie aterosklerózy. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2014;34:1778–83.
33. Kosuke Imai, Luke Keele, Teppei Yamamoto. Identifikace, odvození a analýza citlivosti pro účinky kauzálního zprostředkování. JSTOR. 2010;25:51–71.
34. Skol AD, Scott LJ, Abecasis GR, Boehnke M. Společná analýza je pro dvoustupňové celogenomové asociační studie účinnější než analýza založená na replikaci. Nat Genet. 2006;38:209–13.
35. Higgins SJ, Purcell LA, Silver KL, Tran V, Crowley V, Hawkes M, et al. Dysregulace angiopoetinu-1 hraje mechanickou roli v patogenezi cerebrální malárie. Sci Transl Med. 2016;8:358ra128.
36. Pulvers JN, Journiac N, Arai Y, Nardelli J. MCPH1: okno do vývoje a evoluce mozku. Front Cell Neurosci. 2015 [citováno 19. března 2019];9.
37. Lieb W, Chen MH, Larson MG, Safa R, Teumer A, Baumeister SE, et al. Genomová asociační studie pro endoteliální růstové faktory. Circ Cardiovasc Genet. 2015;8:389–97.
38. Meyer NJ, Li M, Feng R, Bradfield J, Gallop R, Bellamy S a kol. Genetická varianta ANGPT2 je spojena s akutním poškozením plic souvisejícím s traumatem a se změněným poměrem izoforem angiopoetinu -2 v plazmě. Am J Respir Crit Care Med. 2011;183:1344–53.
39. Jongman RM, van Klarenbosch J, Molema G, Zijlstra JG, de Vries AJ, van Meurs M. Angiopoetin/Tie2 Dysbalance je spojena s akutním poškozením ledvin po operaci srdce asistovaném kardiopulmonálním bypassem. PLoS One. 2015;10:e0136205.
40. Robinson-Cohen C, Katz R, Price BL, Harju-Baker S, Mikacenic C, Himmelfarb J, et al. Asociace markerů endoteliální dysregulace Angl a Ang2 s akutním poškozením ledvin u kriticky nemocných pacientů. Crit Care Lond Engl. 2016;20:207.
41. David S, Park JK, van Meurs M, Zijlstra JG, Koenecke C, Schrimpf C, et al. Akutní podávání rekombinantního angiopoetinu-1 zlepšuje syndromy víceorgánové dysfunkce a zlepšuje přežití u myší sepse. Cytokin. 2011;55:251–9.
42. Kümpers P, Hafer C, David S, Hecker H, Lukasz A, Fliser D a kol. Angiopoetin-2 u pacientů vyžadujících renální substituční terapii na JIP: vztah k akutnímu poškození ledvin, syndromu multiorgánové dysfunkce a výsledek. Intensive Care Med. 2010;36:462–70.
43. Yuan HT, Khankin EV, Karumanchi SA, Parikh SM. Angiopoetin 2 je částečný agonista/antagonista Tie2 signalizace v endotelu. Mol Cell Biol. 2009; 29:2011–22.
44. Kim DH, Jung YJ, Lee AS, Lee S, Kang KP, Lee TH a kol. COMP-angiopoetin- 1 snižuje akutní poškození ledvin vyvolané lipopolysacharidy. Kidney Int. 2009;76:1180–91.
45. Felcht M, Luck R, Schering A, Seidel P, Srivastava K, Hu J, et al. Angiopoetin- 2 diferencovaně reguluje angiogenezi prostřednictvím TIE2 a integrinové signalizace. J Clin Invest. 2012;122:1991–2005.
46. Fiedler U, Reiss Y, Scharpfenecker M, Grunow V, Koidl S, Thurston G a kol. Angiopoetin-2 senzibilizuje endoteliální buňky k TNF-alfa a hraje klíčovou roli při indukci zánětu. Nat Med. 2006;12:235–9.
47. Higgins SJ, De Ceunynck K, Kellum JA, Chen X, Gu X, Chaudhry SA, et al. Tie2 chrání vaskulaturu před tvorbou trombu při systémovém zánětu. J Clin Invest. 2018;128:1471–84.
48. Zacho J, Tybjaerg-Hansen A, Jensen JS, Grande P, Sillesen H, Nordestgaard BG. Geneticky zvýšený C-reaktivní protein a ischemická vaskulární choroba. N Engl J Med. 2008;359:1897–908.
Spolupráce vznikajících rizikových faktorů; Kaptoge S, Di Angelantonio E, Lowe G, Pepys MB, Thompson SG, Collins R, Danesh J. Koncentrace C-reaktivního proteinu a riziko ischemické choroby srdeční, mrtvice a úmrtnosti: metaanalýza jednotlivých účastníků. Lanceta. 2010;375(9709):132-40