Lipidòmica: nova visió de la malaltia renal
Mar 25, 2022
Contacte: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Correu electrònic:audrey.hu@wecistanche.com
Ying-Yong Zhao, Nosratola D. Vaziri, Rui-Chao Lin
Resum
A causa de la incidència de diabetis tipus-2 i hipertensió, cròniquesronyóLa malaltia (ERC) s'ha convertit en un problema de salut pública important a tot el món. La CKD provoca una mort prematura per malaltia cardiovascular accelerada i diverses altres complicacions. La detecció precoç, el seguiment acurat de la funció renal i la resposta a la intervenció terapèutica són fonamentals per a la prevenció de la progressió de la ERC i les seves complicacions. Malauradament, els biomarcadors tradicionals de la funció renal són insuficientment sensibles o específics per detectar les primeres etapes de la malaltia quan la intervenció terapèutica és més eficaç. Per tant, biomarcadors més sensibles deronyómalaltiasón necessaris per al diagnòstic precoç, el seguiment i el tractament eficaç. La CKD provoca canvis profunds en el metabolisme dels lípids i les lipoproteïnes que, al seu torn, contribueixen a la progressió de la CKD i les seves complicacions cardiovasculars. Els lípids i els metabòlits derivats dels lípids tenen papers diversos i de gran importància en l'estructura i funció de les cèl·lules, teixits i biofluids. La lipidòmica és una branca de la metabolòmica, que engloba l'estudi global dels lípids i la seva funció biològica en la salut i la malaltia, inclosa la identificació de biomarcadors per al diagnòstic, pronòstic, prevenció i resposta terapèutica per a diverses malalties. Aquesta revisió resumeix els desenvolupaments recents en lipidòmica i la seva aplicació a diversosronyómalaltiesincloent glomerulonefritis crònica, nefropatia IgA, insuficiència renal crònica, carcinoma de cèl·lules renals, nefropatia diabètica i insuficiència renal aguda en la investigació clínica i experimental. S'aborden les tecnologies analítiques, l'anàlisi de dades, així com els biomarcadors metabòlics coneguts actualment de les malalties renals. Es discuteixen les perspectives futures i les limitacions potencials de la lipidòma.
Cistanche deserticola prevéronyómalaltia, feu clic aquí per obtenir la mostra
1. INTRODUCCIÓ
A causa de la incidència de diabetis tipus-2 i hipertensió, cròniquesronyómalaltia(CKD) ha emergit com un problema de salut pública important a tot el món. La CKD provoca discapacitat i mort prematura per malaltia cardiovascular accelerada i les seves complicacions associades [1]. Nombroses condicions patològiques inclouen trastorns genètics, metabòlics, tòxics, immunològics, infecciosos, hemodinàmics, mecànics i altres que condueixen al desenvolupament i progressió deronyómalaltia. La detecció precoç, el seguiment acurat de la funció renal i la resposta a la intervenció terapèutica són fonamentals per al diagnòstic oportú i la prevenció de la progressió de la ERC i les seves complicacions. Malauradament, els marcadors tradicionals de la funció renal són insuficientment sensibles o específics per detectar l'ERC i les seves complicacions cardiovasculars o altres en una fase primerenca quan la intervenció terapèutica és més eficaç. Per exemple, els biomarcadors més utilitzats, és a dir, la creatinina sèrica i la depuració de la urea i la creatinina, estan molt influenciats per factors independents de la funció i l'estructura intrínseques del ronyó. En aquest context, la massa muscular afecta significativament la creatinina, la ingesta de proteïnes i la modulació de l'equilibri de líquids de la urea, i l'ús d'inhibidors de l'enzim convertidor d'angiotensina o bloquejadors del receptor d'angiotensina, així com la ingesta de proteïnes dietàries, afecta l'eliminació de la creatinina. Per tant, és necessari desenvolupar biomarcadors sensibles i específics per a la detecció precoç de la malaltia renal i el seguiment de la seva progressió i resposta a la intervenció terapèutica. La visió de les diferències dinàmiques en la regulació, la interacció i la funció genètica, proteïna i metabòlica en malalties renals podria identificar nous biomarcadors diagnòstics i pronòstics i objectius terapèutics [2–4].
La CKD produeix canvis profunds en el metabolisme dels lípids i les lipoproteïnes [5–7]. Els trastorns lipídics associats, al seu torn, contribueixen a la progressió de la CKD i les seves complicacions cardiovasculars i altres [8-10]. La lipidòmica, l'estudi global dels lípids dins de cèl·lules, teixits i biofluids, implica l'anàlisi d'espècies de lípids i la seva abundància per dilucidar la funció biològica, la localització subcel·lular i la distribució dels teixits. Els lípids de petit pes molecular com els àcids grassos, els glicerolípids, els glicerofosfolípids (GP) i els esfingolípids compleixen funcions diverses i complexes en la salut i la malaltia. Juguen un paper important en la regulació de la normalitatronyófunció i la patogènesi deronyómalaltia. Estudis anteriors han demostrat un augment significatiu de l'expressió de la ciclooxigenasa glomerular-1 o -2 en models de glomerulonefritis en pacients hospitalitzats i animals [11-13] i la regulació a l'alça de l'expressió de la ciclooxigenasa glomerular-2 en models de lupus hospitalitzats i animals. nefritis [13,14]. S'ha demostrat que la inhibició de la ciclooxigenasa millora la nefritis de Heymann passiva i la nefritis lúpica en animals d'experimentació [14–16]. Els leucotriens, associats amb lesions glomerulars inflamatòries i el producte lipoxigenasa (12-àcid hidroxieicosatetraenoic), van mediar l'angiotensina II i el factor de creixement transformador- - van induir l'expansió mesangial en la nefropatia diabètica (DN) [17]. 20-Els àcids hidroxieicosatetraenoic i epoxieicosatrienoic van estar implicats en diverses formes de lesió renal, inclosa la lesió renal en la síndrome metabòlica [18–20] i s'ha demostrat que les ceramides tenen un paper en la patogènesi de la lesió renal aguda. En conjunt, hi ha proves creixents que recolzen el paper dels lípids i metabòlits derivats dels lípids en la patogènesi de la malaltia renal. Així, l'anàlisi dels mediadors lipídics clau ha sorgit com una eina important en el diagnòstic, el pronòstic i el tractament de la malaltia renal.
Aquest article repassa els avenços recents en l'ús de la lipidòmica per dilucidar la patogènesi i el potencialtractament deronyómalaltia.
2. MALALTIA DE RONYÓ
La biologia de sistemes permet l'anàlisi puntual de les xarxes reguladores i biològiques en el metabolisme cel·lular [21–23]. La caracterització integral de les malalties renals podria proporcionar informació important i integradora per caracteritzar millor les relacions moleculars subjacents a aquesta fisiopatologia per tal de desenvolupar marcadors més fiables i específics per al diagnòstic, el pronòstic, la prevenció i la resposta terapèutica [2,24]. El creixement de la biologia de sistemes i el desenvolupament de noves eines experimentals i computacionals han permès la connexió de mecanismes reguladors gen-cèl·lula-òrgan a múltiples nivells per integrar la biologia molecular i cel·lular deronyóestructura i funció [25–29]. Els lípids tenen funcions diverses i importants en els sistemes biològics, com ara l'estructura de la bicapa de membrana, l'emmagatzematge d'energia, la transducció del senyal i també proporcionen suport funcional per a les proteïnes de membrana i les seves interaccions [30]. Per exemple, l'àcid araquidònic és el precursor dels eicosanoides, que actuen com a molècules de senyalització mitjançant receptors específics que condueixen a processos inflamatoris [31]. Els triacilglicèrids serveixen com a emmagatzematge d'energia cel·lular i tenen un paper important en el metabolisme i la malaltia [32]. Algunes espècies de lípids, és a dir, les lisofosfatidilcolines (LPC), les glicerofosfoetanolamines (PE), les fosfatidilcolines (PC) i els glicerofosfoinositols (PI), semblen ser potencials.ronyómarcadors de malaltia [33]. Aquí, oferim una visió general de l'enfocament lipidòmicronyómalaltia.
benefici de cistanche: tractament de malalties renals
3.LÍPIDS I LIPIDÒMICA
3.1.Definició, classificació i funció biològica dels lípids
Els lípids, els components fonamentals de les membranes biològiques, són una classe de molècules estructuralment i funcionalment diversa. Segons la biosíntesi i l'estructura química, els lípids es defineixen com a hidròfobs o amfifílics. Els lípids amfifílics existeixen en vesícules, membranes o liposomes en un ambient aquós. Els lípids biològics originen dos tipus diferents de subunitats bioquímiques: els grups isoprè i cetoacil [34]. A partir d'aquesta definició, els lípids es poden dividir en vuit categories: àcids grassos, glicerolípids, esfingolípids, GP, sacarolípids, lípids esterolics, lípids prenols i policètids (Fig. 1) [34]. Els àcids grassos i els glicerolípids tenen estructures relativament simples. Els àcids grassos són una de les classes de lípids i components bàsics més importants de tots els lípids. Els àcids grassos tenen cadenes de carboni lineals saturats o insaturats amb longituds de 4-24 àtoms de carboni i 0-6 enllaços dobles. Els àcids grassos són precursors de diversos lípids bioactius. Els eicosanoides inclouen leucotriens, prostaglandines i tromboxans que tenen un paper important en el desenvolupament de processos inflamatoris [35]. Els glicerolípids es componen de glicerols mono-, di- i tri-substituïts que difereixen en contingut d'àcids grassos esterificats als grups hidroxil de la columna vertebral del glicerol [36]. Diversos estudis han demostrat que la síntesi i el catabolisme de triglicèrids alterats tenen un paper important en l'aparició i desenvolupament de moltes malalties [37,38]. Els lípids d'esterol, inclòs el colesterol i els seus derivats compostos per una estructura central de quatre anells fusionats, són components importants dels lípids de membrana. Els lípids esterols tenen diferents funcions biològiques, com ara la funció reguladora de la senyalització cel·lular i la modulació del líquid cel·lular [39].
Els GP, també coneguts com a fosfolípids, són de naturalesa omnipresent, són components importants de les bicapas lipídiques i estan implicats en la senyalització i el metabolisme cel·lular. En funció de la naturalesa del grup del cap polar a la posició sn-3 de la columna vertebral de glicerol en eucariotes i eubacteris o la posició sn-1 en el cas dels arqueobacteris [40], GP es pot subdividir en diferents classes que inclouen glicerofosfocolines, àcids glicerofosfatídics, glicerofosfoglicerols (PG), glicerofosfoserines (PS), PE i PI. El teixit cerebral conté G relativament alt, i les alteracions de la seva composició s'han implicat en trastorns neurològics [41]. Alguns GP com LPC, PC, PE i PI s'han identificat com a biomarcadors potencials de càncer, ronyó i malalties cardiovasculars [33,42,43]. Els esfingolípids consisteixen en una família complexa de compostos composta per una columna vertebral bàsica d'1,3- dihidroxil, 2-amino alcà o alquen (base esfingoide). L'esfingomielina (SM) i l'esfingosina són dos esfingolípids importants compostos per un grup principal de fosforilcolina i àcids grassos units a un grup 1-hidroxil i 2-amino de la cadena esfingoide, respectivament. Estudis anteriors han demostrat que les ceramides, que pertanyen als derivats N-acils de l'esfingosina, s'associen amb la CKD [44].
3.2.Lipidòmica
Tot i que una subfracció del metaboloma, la seva complexitat d'espècies de lípids, les seves diferents propietats químiques i una important activitat biològica han fet del lipidome el focus d'investigació considerable. La metabolòmica es defineix com "la mesura quantitativa de la resposta metabòlica multiparamètrica dinàmica dels sistemes vius a estímuls fisiopatològics o modificacions genètiques" [45,46]. La metabolòmica és una anàlisi quantitativa no dirigida de biofluids i teixits per a metabòlits endògens de baixa massa molecular. La lipidòmica, com a branca de la metabolòmica, va ser introduïda per primera vegada per Han i Gross el 2003 [47]. La lipidòmica s'ha definit com "la caracterització completa de les espècies moleculars de lípids i dels seus papers biològics en l'expressió de proteïnes implicades en el metabolisme i la funció dels lípids, inclosa la regulació gènica" [48]. La lipidòmica representa un canvi de l'estudi de lípids individuals a l'examen de metabòlits globals de lípids en un context integrat en sistemes per entendre millor el seu paper en els processos fisiopatològics. En els darrers 10 anys, la lipidòmica ha sorgit com un nou camp en biologia de sistemes i ha augmentat l'interès en el diagnòstic de malalties i el descobriment de biomarcadors (obesitat, diabetis, malalties cardiovasculars, malaltia d'Alzheimer, càncer de pàncrees, etc.), el descobriment i desenvolupament farmacèutic, humans. investigació sobre aliments i nutrició [49–55]. Aquest potent enfocament pot revelar característiques metabòliques úniques d'esdeveniments normals, patològics o específics del tractament. Recentment, s'ha publicat un nombre augmentat d'estudis i revisions lipidòmiques utilitzant espectrometria de masses (MS), ressonància magnètica nuclear (RMN) i altres modalitats espectroscòpiques [56–61]. Les tecnologies de separació, la cromatografia de gasos (GC), la cromatografia líquida (LC), la cromatografia de fluids supercrítics i l'electroforesi capil·lar, són crítiques per a l'examen lipidòmic de mostres complexes [62]. Per obtenir informació sobre ions moleculars estructurals, primer s'utilitza MS d'energia de col·lisió baixa seguida de condicions MS2 d'energia de col·lisió més alta per obtenir ions fragmentats. Normalment es selecciona l'ió precursor i es controla la fragmentació mitjançant espectrometria de masses en tàndem (MS/MS). Aquest enfocament proporciona una major informació estructural i detecció d'espècies de lípids individuals en mostres biològiques complexes. A més, la MS/MS s'ha utilitzat cada cop més per desenvolupar mètodes quantitatius per a la lipidòmica dirigida [63]. Aquest enfocament, però, requereix informació basada en un MS d'escaneig complet anterior. El 2005, Wrona et al.[64] va introduir la tècnica MSE en la qual dues funcions d'escaneig són simultànies per a la recollida de dades. MSE va proporcionar exploracions alternes paral·leles per a l'adquisició a baixa energia de col·lisió per a informació d'ions precursors (MS) o alta energia de col·lisió per a fragments de massa precisos d'escaneig complet, ions precursors i informació de pèrdua neutra (MSE). Aquest enfocament va proporcionar informació similar a la MS2 convencional (MS/MS) en una única prova analítica i informació estructural necessària per a la identificació de biomarcadors desconeguts en anàlisis no dirigides [65–70]
beneficis per a la salut del cistanche
3.3.Mètodes analítics per a lipidòmica
Els mètodes tradicionals d'anàlisi de lípids solen incloure l'extracció amb dissolvent de les mostres biològiques (sang, teixit, cèl·lula i organisme) seguida de la separació de lípids mitjançant cromatografia en capa fina, extracció en fase sòlida o LC en fase normal i separació de classes particulars. de lípids en espècies moleculars individuals mitjançant cromatografia líquida d'alt rendiment (HPLC): detector d'ultraviolats o detector de dispersió de llum evaporativa. Mitjançant aquests mètodes tradicionals, es poden analitzar espècies moleculars individuals de moltes classes de lípids [71]. Tot i que s'ha utilitzat GC per determinar el contingut d'àcids grassos dels diferents lípids pel mètode dels èsters metílics, aquest enfocament sol consumir molt de temps i implica hidròlisi i derivatització de la mostra. En general, l'anàlisi de lípids convencional requereix normalment una gran quantitat de mostra perquè hi ha moltes espècies biològicament actives en quantitats molt petites. A causa de la seva complexitat inherent, la preparació de la mostra pot implicar extraccions múltiples, de manera que redueix encara més la sensibilitat i la resolució. A més, aquests mètodes requereixen molta mà d'obra i sovint requereixen derivatització, limitant així el rendiment.
En canvi, l'anàlisi directa de mostres es pot utilitzar per a la lipidòmica de l'EM [72,73]. Les tecnologies de MS d'infusió directa tenen una bona reproductibilitat, precisió i alta sensibilitat i requereixen menys temps que els mètodes tradicionals. Normalment, la ionització amb electrospray en temps de vol quadripol (ESI-QTOF) i la ionització per desorció làser assistida per matriu (MALDI) són les fonts d'ions més utilitzades en l'anàlisi de MS d'infusió directa [74,75]. L'EM d'infusió directa és senzilla i ràpida. La seva principal limitació és la supressió d'ions, que dificulta la sensibilitat i la precisió quantitativa. Malauradament, aquest mètode no pot identificar lípids isobàrics i isòmers, les masses dels quals són idèntiques i sovint produeixen patrons de fragmentació similars. Tot i que la MS d'infusió directa és relativament limitada a l'hora de cercar compostos nous i desconeguts a partir de bases de dades de lípids, pot ser útil examinar vies bioquímiques en diverses malalties en el futur. S'han publicat revisions exhaustives d'ESI/MS d'infusió directa, ESI-QTOF/MS i MALDI/MS i les seves aplicacions en lipidòmica [74,75].
La MS es combina habitualment amb la LC per a la lipidòmica i s'han revisat estudis basats en LC-MS en lipidòmica [76]. Normalment, els avantatges de l'enfocament LC-MS són una bona reproductibilitat, precisió i alta sensibilitat per a la identificació de lípids coneguts o nous. Durant l'última dècada, l'HPLC-MS s'ha utilitzat àmpliament tant per a anàlisis dirigides com no dirigides en metabolòmica i lipidòmica mitjançant instruments de quadrupol únic, híbrids i d'alta resolució. Per al perfil global, les combinacions de cromatografia líquida d'ultra rendiment (UPLC) juntament amb QTOF/MS o TOF/MS de mobilitat iònica en tàndem són opcions populars [77–80]. Aquests proporcionen una anàlisi ràpida amb MS d'alta resolució. La UPLC utilitza partícules de mida inferior a -2 μm i opera a pressions més elevades (6000-15.000 psi), proporcionant així una alta resolució cromatogràfica en comparació amb l'HPLC convencional amb partícules de 5 μm [81]. L'augment de la resolució resulta de la millora de la relació senyal/soroll i una amplada de pic estreta en comparació amb l'HPLC convencional. Aquest enfocament és avantatjós per al perfil metabòlic perquè es pot detectar un nombre enorme de metabòlits a concentracions fisiològiques. Tot i que els lípids de diverses fonts biològiques es poden separar per UPLC-MS [82], els efectes de la matriu tenen una influència important en els perfils globals [83]. Malauradament, la sensibilitat normalment no és tan alta com la lipidòmica dirigida. A més, no es poden optimitzar les condicions experimentals de cada compost separat. Normalment, l'MS triple quadrupol s'utilitza per a anàlisis dirigides per UPLC-MS amb monitoratge selectiu d'ions. Els mètodes de lípids dirigits poden incloure esterols i eicosanoides com els àcids biliars i els esteroides [84,85]. Els mètodes basats en GC són adequats per a components volàtils i no es poden utilitzar per a la majoria de lípids. Curiosament, GC-MS és el mètode més utilitzat per a l'anàlisi d'àcids grassos lliures, àcids grassos esterificats i esteroides. Els àcids grassos lliures i els esteroides requereixen derivatització o sililació, mentre que els àcids grassos esterificats sovint s'analitzen com a èsters metílics [86]. La cromatografia de fluids supercrítics és una altra tècnica d'alta resolució que es pot utilitzar per a la separació de diversos lípids. La cromatografia de fluids supercrítics MS es pot utilitzar per a un perfil lipídic complet de grans nombres de mostres [87].
La MS de mobilitat iònica (IM-MS) i les metodologies multidimensionals es consideren metodologies noves i s'han utilitzat en lipidòmica [88,89]. Els isòmers, els conformers i els enantiòmers es poden separar ràpidament per IM-MS i han demostrat ser útils en l'anàlisi de mostres biològiques complexes [78]. El desenvolupament de la EM d'imatge també ha tingut un paper important en el desenvolupament de l'espectrometria de mobilitat iònica per imatge amb EM per a l'anàlisi de lípids. L'espectrometria de mobilitat iònica amb MS combinada amb el modelatge computacional de dinàmica molecular es pot utilitzar per a la caracterització futura de l'estructura i l'estabilitat dels complexos incorporats en lípids. A més, la LC-MS multidimensional integral és un enfocament emergent atractiu per a la caracterització lipidòmica completa de mostres biològiques complexes [90].
3.4.Anàlisi de dades de lipidòmica
La lipidòmica produeix dades enormes i la seva anàlisi té un paper clau, especialment en estudis no dirigits. Com a tal, una bioinformàtica robusta és fonamental. Abans de l'anàlisi estadística, es requereix el preprocessament de dades, inclòs el processament del senyal, la normalització i la transformació de dades, de manera que les dades en brut es transformin en un format compatible amb l'anàlisi de dades estadístiques [91,92]. Donat el gran grau de variació dels lípids, el primer pas de l'anàlisi estadística no supervisada i supervisada és la reducció de dades. Això es pot aconseguir mitjançant una sèrie de mètodes, com ara l'anàlisi discriminada de mínims quadrats parcials ortogonals, l'anàlisi de components principals (PCA) i l'anàlisi parcial de mínims quadrats discriminats (PLS-DA). Es poden utilitzar tant mètodes no supervisats com supervisats, depenent de l'objectiu de l'anàlisi específica. En l'anàlisi de dades no supervisada, la PCA i l'anàlisi de clúster jeràrquic utilitza informació desconeguda sobre diferents grups. En l'enfocament supervisat, cada mostra o metabòlit s'associa amb compostos coneguts, i aquesta informació prèvia s'utilitza per a l'anàlisi mitjançant regressió de components principals i xarxes neuronals [91,92]. També hi ha altres mètodes de regressió, inclòs Elastic Net i Least Absolute Shrinkage and Selection Operator, per a l'anàlisi de conjunts de dades lipidòmiques per determinar la relació entre variables [93].
Cistanche testosterona: millora la funció renal
4. APLICACIONS DE LA LIPIDÒMICA EN MALALTIES RENOLÓS
Els fosfolípids representen una classe de components cel·lulars importants que participen en nombrosos processos biològics i vies que reflecteixen l'estat metabòlic en salut i malaltia. La lipidòmica és una eina adequada per al descobriment de biomarcadors de malalties en biologia de sistemes [94,95]. Una comprensió exhaustiva de les seves aplicacions és de vital importància per a la lipidòmica. Molts estudis han demostrat que els trastorns metabòlics o les anomalies de diversos lípids condueixen a una malaltia renal [96–99]. Utilitzant la insuficiència renal crònica (CRF), el carcinoma de cèl·lules renals (RCC), la glomerulonefritis crònica, la nefropatia IgA i la DN, parlem de la lipidòmica en la malaltia renal en humans i animals i estudis de models cel·lulars.
4.1.Lipidòmica en la malaltia renal clínica
4.1.1 Efecte de la malaltia renal crònica i la glomerulonefritis
Les anomalies dels lípids són freqüents en la malaltia renal [100,101] i contribueixen a una alta incidència de trastorns cardiovasculars en aquesta població. Els perfils de lípids plasmàtics i eritròcits es van examinar en pacients amb CRF en hemodiàlisi durant 30 mesos [102]. Es va observar un augment de triglicèrids a les membranes plasmàtiques i eritròcits. També es va observar un augment dels àcids palmítics plasmàtics i dels àcids grassos monoinsaturats i una disminució dels àcids grassos poliinsaturats del plasma en el CRF. Les anomalies lipídiques eren evidents als 18 mesos i es van fer més profundes als 30 mesos. Els patrons de lípids de la membrana plasmàtica i dels eritròcits no van canviar durant el període de diàlisi. Els pacients amb CRF sotmesos a hemodiàlisi regular van mostrar un deteriorament gradual dels perfils de triglicèrids i àcids grassos. En un altre estudi, es va utilitzar HPLC-MS per perfilar els fosfolípids plasmàtics en pacients amb glomerulonefritis crònica i CRF sense teràpia de substitució renal [103]. Els resultats van mostrar que la glomerulonefritis crònica primària i la CRF tenien perfils de fosfolípids metabòlics anormals. Es van identificar diversos fosfolípids (n ¼ 19) com a biomarcadors potencials. Un possible mecanisme que va provocar aquesta anormalitat va incloure la hidròlisi del fosfatidilinositol (PI) mitjançant l'activació de la fosfolipasa C específica de PI, que va provocar la producció de missatgers de dos segons, inositol (1,4,5)-trifosfat (IP3) i diacilglicerol [104] , que participen en la transducció del senyal de manera independent. IP3 augmenta el Ca2 plus citoplasmàtic estimulant l'alliberament de Ca2 plus del reticle sarcoplasmàtic [105]. La proteïna cinasa C (PKC) s'activa per la fosfatidilserina, el Ca2 plus i el diacilglicerol. L'activació del sistema intracel·lular de transducció del senyal PKC, al seu torn, desencadena una sèrie de reaccions fisiològiques i fisioquímiques.
Segons les característiques morfològiques i genètiques, el RCC es classifica en diversos subtipus. El pronòstic del CCR varia i el CCR metastàtic o recurrent s'associa amb un pronòstic dolent amb una supervivència rara a llarg termini. La desorció ESI/MS es va utilitzar en un mode d'imatge per estudiar el perfil lipídic de seccions de teixit prim de RCC papil·lar humà versus teixit normal adjacent (11 parells de mostres) i RCC de cèl·lules clares versus teixit normal adjacent (9 parells de mostres) [106]. Es va observar un augment de GP i àcids grassos lliures a la regió del tumor. PLS-DA va distingir el tumor en el RCC papil·lar i de cèl·lules clares i el papil·lar del RCC de cèl·lules clares. La composició del teixit GP alterada es produeix al càncer [107] i sembla associada íntegrament a la transformació maligna [108]. Es va utilitzar Micro-LC-QTOF/MS per investigar els lípids de l'orina en RCC versus subjectes sans. Es van identificar de manera provisional trenta-cinc espècies de lípids, inclosos els canvis lipidòmics en els exosomes urinaris [109]. La GP del teixit i els seus subproductes enzimàtics semblen relacionats amb la transformació maligna [110,111] i s'ha observat un augment significatiu de la PI a les cèl·lules transformades [112].
4.1.2 Efecte del DN
La DN és un problema greu a tot el món. Els fosfolípids i els seus metabòlits estan estretament relacionats amb la patogènesi i la progressió de la DN. Es va realitzar una lipidòmica no dirigida de fosfolípids sèrics mitjançant LC-TOF/MS en fase normal i trampa d'ions-MS/MS en pacients amb DN [113]. La comparació amb subjectes sans va revelar vuit lípids en set classes de fosfolípids com a biomarcadors potencials de DN. Dos biomarcadors nous, inclosos PI (18:0/22:6) i SM (d18:0/20:2) van discriminar eficaçment els pacients amb DN. Com era previsible, la mateixa classe de fosfolípids té una tendència de variació similar amb la progressió de la DN. Es van observar LPC, PE, PG, SM, un PC i un PI regulats a l'alça i PE, PS i dos PC regulats. Diversos estudis han demostrat l'acumulació de lípids als ronyons d'animals d'experimentació diabètics i humans i que els lípids influeixen en la patogènesi de la DN [114,115]. Es va informar que la fosfatasa lipídica va promoure l'apoptosi dels podòcits que conduïa a la DN i la fosfatasa lipídica es va incrementar abans del canvi histològic [116]. Evidències addicionals han demostrat que el metabolisme anormal dels lípids i l'acumulació de lípids al ronyó van tenir un paper important en la patogènesi de la DN [117–119] i les espècies de PC oxidades estaven relacionades amb la disfunció renal [120]. Els possibles mecanismes impliquen la deposició de lípids a causa de l'augment de la concentració sèrica, així com la filtració glomerular dels lípids units a proteïnes associats a la proteinúria. Els lípids acumulats van augmentar l'expressió dels factors de creixement endotelials vasculars i el factor de creixement transformat, així com la promoció de la proteinúria i la glomeruloesclerosi diabètica [121]. D'altra banda, la presència de fosfolípids anormals pot promoure l'activació de la via del sorbitol, l'estrès oxidatiu i l'activació de PKC [122–124]. A la DN, la disminució de PI es va relacionar amb l'activació de la via del sorbitol que condueix a la degradació de l'inositol intracel·lular, la reducció del mioinositol i la reducció de la síntesi de PI.
4.1.3 Efectes de les modalitats de substitució renal
Les complicacions clíniques associades a la diàlisi peritoneal són cada cop més evidents. Es va desenvolupar un LC-QTOF/MS bidimensional en línia per al perfil de lípids plasmàtics en pacients amb diàlisi peritoneal [125]. Aquest estudi exhaustiu va incloure 10 classes de lípids i 190 espècies de lípids. Es van identificar trenta biomarcadors, inclosos PE i PC com a indicadors de desnutrició, inflamació i síndrome ateroscleròtica. Aquest estudi també va examinar les diferències en els perfils de lípids al plasma d'individus amb un control deficient de líquids i aquells amb un bon estat de volum. Es va observar un augment significatiu de PC i PE (i subclasses de plasmalogen de PC i PE) en aquells amb un estat de volum deficient. Curiosament, un altre estudi similar va demostrar que la incidència de la desnutrició estava associada amb els fosfolípids de plasmalogen [126]. Aquestes troballes van donar suport a una associació entre el volum i l'estat nutricional en la diàlisi peritoneal [127]. Es va utilitzar GC-MS per quantificar els F2-isoprostans en pacients en hemodiàlisi amb malaltia renal en fase terminal [128]. Els F2-isoprostans es van augmentar ~100- vegades després de l'estrès oxidatiu induït per ferro/ascorbat i 2- fins a 4- vegades després de les convulsions induïdes per pentilenetetrazol en pacients amb hemodiàlisi. Tant els estudis humans com els experimentals donen suport a una associació entre els F2-isoprostans i la inflamació.
dosificació de cistanche
4.2.Lipidòmica en models animals o models cel·lulars
4.2.1 Efecte de la nefropatia IgA
La nefropatia per IgA és la forma més comuna de glomerulonefritis i pot progressar fins a una insuficiència renal terminal. Per identificar marcadors de progressió, es va utilitzar HPLC-MS amb PCA i PLS-DA per avaluar els perfils metabòlics de fosfolípids al plasma en un model experimental de ratolí Balb/c [129]. Es van identificar les classes de lípids PC, LPC, PI, PS, PE i SM que inclouen 9 0 espècies de lípids. PS(18:0/18:0), PS(18:{0/22:5) i PI(18:{{20}}/ 20:4) es van identificar com a biomarcadors potencials. També es va examinar la relació dels fosfolípids i l'expressió de la molècula d'adhesió intercel·lular-1 (ICAM-1). Aquest últim està molt relacionat amb la proteinúria. Un altre estudi va identificar l'expressió ICAM-1 com a indicador de la progressió de la malaltia i va suggerir PS(18:0/18:0), PS(18:0/22:5) i PI(18:0). /20:4) com a possibles biomarcadors de la nefropatia IgA [130].
La lipidòmica de l'EM per imatge és útil per visualitzar la localització de diversos lípids al ronyó i altres teixits [131,132]. Recentment s'ha analitzat la distribució molecular dels lípids en mòrides hiper-IgAronyonsutilitzant MS d'imatges basades en trampa d'ions quadripols MALDI-TOF [133]. Dos PC, PC (18:2/22:6) i PC (16:0/22:6) es van trobar principalment a l'escorça i dos triacilglicerols, TAG (18:1/18:2/18: 1) i TAG(16:0/18:2/18:1), es van trobar a l'hilum. Tanmateix, es van observar diversos altres lípids als ronyons hiper-IgA, especialment a la regió tubular. Dos lípids específics d'hiper-IgA eren O-PC incloent PC (O-18:1/22:6) i PC (O-16:0/22:6). Es va informar que PC(O-18:1/22:6) i PC(O{{{{40}}:0/22:6) eren anàlegs del plasmalogen i del factor activador de plaquetes, respectivament [134,135]. Aquest estudi també va indicar que tots els lípids específics d'hiper-IgA es derivaven de l'orina i que l'estancament a causa de l'obstrucció ureteral unilateral va provocar la distribució de lípids hiper-IgA específica als túbuls renals.
Un possible mecanisme va implicar l'activació de la via PKC que condueix a l'expansió de la matriu extracel·lular i l'engrossiment de la membrana basal glomerular [136]. De fet, s'ha demostrat que l'activació de PKC augmenta la permeabilitat de la monocapa endotelial a l'albúmina [137]. Cèl·lules epitelials i membrana basal de la barrera capil·lar glomerular. S'ha demostrat que l'activació de PKC danya la barrera capil·lar glomerular que condueix a la proteinúria [138,139].
4.2.2 Efecte del DN
Es va demostrar que la rapamicina prevé el desenvolupament de DN en rates diabètics induïdes per estreptozotocina. MALDI-TOF/MS de l'escorça renal va revelar tres classes d'esfingolípids, incloses les ceràmides, SM i les monohexoses de ceramida [140]. Un metabòlit de ceramida va augmentar significativament mentre que tres van desaparèixer. La composició dels esfingolípids es va alterar molt pel tractament amb rapamicina. Augment de ceramida (d18:0/16:0), ceramida mono hexòsid (d18:1/15:0), SM (d16:1/18:0 ), i SM(d18:1/18:0) es van invertir per rapamicina. L'estudi anterior va demostrar que la ceramida augmenta i disminueix el ronyó diabètic després del tractament amb rapamicina i la relació establerta des de fa temps de la ceramida i l'apoptosi donen suport a la ceramida com a candidat biomarcador raonable [141]. L'estreptozotocina va augmentar significativament la síntesi de molts esfingolípids que va ser inhibida per la rapamicina. Altres estudis van demostrar que la inhibició de la ceramida, mitjançant el bloqueig de la ceramida sintasa o la serina palmitoiltransferasa, va reduir efectivament la mort cel·lular causada per la hipòxia-reoxigenació, la hipòxia química i els mitjans de radiocontrast a les cèl·lules epitelials tubulars renals [142–144].
4.2.3 Efecte de la insuficiència renal aguda
La inflamació té un paper clau en la patogènesi de la insuficiència renal aguda [145,146]. La lipidòmica LC-MS es va utilitzar per investigar l'impacte dels àcids grassos poliinsaturats ω-3 o ω-6 dietètics a curt termini sobre la lesió renal isquèmica i els circuits autacoides de lípids renals [147]. La isquèmia renal (30 min) va provocar una reducció significativa de la funció renal i un augment significatiu de la creatinina sèrica en ratolins alimentats amb una dieta complementada amb ω-6, però es va mantenir normal en els ratolins alimentats amb una dieta suplementada amb ω-3. A més, una extensió de la isquèmia renal (45 min) va provocar una mortalitat del 100% en ratolins suplementats amb ω-6, però cap mort en el grup suplementat amb ω-3. L'efecte protector dels àcids grassos poliinsaturats ω-3 contra la lesió renal isquèmica es va associar amb una disminució del reclutament de leucòcits polimorfonuclears, la producció de quimiocines i citocines, la formació abrogada d'eicosanoides derivats de la lipoxigenasa i la ciclooxigenasa i l'augment de l'expressió de la proteïna [1481] . El tractament sistèmic amb protectina D1 va disminuir l'afluència de leucòcits polimorfonuclears renals i va augmentar l'expressió de la proteïna hemo oxigenasa-1 i l'ARNm en lesionats i no ferits.ronyons. La protectora D1 semblava eficaç en la prevenció dels agutsronyóles lesions, així com l'efecte dels àcids grassos poliinsaturats ω-3 i ω-6 de la dieta sobre la formació d'autacoides al ronyó i el resultat de la lesió renal isquèmica [149].
4.2.4 Recerca cel·lular
La lipidòmica ESI/MS es va utilitzar per identificar els canvis de fosfolípids en el ronyó embrionari humà (HEK293) i humans.ronyócarcinomes (Caki{{0}}) mort cel·lular [15{0]. Es va observar una disminució significativa de PC(14:0/16:0) i PC (16:{0/16:{0) en HEK293 i Cake{{ tractats amb cisplatí 12}} cel·les. El tractament amb bromofenol lactona abans de l'exposició al cisplatí va reduir encara més la PC(14:0/16:0), la plasmenilcolina (16:{0/16:1) i la plasmenilcolina (16:{{ 41}}/18:1) a HEK293 i va inhibir els augments de plasmenilcolina induïts pel cisplatí (16:1/22:6) a Caki-1. El tractament amb bromofenol lactona abans de l'exposició al cisplatí també va augmentar diversos fosfolípids que contenen araquidònics, inclosos PC(16:0/20:4), PC(18:1/20:4) i PC(18). :0/20:4) versus tractament només amb cisplatí. Aquests resultats van demostrar que la inhibició de la fosfolipasa A2 va protegir contra la mort cel·lular induïda per la quimioteràpia en múltiples línies de cèl·lules renals humanes i també va identificar fosfolípids que es van alterar específicament durant la mort cel·lular. Els resultats van demostrar a més que les alteracions en aquests fosfolípids es correlacionen amb la protecció contra la mort cel·lular en presència d'inhibidors de la fosfolipasa A2. Masood i els seus companys van utilitzar LC-MS/MS normal i de fase inversa per quantificar múltiples classes d'esfingolípids a les cèl·lules HEK293 [151]. Aquests resultats van mostrar que més del 75 per cent de les ceramides, monohexosilceramides i SM existeixen com a d18:1Δ4 c16:0, d18:1Δ4 c24:1 i d18:1-4 c24:0.
5. OBSERVACIONS FINALS I PERSPECTIVES
La nova lipidòmica és una metodologia emergent que promet un estudi sistemàtic i exhaustiu dels lípids i els seus derivats en salut i malaltia. DiversosronyóLes malalties s'associen amb canvis significatius en el metabolisme i la concentració plasmàtica de lípids i lipoproteïnes, així com amb metabòlits i vies metabòliques relacionades amb els lípids. Aquests canvis tenen un paper important en la patogènesi de la inflamació local i sistèmica, el metabolisme energètic deteriorat i la progressió deronyómalaltia. La combinació de perfils lipídics i estadístiques multivariants és útil per al descobriment de biomarcadors potencials i noves modalitats terapèutiques, així com per controlar la resposta a la intervenció terapèutica.
Els avenços recents en tecnologies basades en MS i les ràpides millores en cromatografia, especialment UPLC-MS combinada amb bioinformàtica, han millorat la nostra comprensió del paper dels metabòlits derivats dels lípids en la patogènesi i la progressió deronyómalaltia. Tot i que les eines disponibles actualment permeten la identificació de l'estructura dels metabòlits derivats dels lípids amb alta resolució, es necessiten clarament més avenços en tècniques analítiques i manipulació de dades per a un preprocessament de dades més eficaç, extracció de dades, anàlisi estadística, identificació de biomarcadors i interpretació de vies bioquímiques.
extracte de cistanche: millor funció renal
AGRAÏMENTS
Aquest estudi va comptar amb el suport del Programa de talents excel·lents del nou segle a la universitat (NCET-13-0954) i de Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University (IRT1174) del Ministeri d'Educació de la Xina, National Natural Science Foundation of China (J1210063). , 81202909, 81274025, 81001622), el projecte "As a Major New Drug to Create a Major National Science and Technology Special" (2014ZX09304307- 002), China Postdoctoral Science Foundation (2012M521831, 2014T70984, National Innovation Training Plan), (201310697004), Key Program for the International S&T Cooperation Projects of Shaanxi Province (2013KW31-01), Natural Science Foundation of Shaanxi Provincial Education Department (2013JK0811) and the Administration of Traditional Chinese Medicine of Shaanxi ({{17} }ZY006).
*Laboratori clau de biologia de recursos i biotecnologia a l'oest de la Xina, Ministeri d'Educació, The College of Life Sciences, Northwest University, Xi'an, Shaanxi, PR Xina
†Divisió de Nefrologia i Hipertensió, Escola de Medicina, Universitat de Califòrnia, Irvine, Califòrnia, EUA
{Escola de Medicina Xinesa, Universitat de Medicina Xinesa de Beijing, Beijing, República Popular de la Xina
REFERÈNCIES
[1]A. Levin, NR Powe, J. Rosset, et al., La malaltia renal crònica com a problema de salut pública global: enfocaments i iniciatives: una declaració de posició de Kidney Disease Improving Global Outcomes, Kidney Int. 72 (2007) 247–259.
[2]K. Makris, N. Kafkas, Lipocalina associada a la gelatinasa de neutròfils en la lesió renal aguda, Adv. Clin. Chem. 58 (2012) 141–191.
[3]XB Ling, ED Mellins, KG Sylvester, HJ Cohen, Peptidomica de l'orina per al descobriment de biomarcadors clínics, Adv. Clin. Chem. 51 (2010) 181–213.
[4]TK Sigdel, RB Klassen, MM Sarwal, Interpreting the proteome and peptidome in transplantation, Adv. Clin. Chem. 47 (2009) 139–169.
[5]ND Vaziri, Dislipèmia de la insuficiència renal crònica: la naturalesa, els mecanismes i les conseqüències potencials, Am. J. Physiol. Physiol renal. 290 (2006) 262–272.
[6] ND Vaziri, J. Yuan, Z. Ni, SB Nicholas, KC Norris, La deficiència de lipoproteïna lipasa en la malaltia renal crònica s'acompanya d'una regulació a la baixa de l'expressió endotelial GPIHBP1, Clin. Exp. Nefrol. 16 (2012) 238–243.
[7]ND Vaziri, Mecanismes moleculars dels trastorns lipídics en la síndrome nefròtica, Kidney Int. 63 (2003) 1964–1976.
[8] ND Vaziri, Lipotoxicitat i alteració del transport invers de colesterol/lípids mediat per HDL en la malaltia renal crònica, J. Ren. Nutr. 20 (2010) S35–S43.
[9]ND Vaziri, K. Norris, Trastorns lipídics i la seva rellevància per als resultats de la malaltia renal crònica, Purif de sang. 31 (2011) 189–196.
[10] ND Vaziri, El paper de la dislipidèmia en el deteriorament del metabolisme energètic, l'estrès oxidatiu, la inflamació i la malaltia cardiovascular en la malaltia renal crònica, Clin. Exp. Nefrol. 18 (2014) 265–268.
[11]C. Waldner, G. Heise, K. Schroer, P. Heering, inhibició de la COX-2 i receptors de prostaglandines en la nefritis experimental, Eur. J. Clin. Invertir. 33 (2003) 969–975.
[12]A. Hartner, A. Pahl, K. Brune, M. Goppelt-Strube, Upregulation of cyclooxygenase -1 i el receptor PGE2 EP2 en rata i glomerulonefritis proliferativa mesangial humana, Inflamm. Res. 49 (2000) 345–354.
[13]S. Tomasoni, M. Noris, S. Zappella, et al., Upregulation of renal and systemic cyclooxygenase-2 in patients with activa nefritis lupus, J. Am. Soc. Nefrol. 9 (1998) 1202–1212.
[14]C. Zoja, A. Benigni, M. Noris, et al., Micofenolat de mofetil combinat amb un inhibidor de la ciclooxigenasa-2 millora la nefritis lúpica murina, Kidney Int. 60 (2001) 653–663.
[15]T. Takano, AV Cybulsky, WA Cupples, et al., La inhibició de les ciclooxigenases redueix la lesió de cèl·lules epitelials glomerulars induïdes pel complement i la proteinúria en la nefritis de Heymann passiva, J. Pharmacol. Exp. Allà. 305 (2003) 240–249.
[16]G. Heise, B. Grabensee, K. Schro€r, P. Heering, Different actions of the cyclooxygenase 2 selective inhibitor flosulide in rates with passive Heymann nefritis, Nephron 80 (1998) 220–226.
[17]ZG Xu, SL Li, L. Lanting, et al., Relació entre la 12/15-lipoxigenasa i la COX-2 a les cèl·lules mesangials: paper potencial en la nefropatia diabètica, Kidney Int. 69 (2006) 512–519.
[18]A. Dey, RS Williams, DM Pollock, et al., Els nivells alterats del CYP2C del ronyó i de la ciclooxigenasa-2 estan associats amb l'albuminúria relacionada amb l'obesitat, Obes. Res. 12 (2004) 1278–1289.
[19]X. Zhao, JE Quigley, J. Yuan, et al., El fenofibrat activador de PPAR-alfa augmenta la síntesi d'eicosanoides derivada de CYP renal i millora la funció del dilatador endotelial en rates Zucker obeses, Am. J. Physiol. 290 (2006) H2187–H2195.
[20]Y. Zhou, S. Lin, HH Chang, et al., Diferències de gènere de la síntesi d'eicosanoides derivada de CYP renal en rates alimentades amb una dieta alta en greixos, Am. J. Hipertensos. 18 (2005) 530–537.
