Partea 2| Variația genetică implică angiopoietină plasmatică-2 în dezvoltarea subfenotipurilor de leziuni renale acute

Click aici pentru partea 1

Pentru mai multe informații, contactați emily.li@wecistanche.com

Cistanche poate îmbunătăți funcția rinichilor

Discuţie

Căutarea genelor de susceptibilitate în AKI a fost împiedicată de eterogenitatea în cadrul fenotipului clinic al bolii. FolosindAKIsub-fenotipuri, am descoperit că o variantă genetică în apropierea genei ANGPT2, rs2920656, este protectoare împotriva dezvoltării AKI-SP2. Analiza inferenței cauzale sugerează că concentrațiile plasmatice de ANG-2 au mediat 41,5% din asocierea genetică dintre rs2920656 șiAKI-SP2risc la subiecţii de ascendenţă europeană. Mai mult, experimentele in vitro au demonstrat că alela minoră a rs2920656 poate duce la o eliberare mai scăzută a proteinei ANG-2 princelule endoteliale ale rinichilor umani. În plus, ANG-2 plasmatic este minim cu adevărat eliminat, ceea ce sugerează că este puțin probabil ca concentrațiile plasmatice crescute de ANG-2 să rezulte dinrinichirănire. În general, aceste constatări oferă.

dovezi că plasma ANG-2 joacă un rol mecanic în răspunsul gazdei la o boală critică care duce la AKI-SP2. Eforturile de a viza axa Ang-Tie2 pot limita severitatea AKI și pot duce la rezultate clinice slabe [35]. Gena ANPT2 este 100% imbricată în gena microcefalinei (MCPH1). Mutațiile genei MCPH1 au fost asociate cu boli ale neurogenezei și carcinomului cu celule renale [36]. Am arătat că rs2920656 este o variantă intrronică în MCPH1 care reglează concentrațiile plasmatice de ANG-2. Studiile anterioare au identificat variante genetice în MCPH1 [37] și ANGPT2 [38] care sunt asociate cu concentrațiile ANG-2. De asemenea, este de imaginat că rs2920656 influențează expresia MCPH1. Cu toate acestea, din cunoștințele noastre, nu există niciun rol pentru MCPH1 în cazuri acute sau croniceboală de rinichisau au fost descrise leziuni vasculare. În schimb, multiple studii preclinice și clinice au demonstrat rolul important al ANG-2 plasmatic în dezvoltarea AKI [16, 39, 40].

Mai multe rapoarte au implicat biomarkeri plasmatici ai funcției endoteliale în patofiziologia AKI [39, 41, 42]. ANG-1 și -2 sunt factori de creștere a endoteliului vascular care ambii se leagă de receptorul endotelial al tirozin kinazei (Tie-2), dar au activități dependente de context [43]. ANG-1 este eliberat de pericite și trombocite și este un agonist pentru receptorul Tie-2. ANG-1 este protector prin stabilizarea endoteliului și prevenirea scurgerii capilare microcirculatorii, un semn distinctiv al AKI [44]. În schimb, ANG-2 acționează de obicei ca un antagonist al receptorului Tie{-2 și promovează permeabilitatea endotelială [45] și inflamația [46, 47]. Gena ANGPT2 codifică ANG-2 circulant, care este eliberat din celulele endoteliale în timpul unui stimul inflamator. Studiile pe animale au arătat că inhibarea legării ANG-2, creșterea concentrațiilor de ANG-1 [41, 44] sau activarea Tie{-2 [46] scade scurgerea endotelială și protejează împotriva AKI. Luate împreună, aceste studii implică un rol mecanicist al axei ANG-Tie2 în AKI. Aici demonstrăm reglarea genomică a ANG-2 în plasmă ca o altă piesă care susține rolul cauzal al ANG-2 în dezvoltarea unei forme severe de AKI, AKI-SP2.

Asocierea puternică dintre ANG-2 în plasmă și dezvoltarea AKI-SP2 ridică întrebarea dacă ANG-2 este similar cu creatinina: filtrată derinichiiar nivelurile crescute sunt pur și simplu reflectări ale scăderii filtrării renale. Pentru a demonstra că concentrațiile plasmatice de ANG-2 nu sunt doar un marker, ci sunt cauzale în dezvoltarea AKI severă, oferim două linii de dovezi. În primul rând, folosind analiza inferenței cauzale genetice, am arătat că variația genetică în apropierea genei ANGPT2 este asociată cu concentrațiile plasmatice ANG-2 și cu dezvoltarea AKI-SP2. În al doilea rând, spre deosebire de creatinina (113 Da), ANG-2 (57,000 Da) este o moleculă mare care este puțin probabil să fie filtrată în mod regulat la nivelul glomerulului. Într-o populație grav bolnavă, am demonstrat clearance-ul renal minim al ANG-2. Astfel, este puțin probabil ca creșterile concentrațiilor plasmatice de ANG-2 să se datoreze diferențelor de filtrare renală și, în schimb, pot fi implicate în patofiziologia AKI la pacienții critici.

Este important de reținut că variantele genetice individuale au probabil efecte generale mici asupra dezvoltării bolii, deoarece AKI este probabil o boală poligenică. Puterea acestei analize este identificarea unei variante genetice care susține ANG{{0}} ca cauzală în dezvoltarea AKI. Chiar și variantele cu dimensiuni modeste ale efectului oferă oportunități de investigare a potențialelor căi cauzale noi folosind analiza medicației genetice. De exemplu, boala cardiovasculară, similară cu AKI, este o trăsătură poligenică cu multe variante genetice, fiecare explicând o mică parte a riscului. Oricum, trei SNP care au explicat doar 0,4 până la 2% din variația nivelurilor proteinei c-reactive au permis determinarea că proteina c-reactivă nu a fost cauzală în dezvoltarea bolii vasculare ischemice [48], iar aceste constatări au fost confirmate în studiile ulterioare. [49].

Munca noastră are mai multe puncte forte. În primul rând, am folosit sub-fenotipurile AKI pentru a folosi precizia în definirea fenotipului și pentru a maximiza dimensiunea eșantionului pentru a descoperi variante genetice. În al doilea rând, analiza inferenței cauzale sugerează că 41,5% din riscul asociat rs2920656-de a dezvolta AKI-SP2 este explicat de nivelurile plasmatice de ANG-2. Aceasta oferă dovezi clinice, pe baza lucrărilor din studiile pe animale, că modularea concentrațiilor plasmatice de ANG-2 poate îmbunătăți rezultatele în AKI asociată bolilor critice. În al treilea rând, pentru a ține cont de potențialele confuzii reziduale și pentru a lega producția Ang-2 în mod specificrinichicelule endoteliale, am finalizat experimente in vitro folosind HKMEC-uri. În al patrulea rând, folosind o cohortă unică de UTI cu mostre de colectare de urină temporizată și înainte și după probe de plasmă, am putut demonstra că cantitățile minime de ANG-2 din plasmă sunt filtrate de cătrerinichi. Astfel, asocierea puternică a ANG-2 cuspecifice rinichilorrezultatele nu sunt probabil confundate de probleme de cauzalitate inversă.

Studiul nostru are limitări. Dimensiunea eșantionului nostru a fost relativ mică. Cu toate acestea, trăsătura noastră cantitativă bine definită (AKI-SP2) ne-a permis să identificăm o asociere genetică cu numărul limitat de pacienți critici cu AKI. În al doilea rând, analizele au fost limitate la pacienții de origine europeană pentru a reduce amestecul genetic, a maximiza puterea și din cauza diferențelor de frecvențe alelice între mediile etnice. Sunt necesare lucrări viitoare pentru a studia populațiile etnice alternative pentru a determina dacă variații genomice similare influențează concentrațiile plasmatice de ANG-2. În al treilea rând, deși a existat o tendință de măsurători mai mici de ANG-2 în PTEC-uri cu alela minoră, rezultatele nu au fost semnificative statistic. Cu toate acestea, probele umane sunt dificil de obținut și chiar și cu o dimensiune mică a eșantionului am văzut o direcție consistentă. În al patrulea rând, din cauza unicității acestui set de date, nu am reușit să găsim o populație similară de pacienți care să reproducă constatările noastre. Setul nostru de date a inclus pacienți bine fenotipați cu AKI, cu date genomice, plasmatice și rezultate clinice. Cu toate acestea, în cadrul celor patru populații individuale incluse în iSPAAR a existat o direcție consistentă în vigoare între rs2920656 și dezvoltarea AKI-SP2. Lucrările viitoare sunt justificate pentru a înțelege influența rs2920656 asupra dezvoltării sub-fenotipului și a rezultatelor clinice specifice AKI.

Concluzie

În rezumat, am identificat o variantă genetică în apropierea genei ANGPT2 care este asociată cu concentrațiile plasmatice de ANG-2 și dezvoltarea AKI-SP2 în rândul unei populații critice. De asemenea, am testat această asociere prin studii finalizate în HKMEC-uri. Descoperirile noastre sugerează că plasma ANG-2 joacă un rol cauzal în dezvoltarea AKI-SP2 și considerăm că eforturile de a viza axa Ang-Tie2 pot preveni dezvoltarea unor rezultate clinice slabe.

Referințe

1. Clermont G, Acker CG, Angus DC, Sirio CA, Pinsky MR, Johnson JP. Insuficiență renală în UTI: comparație a impactului insuficienței renale acute și a bolii renale în stadiu terminal asupra rezultatelor UTI.RinichiInt. 2002;62:986–96.

2. Ishani A, Xue JL, Himmelfarb J, Eggers PW, Kimmel PL, Molitoris BA, et al. Acutrinichirănirea crește riscul de IRST în rândul vârstnicilor. J Am Soc Nephrol JASN. 2009;20:223–8.

3. Coca SG, Yusuf B, Shlipak MG, Garg AX, Parikh CR. Risc pe termen lung de mortalitate și alte rezultate adverse după acutărinichiprejudiciu: o revizuire sistematică și meta-analiză. Am J Rinichi Dis Off J NatlRinichiGăsite. 2009;53:961–73.

4. Chawla LS, Eggers PW, Star RA, Kimmel PL. Acutrinichileziuni și cronicerinichiboala ca sindroame interconectate. N Engl J Med. 2014;371:58–66.

5. Stafford-Smith M, Li YJ, Mathew JP, Li YW, Ji Y, Phillips-Bute BG și colab. Studiul de asociere la nivel de genom al leziunii renale acute după intervenția chirurgicală de bypass coronarian identifică loci de susceptibilitate. Rinichi Int. 2015;88:823–32.

6. Zhao B, Lu Q, Cheng Y, Belcher JM, Siew ED, Leaf DE și colab. Un studiu de asociere la nivelul genomului pentru a identifica polimorfismele cu o singură nucleotidă pentru leziuni renale acute. Am J Respir Crit Care Med. 2016;195:482–90.

7. Barasch J, Zager R, Bonventre JV. Leziune renală acută: o problemă de definiție. Lancet Lond Engl. 2017;389:779–81.

8. Copeland KT, Checkoway H, McMichael AJ, Holbrook RH. Prejudecăți datorat clasificării greșite în estimarea riscului relativ. Am J Epidemiol. 1977;105: 488–95.

9. Sioux V, González JR, Bouzigon E, Curjuric I, Boudier A, Imboden M, et al. Eterogenitatea genetică a fenotipurilor de astm identificate printr-o abordare de grupare. Eur Respir J. 2014;43:439–52.

10. Bhatraju PK, Zelnick LR, Herting J, Katz R, Mikacenic C, Kosamo S, et al. Identificarea sub-fenotipurilor de leziuni renale acute cu semnături moleculare diferite și răspuns la terapia cu vasopresină. Am J Respir Crit Care Med. 2018;199:863–72.

11. Russell JA, Walley KR, Singer J, Gordon AC, Hébert PC, Cooper DJ și colab. Vasopresină versus perfuzie cu norepinefrină la pacienții cu șoc septic. N Engl J Med. 2008;358:877–87.

12. Wu X, Guo R, Chen P, Wang Q, Cunningham PN. TNF induce inflamația dependentă de caspază în celulele endoteliale renale printr-un mecanism dependent de lanțul ușor de kinază rho și miozină. Am J Physiol Renal Physiol. 2009;297:F316–26.

13. Xu C, Chang A, Hack BK, Eadon MT, Alper SL, Cunningham PN. Leziunea mediată de TNF a endoteliului glomerular este un determinant important al leziunii renale acute în sepsis. Rinichi Int. 2014;85:72–81.

14. Cunningham PN, Dyanov HM, Park P, Wang J, Newell KA, Quigg RJ. Insuficiența renală acută în endotoxemie este cauzată de TNF care acționează direct asupra receptorului TNF-1 din rinichi. J Immunol. 2002;168:5817–23.

15. Han S, Lee SJ, Kim KE, Lee HS, Oh N, Park I și colab. Ameliorarea sepsisului prin protecția vasculară indusă de activarea TIE2. Sci Transl Med. 2016;8:335ra55.

16. Parikh SM. Axa de semnalizare angiopoietină-Tie2 în inflamația sistemică. J Am Soc Nephrol JASN. 2017;28:1973–82.

17. Wei Y, Tejera P, Wang Z, Zhang R, Chen F, Su L și colab. O variantă genetică greșit în LRRC16A/CARMIL1 îmbunătățește supraviețuirea sindromului de detresă respiratorie acută prin atenuarea scăderii numărului de trombocite. Am J Respir Crit Care Med. 2017;195:1353–61.

18. Trinder M, Genga KR, Kong HJ, Blauw LL, Lo C, Li X și colab. Proteina de transfer a colesteril ester influențează nivelurile de lipoproteine ​​de înaltă densitate și supraviețuirea în sepsis. Am J Respir Crit Care Med. 2019;199:854–62.

19. Reilly JP, Wang F, Jones TK, Palakshappa JA, Anderson BJ, Shashaty MGS,

et al. Angiopoietină plasmatică-2 ca potențial marker cauzal în dezvoltarea ARDS asociată cu sepsis: dovezi din randomizarea mendeliană și analiza medierii. Terapie Intensivă Med. 2018;44:1849–58.

20. Bhatraju PK, Mukherjee P, Robinson-Cohen C, O'Keefe GE, Frank AJ,

Christie JD, și colab. Subfenotipuri de leziune renală acută bazate pe

traiectoria creatininei identifică pacienții cu risc crescut de deces. Crit Care Lond Engl. 2016;20:372.

21. Rețeaua de studii clinice pentru sindromul de detresă respiratorie acută (ARDS) National Heart, Lung and Blood Institute, Matthay MA, Brower RG, Carson S, Douglas IS, Eisner M și colab. Studiu clinic randomizat, controlat cu placebo, asupra unui aerosol₂-agonist pentru tratamentul leziunilor pulmonare acute. Am J Respir Crit Care Med. 2011;184:561–8.

22. Rețeaua de studii clinice pentru sindromul de detresă respiratorie acută a Institutului Național de Inimă, Plămân și Sânge (ARD), Wheeler AP, Bernard GR, Thompson BT, Schoenfeld D, Wiedemann HP și colab. artera pulmonară versus cateter venos central pentru a ghida tratamentul leziunii pulmonare acute. N Engl J Med 2006;354:2213–2224.

23. Rice TW, Wheeler AP, Thompson BT, de Boisblanc BP, Steingrub J, Rock P și colab. Suplimente enterale de acid gras omega-3, acid gama-linolenic și antioxidanti în leziunile pulmonare acute. JAMA. 2011;306:1574–81.

24. Gong MN, Zhou W, Williams PL, Thompson BT, Pothier L, Christiani DC. Polimorfisme în gena lectinei-2 care leagă manoză și sindromul de detresă respiratorie acută. Crit Care Med. 2007;35:48–56.

25. Liu KD, Glidden DV, Eisner MD, Parsons PE, Ware LB, Wheeler A și colab. Valoarea predictivă și patogenetică a biomarkerilor plasmatici pentru leziunea renală acută la pacienții cu leziune pulmonară acută. Crit Care Med. 2007;35:2755–61.

26. Liu KL, Lee KT, Chang CH, Chen YC, Lin SM, Chu PH. Trombomodulină plasmatică și angiopoietină crescute-2 prezic dezvoltarea leziunii renale acute la pacienții cu infarct miocardic acut. Crit Care Lond Engl. 2014;18:R100.

27. Siew ED, Matheny ME, Ikizler TA, Lewis JB, Miller RA, Waitman LR, et al. Surogate utilizate în mod obișnuit pentru funcția renală inițială afectează clasificarea și prognosticul leziunii renale acute. Rinichi Int. 2010;77:536–42.

28. Howie BN, Donnelly P, Marchini J. O metodă flexibilă și precisă de imputare a genotipului pentru următoarea generație de studii de asociere la nivelul genomului. PLoS Genet. 2009;5:e1000529.

29. Marchini J, Howie B. Imputarea genotipului pentru studiile de asociere la nivel de genom. Nat Rev Genet. 2010;11:499–511.

30. Lee PH, Bergen SE, Perlis RH, Sullivan PF, Sklar P, Smoller JW, et al. Modificatori și analize specifice subtipului în studiile de asociere a întregului genom: un cadru de probabilitate. Hum Hered. 2011;72:10–20.

31. Bhatraju P, Hsu C, Mukherjee P, Glavan BJ, Burt A, Mikacenic C, et al. Asocieri între polimorfismele cu un singur nucleotide în calea FAS și leziunea renală acută. Crit Care Lond Engl. 2015;19:368.

32. Yeboah J, Delaney JA, Nance R, McClelland RL, Polak JF, Sibley CT, et al. Medierea efectelor factorilor de risc cardiovascular prin boli vasculare subclinice: studiul multietnic al aterosclerozei. Arterioscler Tromb Vasc Biol. 2014;34:1778–83.

33. Kosuke Imai, Luke Keele, Teppei Yamamoto. Identificare, inferență și analiză de sensibilitate pentru efectele de mediere cauzală. JSTOR. 2010;25:51–71.

34. Skol AD, Scott LJ, Abecasis GR, Boehnke M. Analiza comună este mai eficientă decât analiza bazată pe replicare pentru studiile de asociere la nivelul genomului în două etape. Nat Genet. 2006;38:209–13.

35. Higgins SJ, Purcell LA, Silver KL, Tran V, Crowley V, Hawkes M și colab. Dereglarea angiopoietinei-1 joacă un rol mecanic în patogeneza malariei cerebrale. Sci Transl Med. 2016;8:358ra128.

36. Pulvers JN, Journiac N, Arai Y, Nardelli J. MCPH1: o fereastră către dezvoltarea și evoluția creierului. Neuroci cu celule frontale. 2015 [citat 2019 Mar 19];9.

37. Lieb W, Chen MH, Larson MG, Safa R, Teumer A, Baumeister SE, et al. Studiu de asociere la nivelul genomului pentru factorii de creștere endoteliali. Circ Cardiovasc Genet. 2015;8:389–97.

38. Meyer NJ, Li M, Feng R, Bradfield J, Gallop R, Bellamy S, et al. Varianta genetică ANGPT2 este asociată cu leziuni pulmonare acute asociate traumei și cu raportul de izoforme ale angiopoietină-2 plasmatică alterat. 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. Angiopoietiin/Tie2 Disbalance is associated with acute kidney injury after cardiac surgery asistată de bypass cardiopulmonar. Plus unu. 2015;10:e0136205.

40. Robinson-Cohen C, Katz R, Price BL, Harju-Baker S, Mikacenic C, Himmelfarb J, et al. Asocierea markerilor de dereglare endotelială Ang1 și Ang2 cu leziunea renală acută la pacienții în stare critică. Crit Care Lond Engl. 2016;20:207.

41. David S, Park JK, van Meurs M, Zijlstra JG, Koenecke C, Schrimpf C, et al. Administrarea acută de angiopoietină recombinantă-1 ameliorează sindroamele de disfuncție a mai multor organe și îmbunătățește supraviețuirea în sepsisul murin. Citokină. 2011;55:251–9.

42. Kümpers P, Hafer C, David S, Hecker H, Lukasz A, Fliser D și colab. Angiopoietină-2 la pacienții care necesită terapie de substituție renală în UTI: relație cu leziunea renală acută, sindromul de disfuncție a mai multor organe și rezultatul. Terapie Intensivă Med. 2010;36:462–70.

43. Yuan HT, Khankin EV, Karumanchi SA, Parikh SM. Angiopoietina 2 este un agonist/antagonist parțial al semnalizării Tie2 în endoteliu. Mol Cell Biol. 2009; 29:2011–22.

44. Kim DH, Jung YJ, Lee AS, Lee S, Kang KP, Lee TH și colab. COMP-angiopoietină- 1 scade leziunea renală acută indusă de lipopolizaharide. Rinichi Int. 2009;76:1180–91.

45. Felcht M, Luck R, Schering A, Seidel P, Srivastava K, Hu J, et al. Angiopoietina- 2 reglează diferențial angiogeneza prin semnalizarea TIE2 și integrinei. J Clin Invest. 2012;122:1991–2005.

46. ​​Fiedler U, Reiss Y, Scharpfenecker M, Grunow V, Koidl S, Thurston G, et al. Angiopoietina-2 sensibilizează celulele endoteliale la TNF-alfa și are un rol crucial în inducerea inflamației. Nat Med. 2006;12:235–9.

47. Higgins SJ, De Ceunynck K, Kellum JA, Chen X, Gu X, Chaudhry SA, et al. Tie2 protejează sistemul vascular împotriva formării de trombi în inflamația sistemică. J Clin Invest. 2018;128:1471–84.

48. Zacho J, Tybjaerg-Hansen A, Jensen JS, Grande P, Sillesen H, Nordestgaard BG. Proteina C reactivă crescută genetic și boală vasculară ischemică. N Engl J Med. 2008;359:1897–908.

Colaborarea factorilor de risc emergenti; Kaptoge S, Di Angelantonio E, Lowe G, Pepys MB, Thompson SG, Collins R, Danesh J. Concentrația proteinei C-reactive și riscul de boală coronariană, accident vascular cerebral și mortalitate: o meta-analiză individuală a participantului. Lancet. 2010;375(9709):132-40