尿中上皮成長因子: 腎臓病における有望な「次世代」バイオマーカー
Jul 12, 2024
キーワードバイオマーカー・上皮成長因子・腎臓病・尿
抽象的な背景:
の上皮成長因子（EGF）は、腎臓、特にヘンレループおよび遠位尿細管で生成される球状タンパク質です。 EGF は血漿中には存在しないか、ほとんど検出されませんが、正常な人々の尿中には存在します。これまで、リスクの階層化と慢性腎臓病（CKD）診断は推定に依存してきたd 糸球体濾過率 (eGFR)）および尿アルブミン/クレアチニン比（ACR）。どちらも糸球体の機能または障害を反映します。一方、尿細管機能不全は腎不全と関連している可能性もあります。
要約: 尿中 EGF (uEGF) の減少は尿細管萎縮および間質性線維症を示すため、このバイオマーカーは eGFR および uACR とともに一般集団で CKD のリスク評価および診断に使用される可能性があります。 uEGF レベルは腎臓内の EGF mRNA 発現と相関することが示されており、さまざまな糸球体および非糸球体腎臓障害で減少することがわかっています。
重要なメッセージ: uEGF、uEGF/クレアチニン、または uEGF/単球走化性ペプチド-1は、さまざまな腎疾患に関連する「新世代」バイオマーカーの可能性があり、単一のバイオマーカーまたは複数のバイオマーカーの一部としてさらなる研究に値します。パネル。
導入
の上皮成長因子(EGF) は、1950 年代初頭に Stanley Cohen によって初めて発見されました [1]。高分子量（MW）複合体（MW：約74,000 Da）が雄マウスの顎下腺の粗ホモジネート中にほぼ完全に同定され、EGF（MW：6,045 Da）とEGF-に可逆的に解離可能でした。アルギニルエステラーゼ活性を持つ結合タンパク質 (分子量: 29、000 Da) [2]。さらに、EGF は、腎臓 (特にヘンレのループと遠位尿細管)、尿 [3]、唾液 [4]、耳下腺 [5]、牛乳、涙などを含む多くの人間の組織や体液で見つかっています。血漿中の最小濃度 [4]。血小板はヒトにおける血液 EGF の主な供給源であり、その濃度はサンプル収集後の凝固中に着実に増加します [6]。
図 1. EGF は、相対分子量が約 6,000 Da の 53- アミノ酸単鎖ポリペプチドです。 b 染色体 4 (q25 ～ q27) には、サイズがおよそ 120 kb の EGF 遺伝子が含まれています。 c ErbB 受容体ファミリーのメンバーである EGFR の構造: 4 つのサブドメインを含む細胞外ドメイン、親油性膜貫通領域、および細胞内ドメインが EGFR を構成します。 d EGFR活性化の下流のシグナル伝達経路には、JAK-STAT経路、PI3K/Akt/NF-B経路、PI3K/Akt/PTEN/mTOR経路、およびRAS-RAF-MEKERK MAPKネットワークが含まれます。 EGFR、上皮成長因子受容体。 PI3K、ホスホイノシチド3-キナーゼ; JAK-STAT、ヤヌスキナーゼシグナルトランスデューサーおよび転写活性化因子。 ERK、細胞外シグナル調節キナーゼ。
EGF は、分子内ジスルフィド結合を 3 つ持つ 53 個のアミノ酸からなる非透析性、コンパクト、熱安定性のヒトポリペプチド [7] (図 1a) [8]。フェニルアラニン、アラニン、リジンを除くすべてのアミノ酸が存在し、C 末端にアルギニン残基があります [2]。 EGF 遺伝子は 24 個のエクソンと 23 個のイントロンを持ち、染色体 4q25 ～ q27 上にあります (図 1b) [9]。
EGFはEGF受容体の可溶性細胞外ドメインに1:1で結合することで細胞の増殖、分化、生存を促進し、EGF受容体の可溶性細胞外ドメイン2EGF:2の複合体を形成します（図1c）[10、11]。このリガンド誘導性の二量体化は、受容体固有のプロテインチロシンキナーゼ活性を活性化し（図1d）、細胞内のシグナル伝達カスケードを引き起こし、さまざまな生化学的変化を引き起こします。これは最終的に DNA 合成と細胞増殖につながります [12]。腎臓において、EGF は細胞代謝と糸球体の血行動態の調節、細胞増殖の調節、損傷後の腎臓の修復など、いくつかの生物学的機能を発揮します [13]。急性腎不全の実験モデルでは、EGF が再生経路を活性化することで尿細管の回復を助け、損傷した尿細管の再上皮化をもたらすことが示されました [14]。ホスホイノシチド3-キナーゼ、ヤヌスキナーゼシグナルトランスデューサーおよび転写活性化因子、細胞外シグナル調節キナーゼ経路とのクロストークを通じて[15、16]、尿中EGF（uEGF）レベルの上昇は機能的尿細管質量および尿細管質量を反映すると考えられている。再生の可能性 [17]。対照的に、uEGF 濃度が低いと、間質性線維症および尿細管萎縮症 (IFTA) に関連します [18]。さらに、腎臓病患者の尿中に検出され、いくつかの研究で報告されている EGF タンパク質は proEGF である可能性があります [19]。
このレビューでは、慢性腎臓病 (CKD、糖尿病性腎疾患 [DKD]、原発性糸球体腎炎、腎移植、多発性嚢胞腎）。さらに、この研究分野における潜在的な満たされていないニーズに焦点を当てます。
分析的側面
ラジオイムノアッセイ [20-22]、放射性受容体アッセイ [23]、酵素イムノアッセイ [24-26]、酵素結合免疫吸着アッセイ (ELISA) など、さまざまな原理に基づいてヒトの体液中の EGF 濃度を測定するためのいくつかの方法が開発されています。 ) [27-30]、およびウルトラマイクロ ELISA アッセイ [31]。表 1 は、さまざまな手法の機能の概要を示しています。
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 >以前の値と比較して 30% [19]。
一般人口
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/分/1.73 m2/年。 uEGFの低下は、ヨーロッパの2つの集団コホート（患者1,249人を含む腎イオヘキソールクリアランス調査[RENIS]と、患者1,249人を含む腎血管末期疾患予防[PREVEND]）において、急速な腎機能低下および偶発性CKDと独立して関連していた。患者数は4,534人）。 VEGF 濃度は、他の危険因子に関係なく、CKD の発症と高度に関連していました (表 2)。この関連性は、年齢、性別、コホート、ベースライン eGFR、および尿アルブミン/クレアチニン比 (ACR) を調整した後でも、依然として有意 (境界線) でした。調整されたモデルでは、uEGFR 濃度は RENIS における平均 eGFR 減少とわずかな関係しかありませんでした。 PREVENT の調査では、最年少の年齢グループでは eGFR 変化率のごくわずかな低下が見られました。結果は、正常範囲内の eGFR の精度の低下、および場合によっては、前濾過による部分母集団の eGFR の異常な上昇によって影響を受けた可能性があります。 VEGF は、他の遺伝的変数または環境変数と組み合わせると、CKD の主要な危険因子となる可能性があります [38]。 EGF 遺伝子内の 1 つの SNP (rs11569017) が、韓国人集団における ESKD と関連していることが判明しました [9]。 RENIS 試験と PREVENT 試験には主に白人のヨーロッパ人参加者が含まれていたため、将来の研究では多民族集団コホートにおける uEGF の有効性を評価する必要があると考えられます [38]。
表 2. 一般集団における uEGF と腎機能の関係
