Parte 2| La variación genética implica la angiopoyetina plasmática-2 en el desarrollo de subfenotipos de lesión renal aguda

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Cistanche puede mejorar la función renal

Discusión

La búsqueda de genes de susceptibilidad en AKI se ha visto obstaculizada por la heterogeneidad dentro del fenotipo de la enfermedad clínica. UsandoLRAsubfenotipos, hemos descubierto que una variante genética cercana al gen ANGPT2, rs2920656, protege contra el desarrollo de AKI-SP2. El análisis de inferencia causal sugiere que las concentraciones plasmáticas de ANG-2 mediaron el 41,5 por ciento de la asociación genética entre rs2920656 yLRA-SP2riesgo en sujetos de ascendencia europea. Además, los experimentos in vitro demostraron que el alelo menor de rs2920656 puede conducir a una menor liberación de proteína ANG-2 porcélulas endoteliales de riñón humano. Además, la ANG-2 plasmática se elimina realmente mínimamente, lo que sugiere que es poco probable que las concentraciones plasmáticas elevadas de ANG-2 resulten deriñónlesión. En general, estos resultados proporcionan.

evidencia de que la ANG plasmática -2 juega un papel mecánico en la respuesta del huésped a la enfermedad crítica que conduce a AKI-SP2. Los esfuerzos dirigidos al eje Ang-Tie2 pueden limitar la gravedad de la LRA y dar lugar a malos resultados clínicos [35]. El gen ANPT2 está anidado al 100 por ciento dentro del gen microcefalina (MCPH1). Las mutaciones en el gen MCPH1 se han asociado con enfermedades de neurogénesis y carcinoma de células renales [36]. Hemos demostrado que rs2920656 es una variante intrónica en MCPH1 que regula las concentraciones plasmáticas de ANG-2. Estudios previos han identificado variantes genéticas en MCPH1 [37] y ANGPT2 [38] que están asociadas con concentraciones de ANG-2. También es concebible que rs2920656 influya en la expresión de MCPH1. Sin embargo, hasta donde sabemos, no hay papel para MCPH1 en enfermedades agudas o crónicas.enfermedad del riñono se ha descrito lesión vascular. Por el contrario, múltiples estudios preclínicos y clínicos han demostrado el importante papel de la ANG plasmática-2 en el desarrollo de la LRA [16, 39, 40].

Múltiples informes han implicado a los biomarcadores plasmáticos de la función endotelial en la fisiopatología de la LRA [39, 41, 42]. ANG-1 y -2 son factores de crecimiento del endotelio vascular que se unen al receptor de tirosina quinasa endotelial (Tie-2) pero tienen actividades dependientes del contexto [43]. La ANG-1 es liberada por los pericitos y las plaquetas y es un agonista del receptor Tie-2. La ANG-1 es protectora al estabilizar el endotelio y prevenir la fuga capilar microcirculatoria, un sello distintivo de la LRA [44]. Por el contrario, la ANG-2 normalmente actúa como un antagonista del receptor Tie-2 y promueve la permeabilidad endotelial [45] y la inflamación [46, 47]. El gen ANGPT2 codifica para la ANG-2 circulante, que se libera de las células endoteliales durante un estímulo inflamatorio. Los estudios en animales han demostrado que la inhibición de la unión de ANG-2, el aumento de las concentraciones de ANG-1 [41, 44] o la activación de Tie-2 [46] disminuyen la fuga endotelial y protegen contra la LRA. En conjunto, estos estudios implican un papel mecánico del eje ANG-Tie2 en AKI. Aquí demostramos la regulación genómica de la ANG-2 plasmática como otra pieza que respalda el papel causal de la ANG-2 en el desarrollo de una forma grave de AKI, AKI-SP2.

La fuerte asociación entre la ANG-2 plasmática y el desarrollo de AKI-SP2 plantea la cuestión de si la ANG-2 es similar a la creatinina: filtrada por elriñóny los niveles elevados son simplemente reflejos de la disminución de la filtración renal. Para demostrar que las concentraciones plasmáticas de ANG-2 no son simplemente un marcador sino causales en el desarrollo de AKI grave, proporcionamos dos líneas de evidencia. En primer lugar, mediante el análisis de inferencia causal genética, hemos demostrado que la variación genética cerca del gen ANGPT2 está asociada con las concentraciones plasmáticas de ANG-2 y el desarrollo de AKI-SP2. En segundo lugar, a diferencia de la creatinina (113 Da), ANG-2 (57,000 Da) es una molécula grande que es poco probable que se filtre regularmente en el glomérulo. En una población críticamente enferma, hemos demostrado un aclaramiento renal mínimo de ANG-2. Por lo tanto, es poco probable que las elevaciones en las concentraciones plasmáticas de ANG-2 se deban a diferencias en la filtración renal y, en cambio, pueden estar involucradas en la fisiopatología de la LRA en pacientes críticos.

Es importante tener en cuenta que las variantes genéticas individuales probablemente tengan efectos generales pequeños en el desarrollo de la enfermedad porque la AKI es probablemente una enfermedad poligénica. La fuerza de este análisis es la identificación de una variante genética que apoya a ANG{{0}} como causal en el desarrollo de AKI. Incluso las variantes con tamaños de efecto modestos brindan oportunidades para la investigación de posibles vías causales novedosas mediante el análisis de medicamentos genéticos. Por ejemplo, la enfermedad cardiovascular, similar a AKI, es un rasgo poligénico con muchas variantes genéticas, cada una de las cuales explica una pequeña proporción del riesgo. Independientemente, tres SNP que explicaban solo del 0,4 al 2 por ciento de la variación en los niveles de proteína c reactiva permitieron determinar que la proteína c reactiva no era causal en el desarrollo de la enfermedad vascular isquémica [48], y estos hallazgos se confirmaron en estudios posteriores. [49].

Nuestro trabajo tiene varios puntos fuertes. Primero, usamos subfenotipos de AKI para aprovechar la precisión en la definición del fenotipo y maximizar el tamaño de la muestra para descubrir variantes genéticas. En segundo lugar, el análisis de inferencia causal sugiere que el 41,5 por ciento del riesgo asociado con rs2920656-de desarrollar AKI-SP2 se explica por los niveles plasmáticos de ANG-2. Esto proporciona evidencia clínica, para aprovechar el trabajo de estudios en animales, de que la modulación de las concentraciones plasmáticas de ANG-2 puede mejorar los resultados en la LRA asociada a enfermedades graves. En tercer lugar, para tener en cuenta la posible confusión residual y vincular la producción de Ang-2 específicamente ariñóncélulas endoteliales, completamos experimentos in vitro utilizando HKMEC. En cuarto lugar, utilizando una cohorte única de UCI con muestras de recolección de orina cronometradas y muestras de plasma antes y después, pudimos demostrar que las cantidades mínimas de ANG en plasma-2 son filtradas por elriñón. Por lo tanto, la fuerte asociación de ANG-2 conespecífico del riñónEs probable que los resultados no se confundan con cuestiones de causalidad inversa.

Nuestro estudio tiene limitaciones. Nuestro tamaño de muestra fue relativamente pequeño. Sin embargo, nuestro rasgo cuantitativo bien definido (AKI-SP2) nos permitió identificar una asociación genética con el número limitado de pacientes críticos con AKI. En segundo lugar, los análisis se limitaron a pacientes de ascendencia europea para reducir la mezcla genética, maximizar el poder y debido a las diferencias en las frecuencias alélicas entre los orígenes étnicos. Se justifica el trabajo futuro para estudiar poblaciones étnicas alternativas para determinar si una variación genómica similar influye en las concentraciones plasmáticas de ANG-2. En tercer lugar, aunque hubo una tendencia a mediciones de ANG-2 más bajas en los PTEC con el alelo minoritario, los resultados no fueron estadísticamente significativos. Sin embargo, las muestras humanas son difíciles de obtener, e incluso con un tamaño de muestra pequeño vimos una dirección consistente. En cuarto lugar, debido a la singularidad de este conjunto de datos, no pudimos encontrar una población de pacientes similar para replicar nuestros hallazgos. Nuestro conjunto de datos incluía pacientes con buen fenotipo con LRA, con datos genómicos, de plasma y de resultados clínicos. Sin embargo, dentro de las cuatro poblaciones individuales incluidas en iSPAAR hubo una dirección consistente en efecto entre rs2920656 y el desarrollo de AKI-SP2. Se justifica el trabajo futuro para comprender la influencia de rs2920656 en el desarrollo del subfenotipo y los resultados clínicos específicos de AKI.

Conclusión

En resumen, identificamos una variante genética cerca del gen ANGPT2 que está asociada con las concentraciones plasmáticas de ANG-2 y el desarrollo de AKI-SP2 entre una población gravemente enferma. También probamos esta asociación a través de estudios completados en HKMEC. Nuestros hallazgos sugieren que la ANG-2 plasmática juega un papel causal en el desarrollo de AKI-SP2 y creen que los esfuerzos para apuntar al eje Ang-Tie2 pueden prevenir el desarrollo de malos resultados clínicos.

Referencias

1. Clermont G, Acker CG, Angus DC, Sirio CA, Pinsky MR, Johnson JP. Insuficiencia renal en la UCI: comparación del impacto de la insuficiencia renal aguda y la enfermedad renal terminal en los resultados de la UCI.RiñónEn t. 2002;62:986–96.

2. Ishani A, Xue JL, Himmelfarb J, Eggers PW, Kimmel PL, Molitoris BA, et al. Agudoriñónlesión aumenta el riesgo de ESRD entre los ancianos. J Am Soc Nephrol JASN. 2009;20:223–8.

3. Coca SG, Yusuf B, Shlipak MG, Garg AX, Parikh CR. Riesgo a largo plazo de mortalidad y otros resultados adversos después de unariñónlesión: una revisión sistemática y metanálisis. Am J Kidney Af Off J NatlRiñónFundar. 2009;53:961–73.

4. Chawla LS, Eggers PW, Star RA, Kimmel PL. Agudoriñónlesión y crónicariñónenfermedad como síndromes interconectados. 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. El estudio de asociación del genoma completo de la lesión renal aguda después de la cirugía de injerto de derivación coronaria identifica loci de susceptibilidad. Riñón Int. 2015;88:823–32.

6. Zhao B, Lu Q, Cheng Y, Belcher JM, Siew ED, Leaf DE, et al. Un estudio de asociación de todo el genoma para identificar polimorfismos de un solo nucleótido para la lesión renal aguda. Am J Respir Crit Care Med. 2016;195:482–90.

7. Barasch J, Zager R, Bonventre JV. Lesión renal aguda: un problema de definición. Lancet Lond Engl. 2017;389:779–81.

8. Copeland KT, Checkoway H, McMichael AJ, Holbrook RH. Sesgo por mala clasificación en la estimación del riesgo relativo. Am J Epidemiol. 1977; 105: 488–95.

9. Sioux V, González JR, Bouzigon E, Curjuric I, Boudier A, Imboden M, et al. Heterogeneidad genética de los fenotipos de asma identificados mediante un enfoque de agrupación. Eur Respir J. 2014;43:439–52.

10. Bhatraju PK, Zelnick LR, Herting J, Katz R, Mikacenic C, Kosamo S, et al. Identificación de subfenotipos de lesión renal aguda con diferentes firmas moleculares y respuesta a la terapia con vasopresina. Am J Respir Crit Care Med. 2018;199:863–72.

11. Russell JA, Walley KR, Singer J, Gordon AC, Hébert PC, Cooper DJ, et al. Infusión de vasopresina versus norepinefrina en pacientes con shock séptico. N Engl J Med. 2008;358:877–87.

12. Wu X, Guo R, Chen P, Wang Q, Cunningham PN. El TNF induce inflamación dependiente de caspasa en las células endoteliales renales a través de un mecanismo dependiente de quinasa de cadena ligera de rho y miosina. Soy J Physiol Physiol renal. 2009;297:F316–26.

13. Xu C, Chang A, Hack BK, Eadon MT, Alper SL, Cunningham PN. El daño al endotelio glomerular mediado por TNF es un determinante importante de la lesión renal aguda en la sepsis. Riñón Int. 2014;85:72–81.

14. Cunningham PN, Dyanov HM, Park P, Wang J, Newell KA, Quigg RJ. La insuficiencia renal aguda en la endotoxemia es causada por el TNF que actúa directamente sobre el receptor de TNF-1 en el riñón. J Immunol. 2002;168:5817–23.

15. Han S, Lee SJ, Kim KE, Lee HS, Oh N, Park I, et al. Mejora de la sepsis por la protección vascular inducida por la activación de TIE2. Sci Transl Med. 2016;8:335ra55.

16. Parij SM. El eje de señalización Angiopoietin-Tie2 en la inflamación sistémica. J Am Soc Nephrol JASN. 2017;28:1973–82.

17. Wei Y, Tejera P, Wang Z, Zhang R, Chen F, Su L, et al. Una variante genética sin sentido en LRRC16A/CARMIL1 mejora la supervivencia del síndrome de dificultad respiratoria aguda al atenuar la disminución del recuento de plaquetas. Am J Respir Crit Care Med. 2017;195:1353–61.

18. Trinder M, Genga KR, Kong HJ, Blauw LL, Lo C, Li X, et al. La proteína de transferencia de éster de colesterol influye en los niveles de lipoproteínas de alta densidad y la supervivencia en la 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. Angiopoyetina plasmática-2 como marcador causal potencial en el desarrollo de ARDS asociado a sepsis: evidencia de aleatorización mendeliana y análisis de mediación. Medicina de Cuidados Intensivos 2018;44:1849–58.

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

Christie JD, et al. Subfenotipos de lesión renal aguda basados ​​en

trayectoria de la creatinina identificar a los pacientes con mayor riesgo de muerte. Crit Care Lond Engl. 2016;20:372.

21. Red de ensayos clínicos del síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, Matthay MA, Brower RG, Carson S, Douglas IS, Eisner M, et al. Ensayo clínico aleatorizado y controlado con placebo de un aerosol₂-agonista para el tratamiento de la lesión pulmonar aguda. Am J Respir Crit Care Med. 2011;184:561–8.

22. Red de ensayos clínicos del síndrome de dificultad respiratoria aguda (Ards) del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, Wheeler AP, Bernard GR, Thompson BT, Schoenfeld D, Wiedemann HP, et al. Catéter de arteria pulmonar versus catéter venoso central para guiar el tratamiento de la lesión pulmonar aguda. N Engl J Med 2006;354:2213–2224.

23. Rice TW, Wheeler AP, Thompson BT, de Boisblanc BP, Steingrub J, Rock P, et al. Suplementos enterales de ácidos grasos omega-3, ácido gamma-linolénico y antioxidantes en la lesión pulmonar aguda. JAMA. 2011;306:1574–81.

24. Gong MN, Zhou W, Williams PL, Thompson BT, Pothier L, Christiani DC. Polimorfismos en el gen de la lectina de unión a manosa-2 y síndrome de dificultad respiratoria aguda. Crit Care Med. 2007;35:48–56.

25. Liu KD, Glidden DV, Eisner MD, Parsons PE, Ware LB, Wheeler A, et al. Valor predictivo y patogénico de los biomarcadores plasmáticos de lesión renal aguda en pacientes con lesión pulmonar aguda. Crit Care Med. 2007;35:2755–61.

26. Liu KL, Lee KT, Chang CH, Chen YC, Lin SM, Chu PH. La trombomodulina y la angiopoyetina plasmáticas elevadas-2 predicen el desarrollo de lesión renal aguda en pacientes con infarto agudo de miocardio. Crit Care Lond Engl. 2014;18:R100.

27. Siew ED, Matheny ME, Ikizler TA, Lewis JB, Miller RA, Waitman LR, et al. Los sustitutos comúnmente utilizados para la función renal basal afectan la clasificación y el pronóstico de la lesión renal aguda. Riñón Int. 2010;77:536–42.

28. Howie BN, Donnelly P, Marchini J. Un método de imputación de genotipo flexible y preciso para la próxima generación de estudios de asociación de todo el genoma. PLoS Genet. 2009;5:e1000529.

29. Marchini J, Howie B. Imputación del genotipo para estudios de asociación del genoma completo. Nat Rev. Genet. 2010;11:499–511.

30. Lee PH, Bergen SE, Perlis RH, Sullivan PF, Sklar P, Smoller JW, et al. Modificadores y análisis específicos de subtipos en estudios de asociación del genoma completo: un marco de probabilidad. Hum Hered. 2011;72:10–20.

31. Bhatraju P, Hsu C, Mukherjee P, Glavan BJ, Burt A, Mikacenic C, et al. Asociaciones entre polimorfismos de un solo nucleótido en la vía FAS y lesión renal aguda. Crit Care Lond Engl. 2015;19:368.

32. Yeboah J, Delaney JA, Nance R, McClelland RL, Polak JF, Sibley CT, et al. Mediación de los efectos de los factores de riesgo cardiovascular a través de la enfermedad vascular subclínica: el estudio multiétnico de la aterosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2014;34:1778–83.

33. Kosuke Imai, Luke Keele, Teppei Yamamoto. Análisis de Identificación, Inferencia y Sensibilidad para Efectos de Mediación Causal. JSTOR. 2010; 25: 51–71.

34. Skol AD, Scott LJ, Abecasis GR, Boehnke M. El análisis conjunto es más eficiente que el análisis basado en la replicación para estudios de asociación de todo el genoma en dos etapas. Nat Genet. 2006;38:209–13.

35. Higgins SJ, Purcell LA, Silver KL, Tran V, Crowley V, Hawkes M, et al. La desregulación de la angiopoyetina-1 juega un papel mecánico en la patogénesis de la malaria cerebral. Sci Transl Med. 2016;8:358ra128.

36. Pulvers JN, Journiac N, Arai Y, Nardelli J. MCPH1: una ventana al desarrollo y la evolución del cerebro. Neurociencias de células frontales. 2015 [citado el 19 de marzo de 2019];9.

37. Lieb W, Chen MH, Larson MG, Safa R, Teumer A, Baumeister SE, et al. Estudio de asociación del genoma completo para factores de crecimiento endotelial. Circ Cardiovasc Genet. 2015;8:389–97.

38. Meyer NJ, Li M, Feng R, Bradfield J, Gallop R, Bellamy S, et al. La variante genética ANGPT2 está asociada con una lesión pulmonar aguda asociada a un traumatismo y una proporción de isoformas de angiopoyetina -2 plasmática alterada. 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. Angiopoietin/Tie2 El desequilibrio se asocia con lesión renal aguda después de una cirugía cardíaca asistida por derivación cardiopulmonar. Más uno. 2015;10:e0136205.

40. Robinson-Cohen C, Katz R, Price BL, Harju-Baker S, Mikacenic C, Himmelfarb J, et al. Asociación de marcadores de disregulación endotelial Ang1 y Ang2 con daño renal agudo en pacientes críticos. Crit Care Lond Engl. 2016;20:207.

41. David S, Park JK, van Meurs M, Zijlstra JG, Koenecke C, Schrimpf C, et al. La administración aguda de angiopoyetina recombinante-1 mejora los síndromes de disfunción multiorgánica y mejora la supervivencia en la sepsis murina. citocina. 2011;55:251–9.

42. Kümpers P, Hafer C, David S, Hecker H, Lukasz A, Fliser D, et al. Angiopoyetina-2 en pacientes que requieren terapia de reemplazo renal en la UCI: relación con la lesión renal aguda, el síndrome de disfunción orgánica múltiple y el resultado. Medicina de Cuidados Intensivos 2010;36:462–70.

43. Yuan HT, Khankin EV, Karumanchi SA, Parikh SM. La angiopoyetina 2 es un agonista/antagonista parcial de la señalización de Tie2 en el endotelio. Mol Cell Biol. 2009; 29:2011–22.

44. Kim DH, Jung YJ, Lee AS, Lee S, Kang KP, Lee TH, et al. La COMP-angiopoyetina- 1 disminuye la lesión renal aguda inducida por lipopolisacáridos. Riñón Int. 2009;76:1180–91.

45. Felcht M, Luck R, Schering A, Seidel P, Srivastava K, Hu J, et al. La angiopoyetina- 2 regula diferencialmente la angiogénesis a través de la señalización de TIE2 e integrina. J Clin Invest. 2012;122:1991–2005.

46. ​​Fiedler U, Reiss Y, Scharpfenecker M, Grunow V, Koidl S, Thurston G, et al. La angiopoyetina-2 sensibiliza las células endoteliales al TNF-alfa y tiene un papel crucial en la inducción de la inflamación. Nat Med. 2006;12:235–9.

47. Higgins SJ, De Ceunynck K, Kellum JA, Chen X, Gu X, Chaudhry SA, et al. Tie2 protege la vasculatura contra la formación de trombos en la inflamación sistémica. J Clin Invest. 2018;128:1471–84.

48. Zacho J, Tybjaerg-Hansen A, Jensen JS, Grande P, Sillesen H, Nordestgaard BG. Proteína C reactiva genéticamente elevada y enfermedad vascular isquémica. N Engl J Med. 2008;359:1897–908.

Colaboración de factores de riesgo emergentes; Kaptoge S, Di Angelantonio E, Lowe G, Pepys MB, Thompson SG, Collins R, Danesh J. Concentración de proteína C reactiva y riesgo de enfermedad coronaria, accidente cerebrovascular y mortalidad: metanálisis de un participante individual. Lanceta. 2010;375(9709):132-40