Drugi del Razlike v urinskem proteomu pri sladkorni bolezni psov s prisotnostjo mikroalbuminurije in brez nje
May 26, 2023
Rezultati
Končno je bilo v proteomsko analizo vključenih sedem normoalbuminuričnih psov z diabetesom mellitusom DM I, sedem diabetičnih psov z mikroalbuminurijo DM II in sedem zdravih psov v kontrolni skupini. Psi s sladkorno boleznijo so bili diagnosticirani na podlagi klinično-patoloških spremenljivk. Vsi so izpolnjevali merila za diabetes mellitus: raven glukoze v krvi na tešče večja ali enaka 11 mmol/L (200 mg/dL) in glukozurija. Mikroalbuminurija je bila opredeljena kot razmerje med albuminom in kreatininom v urinu, večje ali enako 0,1 in manjše ali enako 0,3 [18–20]. Nobeden od psov ni imel znakov kronične ledvične bolezni (sistolični krvni tlak, serumski kreatinin in razmerje med beljakovinami in kreatininom v urinu v fiziološkem območju). Klinične značilnosti študijskih skupin so prikazane v tabeli 1 in dodatni tabeli S1.
Kliknite tukaj, če želite pridobiti ugodnosti Cistanche
Naša študija je razkrila 286 pogostih beljakovinskih madežev na 2D gelih iz dveh skupin diabetikov in kontrolne skupine. Od teh proteinov je 11 pokazalo statistično značilne različne izraze (p Manjši ali enak 0.05), zato so bili izrezani iz elektroforetskega gela. Od teh 11 beljakovin v urinu jih je bilo pet pozitivno identificiranih z MALDI-TOF MS. Pet proteinov, ki jih je MALDI-TOF pozitivno identificiral, je bilo izrezanih iz enega reprezentativnega gela vsake skupine. Izrezi so se ujemali drug z drugim. Tabela 2 vsebuje seznam pozitivno identificiranih proteinov, skupaj z njihovimi imeni, geni in osnovnimi pristopnimi številkami UniProt. S programom Delta2D je bil eden od petih proteinov: Zinc Finger Protein 2 določen za uravnavanje samo v skupini diabetičnih psov z mikroalbuminurijo, medtem ko je bila skupina normoalbuminuričnih diabetičnih psov na enaki ravni kot kontrolna skupina. Štiri od petih ugotovljenih beljakovin v urinu (glutaredoksin-3, haptoglobin, protein 1A, ki vsebuje domeno C2HC z cinkovim prstom, glutation S-transferaza Mu 1, so bile dodeljene uravnanim v dveh skupinah sladkornih bolnikov (tabela 2, slika 1). Slika 1 prikazuje reprezentativne dvodimenzionalne gelske lise za elektroforezo značilno (p Manj kot ali enako 0.05) različno izraženih proteinov v kontrolni skupini v primerjavi s skupinami s sladkorno boleznijo. Slika 2 prikazuje združeno sliko kondenziranih elektroforetskih gelov iz Razmerje – količnik skupinskih sredstev relativnih volumnov madežev: volumen danega madeža v kontrolni skupini je imenovalec parametra razmerja (Rt > 1,5 čezmerna ekspresija, Rt < 0,67 supresija). Za nadaljnjo oceno petih diferencialnih proteinov, smo jih s programom Panther dodelili ustreznemu biološkemu procesu.
Diskusija
Urin pri sladkorni bolezni je lahko dostopen vir beljakovin in je bil predhodno raziskan na človeških bolnikih in živalskih modelih na številne načine, tudi z uporabo proteomskih pristopov. Kolikor nam je znano, ni študije o proteomski analizi urina diabetičnih psov. Naš prvi cilj je bil ugotoviti, ali se beljakovinski profil sladkornega urina pri psih razlikuje od normoalbuminurije, mikroalbuminurije in zdravih oseb.
Ta študija je pokazala spremembe, ki se pojavljajo v proteomu urina pri diabetes mellitusu.
Identificirali smo pet različno izraženih beljakovin v urinu pri psih s sladkorno boleznijo: glutation S-transferazo Mu 1, protein 1A, ki vsebuje domeno C2HC cinkovega prsta, haptoglobin, glutaredoksin-3 in protein cinkovega prsta 2. Vsi ti proteini so bili pri sladkornih bolnikih povečani urin. Edina povečana beljakovina samo pri psih z mikroalbuminurijo je bila beljakovina cinkovega prsta 2. Lahko bi razmislili o povezavi te beljakovine z napredovanjem bolezni.
Domneva se, da ima avtoimunski proces potencialno pomembno vlogo v etiopatologiji sladkorne bolezni pri psih, zato smo ga opazili v naši prejšnji študiji pri diabetičnem solznem filmu [10] z identifikacijo beljakovin, povezanih z vnetjem. V tej študiji smo raziskovali urin in na podlagi rezultata bi lahko to domnevo tudi potrdili. Opazili smo povečano regulacijo več vnetnih povzročiteljev v vzorcih urina, izoliranih pri psih s sladkorno boleznijo.
Glutation S-transferaza Mu 1 GSTM1 je glavni celični antioksidant, ki ščiti pred strupenimi snovmi iz okolja ter poškodbami celic, ki jih povzročajo ROS (reaktivne vrste kisika). N-acetilcistein, prekurzorska molekula za biosintezo GSH, zmanjša resnost sladkorne bolezni v modelu sladkorne bolezni, povzročene z aloksanom [21], čezmerna ekspresija glutamat cistein ligaze, encima, ki sodeluje pri stopnji omejevanja hitrosti sinteze GSH, ščiti otočke trebušne slinavke pred oksidativnim stresom [21]. 22]. GSH razstruplja ROS, zmanjšuje perokside in razstruplja več spojin s konjugacijo glutation-s-transferaze (GST) [21]. V naši študiji smo opazili povečano regulacijo glutation S-transferaze Mu 1 v obeh skupinah sladkornih bolnikov. Ta rezultat kaže, da bi GSTM1 lahko prispeval k razvoju bolnikov s sladkorno boleznijo. Predvidevamo, da je čezmerna ekspresija GSTM1 v diabetičnem urinu pozitivna, obrambna reakcija. Izvesti bi bilo treba nadaljnje študije pasjega urina pri sladkorni bolezni, ki bi vključevale večje skupine bolnikov, da bi preverili izražanje tega proteina pri bolnikih s proteinurijo.
Haptoglobin (Hp) je plazemski glikoprotein, ki ga sintetizirajo hepatociti in se izloča kot odziv na vnetje in okužbo [23]. Glavna vloga Hp je, da veže prosti hemoglobin (Hb), ki se sprošča med intravaskularnim uničenjem eritrocitov [24], in tvori kompleks Hp–Hb ter s tem preprečuje oksidativni stres na ožilju. Klinične študije so pokazale, da je polimorfizem Hp dejavnik tveganja za razvoj srčno-žilnih bolezni in neodvisen napovedovalec srčno-žilnih izidov pri teh bolnikih [25]. Obstajata dva pogosta alela za Hp (1 in 2) in s tem trije pogosti genotipi Hp: Hp 1-1, Hp 2-1 in Hp 2-2. Antioksidativna zaščita, ki jo zagotavlja Hp, je odvisna od genotipa; beljakovina, ki jo kodira Hp 1-1, zagotavlja boljšo antioksidativno zaščito v primerjavi s tisto, ki jo kodira Hp 2-2. Ena študija je pokazala, da je pri diabetičnih posameznikih s Hp 2-2 večja verjetnost, da bodo razvili nefropatijo, retinopatijo in srčno-žilne bolezni kot pri tistih z genotipoma Hp 2-1 ali Hp 1-1 [26]. Potencialni mehanizem, s katerim lahko genotip Hp2-2 povzroči povečano tveganje za vaskularne zaplete, je zvišan oksidativni stres in/ali vnetje. Zato lahko zmanjšanje oksidativnega stresa pri bolnikih s sladkorno boleznijo z antioksidativnimi dodatki pomaga zmanjšati tveganje za srčno-žilne dogodke [27]. V naši študiji je bil haptoglobin identificiran kot uravnan protein v urinu v dveh skupinah s sladkorno boleznijo. Predvidevamo, da je prekomerna ekspresija tega proteina lahko povezana z intravaskularnim uničenjem pri diabetičnih psih. Ugotoviti je treba, ali je haptoglobin povezan s povečanim tveganjem za razvoj diabetične nefropatije pri večji skupini psov na različnih stopnjah diabetične nefropatije.
Cistanche dodatki in izvleček Cistanche
Glutaredoksin-3. Glutaredoksini izkoriščajo redukcijsko moč glutationa za vzdrževanje in uravnavanje celičnega redoks stanja in od redoks odvisnih signalnih poti, na primer s kataliziranjem reverzibilne S-glutationilacije proteina. Zaradi splošnega pomena teh procesov so bili glutaredoksini vključeni v različna fiziološka stanja in stanja, povezana z boleznijo, kot so imunska obramba, hipertrofija srca, hipoksija-reoksigenacija, nevrodegeneracija in razvoj raka, napredovanje ter zdravljenje pri ljudeh in živalskih modelih. [28]. Natančna vloga glutaredoksina -3 še vedno ni jasna.
Protein cinkovega prsta 2. Protein cinkovega prsta ZIC2 je kodiran z genom ZIC2 in lahko interagira z DNA in proteini [29] Opombe genske ontologije (GO), povezane z genom ZIC2, vključujejo aktivnost transkripcijskega faktorja, ki veže DNA, in vezavo kromatinske DNA [30] . Ti proteini so vključeni v regulacijo več korakov metabolizma RNA, vključno s spajanjem mRNA, poliadenilacijo, transportom, prevajanjem in razpadom. Več proteinov cinkovega prsta je ključnega pomena za številne vidike imunske regulacije z usmerjanjem mRNA za razgradnjo in modulacijo signalnih poti [31]. Primanjkuje informacij o Zinc Finger Protein 2 pri diabetes mellitusu. Zanimivo je, da smo v naši študiji opazili prekomerno izražanje tega proteina v mikroalbuminurnem urinu. Vsekakor je vredno razširiti študijo in analizirati prispevek Zinc Finger Proteina 2 v patofiziologiji diabetesa mellitusa.
Standardizirana Cistanche
Sklepi
Če povzamemo, kolikor nam je znano, je ta študija prva, ki preučuje urinski proteom psov z diabetesom mellitusom. Zdi se, da so določeni specifični proteini izraženi v urinu in te markerje je mogoče povezati s patologijo diabetesa mellitusa. Naša študija podpira trenutni pogled na diabetične zaplete kot na bolezen, pri kateri imajo vnetje, oksidativni stres in oslabljeno celično redoks stanje ključno vlogo, zaradi česar so ti procesi tarča za morebitno prihodnje zdravljenje. Zaradi omejitev te pilotne študije je treba izvesti nadaljnje preiskave pasjega urina pri diabetes mellitusu, ki vključujejo večje skupine bolnikov, da se preveri njihov pomen pri diagnozi in prognozi bolezni.
Cistanche tablete
Reference
18. Whittemore, JC; Gill, VL; Jensen, WA; Radecki, SV; Lappin, MR Ocena povezave med mikroalbuminurijo in razmerjem albumin-kreatinin v urinu in sistemsko boleznijo pri psih. J. Am. vet. Med. Izr. 2006, 229, 958–963.
19. Gentilini, F.; Dondi, F.; Mastrorilli, C.; Giunti, M.; Calzolari, C.; Gandini, G.; Mancini, D.; Bergamini, PF Validacija človeškega imunoturbidimetričnega testa za merjenje pasjega albumina v urinu in cerebrospinalni tekočini. J. Vet. Diagn. Raziskati. 2005, 17, 179–183.
20. Nabity, MB; Boggess, MM; Kashtan, CE; Lees, GE. Dnevne spremembe beljakovin v urinu: razmerje kreatinina pri psicah s stabilno glomerularno proteinurijo, ki jo povzroča X-vezana dedna nefropatija. J. Vet. Pripravnik. Med. 2007, 21, 425–430.
22. Bekris, LM; Shephard, C.; Peterson, M.; Hoehna, J.; Yserloo, BV; Rutledge, E.; Farin, F.; Kavanagh, TJ; Lernmark, A. Polimorfizmi glutation-transferaze M1 in T1 in povezave s starostjo ob nastopu sladkorne bolezni tipa 1. Avtoimunost 2005, 38, 567–575.
22. Tran, POT; Parker, SM; LeRoy, E.; Franklin, CC; Kavanagh, TJ; Zhang, T.; Zhou, H.; Vliet, P.; Oseid, E.; Harmon, JS; et al. Adenovirusna čezmerna ekspresija katalitične podenote glutamilcistein ligaze ščiti otočke trebušne slinavke pred oksidativnim stresom. J. Biol. Chem. 2004, 279, 53988–53993.
23. Raynes, JG; Eagling, S.; McAdam, KP Sinteza beljakovin v akutni fazi v celicah človeškega hepatoma: diferencialna regulacija serumskega amiloida A (SAA) in haptoglobina z interlevkinom-1 in interlevkinom-6. Clin. Exp. Immunol. 1991, 83, 488–491.
24. Murray, RK; Connell, GE; Pert, JH Vloga haptoglobina pri očistku in porazdelitvi ekstrakorpuskularnega hemoglobina. Kri 1961, 17, 45–53.
25. Levy, AP; Hochberg, I.; Jablonski, K.; Resnick, HE; Lee, ET; Najboljši, L.; Howard, BV Strong Heart Study Fenotip haptoglobina je neodvisen dejavnik tveganja za srčno-žilne bolezni pri posameznikih s sladkorno boleznijo: The Strong Heart Study. J. Am. Coll. kardiol. 2002, 40, 1984–1990.
26. Nakhoul, FM; Miller-Lotan, R.; Awaad, H.; Asleh, R.; Levy, hipoteza AP-Haptoglobinski genotip in diabetična nefropatija. Nat. Clin. Prakt. Nefrol. 2007, 3, 339–344.
27. Seferovi´c, JP; Ašanin, M.; Seferovi´c, PM Haptoglobin in genotipi haptoglobina pri sladkorni bolezni: srebrna krogla za identifikacijo bolnikov, ki se odzivajo na antioksidantno terapijo? EUR. J. Prejšnji kardiol. 2018, 25, 1498–1501.
28. Lillig, CH; Berndt, C.; Holmgren, A. Sistemi glutaredoksina. Biochim. Biophys. Acta Gen. Subj. 2008, 1780, 1304–1317.
29. Aruga, J.; Hatayama, M. Primerjalna genomika genov družine Zic. V družini Zic: evolucija, razvoj in bolezen; Aruga, J., ur.; Napredek v eksperimentalni medicini in biologiji; Springer: Singapur, 2018; str. 3–26; ISBN 978-981-10-7311-3.
30. Zic2 spodbuja rast tumorja in metastaze prek PAK4 pri hepatocelularnem karcinomu—ScienceDirect.
31. Fu, M.; Blackshear, PJ Proteini, ki vežejo RNK v imunski regulaciji: Poudarek na proteinih cinkovega prsta CCCH. Nat. Rev. Immunol. 2017, 17, 130–143.
Dagmara Winiarczyk 1, Mateusz Winiarczyk 2, Katarzyna Michalak 3, Stanisław Winiarczyk 3 in Łukasz Adaszek 3
1 Oddelek za notranje bolezni malih živali, Univerza znanosti o življenju v Lublinu, 20-400 Lublin, Poljska
2 Department of Vitreoretinal Surgery, Medical University of Lublin, 20-059 Lublin, Poland; winiarm86@gmail.com
3 Oddelek za epizootiologijo, Univerza znanosti o življenju v Lublinu, 20-400 Lublin, Poljska; artica@wp.pl (KM); genp53@interia.pl (JZ); ukaszek0@wp.pl (Ł.A.)
