Il rene a spugna midollare (o medullary sponge kidney, MSK) è una malformazione renale, caratterizzata da modificazioni ectasiche e cistiche dei dotti collettori della porzione midollare delle piramidi renali, che assumono una forma simile a quella delle spugne dopo essere state strizzate e da cui deriva la sua denominazione. Sebbene la sua prevalenza nella popolazione generale non sia nota con esattezza ( 5% dei casi su 10.000-100.000), MSK è stato diagnosticato nel 20% dei pazienti con calcoli renali ricorrenti. La sua patogenesi non è del tutto chiara e negli ultimi anni si è fatta strada l’idea che si tratti di una patologia ereditaria di tipo autosomico dominante a penetranza incompleta. La diagnosi di MSK è radiografica e l’urografia con mezzo di contrasto è l’indagine di riferimento. Negli ultimi anni però si è diffusa una tendenza a ridurre l’impiego dell’urografia a seguito dell’introduzione di indagini che richiedono basse concentrazioni o assenza di mezzo di contrasto quali: ecografia, tomografia computerizzata (TAC spirale), risonanza magnetica. Questo si è tradotto in una riduzione del numero di casi di MSK diagnosticati. Infatti l’ecografia renale, così come la TAC, non consentono di mettere in evidenza i reperti tipici e patognomonici di questa condizione. Il rischio che l’MSK possa essere sempre meno diagnosticata genera la necessità di introdurre specifici biomarker diagnostici e clinici. Pertanto nel nostro studio abbiamo utilizzato l’analisi proteomica, mediante spettrometria di massa, al fine di individuare nuovi elementi biologici coinvolti nella fisiopatologia dell’MSK e per identificare potenziali biomarker diagnostici da introdurre nella pratica clinica. Sono stati arruolati 22 pazienti affetti da MSK e 22 pazienti con nefrolitiasi calcica idiopatica (ICN). Due dei pazienti con ICN (ICN con cisti), sebbene non avessero segni clinici e radiologici di MSK, mostravano cisti su entrambi i reni. Le urine di 10 pazienti con MSK e 11 pazienti con ICN, scelti in maniera random, sono state sottoposte a spettrometria di massa mediante lo spettrometro linear trap Quadrupole Orbitrap Velos Pro. Dalle analisi di spettrometria di massa sono state identificate 1529 proteine. Di queste 884 (58%) erano in comune tra i due gruppi di pazienti mentre 249 (16%) e 396 (26%) erano associate rispettivamente a ICN e MSK. Tramite Volcano Plot e curva ROC è stato possibile restringere, rispettivamente, a 328 e 44 il numero di proteine specifiche per MSK. Inoltre, 119 proteine differenziavano i pazienti con cisti dai pazienti con nefrolitiasi che non presentavano cisti. In particolare, un totale di 22 proteine risultava up-regolato nel confronto tra pazienti MSK e ICN mentre 15 proteine risultavano sotto-espresse nel gruppo di pazienti con cisti rispetto al gruppo di pazienti senza cisti. La sovrapposizione tra i 3 metodi statistici e l’applicazione dell’algoritmo Support Vector Machine ha portato all’identifcazione di cinque proteine: glypican-1 (GPC-1), plexin domain–containing protein 1 (PLXDC-1), beta-hexosaminidase (HEXA), epididymis-specific alpha-mannosidase (MAN2B2) e laminin subunit alpha 2 (LAMA-2). Quest’ultima proteina, è risultata il miglior biomarcatore per MSK, poiché era statisticamente up-regolata in entrambe le analisi univariate, aveva un’elevata area sotto la curva e mostrava il più basso ranking, ottenuto con algoritmo di support vector machine, dei 16 biomarcatori selezionati. Diversi autori hanno suggerito che la laminina potrebbe avere un ruolo fondamentale nella formazione e crescita delle cisti. La validazione con metodica ELISA effettuata sulle urine di tutti i pazienti inclusi nello studio confermava i dati di proteomica. In conclusione, LAMA-2 potrebbe rappresentare un ottimo candidato come biomarcatore per la diagnosi di MSK e potrebbe aiutare i clinici ad identificare precocemente i pazienti con questa patologia e ad iniziare terapie atte a ridurre le complicanze renali e sistemiche.

Identificazione del primo biomarcatore diagnostico urinario per il rene a spugna midollare (MSK): risultato di uno studio di proteomica mediante spettrometria di massa

Antonucci, Nadia
;
Zaza, Gianluigi.
Supervision
2019-01-01

Abstract

Il rene a spugna midollare (o medullary sponge kidney, MSK) è una malformazione renale, caratterizzata da modificazioni ectasiche e cistiche dei dotti collettori della porzione midollare delle piramidi renali, che assumono una forma simile a quella delle spugne dopo essere state strizzate e da cui deriva la sua denominazione. Sebbene la sua prevalenza nella popolazione generale non sia nota con esattezza ( 5% dei casi su 10.000-100.000), MSK è stato diagnosticato nel 20% dei pazienti con calcoli renali ricorrenti. La sua patogenesi non è del tutto chiara e negli ultimi anni si è fatta strada l’idea che si tratti di una patologia ereditaria di tipo autosomico dominante a penetranza incompleta. La diagnosi di MSK è radiografica e l’urografia con mezzo di contrasto è l’indagine di riferimento. Negli ultimi anni però si è diffusa una tendenza a ridurre l’impiego dell’urografia a seguito dell’introduzione di indagini che richiedono basse concentrazioni o assenza di mezzo di contrasto quali: ecografia, tomografia computerizzata (TAC spirale), risonanza magnetica. Questo si è tradotto in una riduzione del numero di casi di MSK diagnosticati. Infatti l’ecografia renale, così come la TAC, non consentono di mettere in evidenza i reperti tipici e patognomonici di questa condizione. Il rischio che l’MSK possa essere sempre meno diagnosticata genera la necessità di introdurre specifici biomarker diagnostici e clinici. Pertanto nel nostro studio abbiamo utilizzato l’analisi proteomica, mediante spettrometria di massa, al fine di individuare nuovi elementi biologici coinvolti nella fisiopatologia dell’MSK e per identificare potenziali biomarker diagnostici da introdurre nella pratica clinica. Sono stati arruolati 22 pazienti affetti da MSK e 22 pazienti con nefrolitiasi calcica idiopatica (ICN). Due dei pazienti con ICN (ICN con cisti), sebbene non avessero segni clinici e radiologici di MSK, mostravano cisti su entrambi i reni. Le urine di 10 pazienti con MSK e 11 pazienti con ICN, scelti in maniera random, sono state sottoposte a spettrometria di massa mediante lo spettrometro linear trap Quadrupole Orbitrap Velos Pro. Dalle analisi di spettrometria di massa sono state identificate 1529 proteine. Di queste 884 (58%) erano in comune tra i due gruppi di pazienti mentre 249 (16%) e 396 (26%) erano associate rispettivamente a ICN e MSK. Tramite Volcano Plot e curva ROC è stato possibile restringere, rispettivamente, a 328 e 44 il numero di proteine specifiche per MSK. Inoltre, 119 proteine differenziavano i pazienti con cisti dai pazienti con nefrolitiasi che non presentavano cisti. In particolare, un totale di 22 proteine risultava up-regolato nel confronto tra pazienti MSK e ICN mentre 15 proteine risultavano sotto-espresse nel gruppo di pazienti con cisti rispetto al gruppo di pazienti senza cisti. La sovrapposizione tra i 3 metodi statistici e l’applicazione dell’algoritmo Support Vector Machine ha portato all’identifcazione di cinque proteine: glypican-1 (GPC-1), plexin domain–containing protein 1 (PLXDC-1), beta-hexosaminidase (HEXA), epididymis-specific alpha-mannosidase (MAN2B2) e laminin subunit alpha 2 (LAMA-2). Quest’ultima proteina, è risultata il miglior biomarcatore per MSK, poiché era statisticamente up-regolata in entrambe le analisi univariate, aveva un’elevata area sotto la curva e mostrava il più basso ranking, ottenuto con algoritmo di support vector machine, dei 16 biomarcatori selezionati. Diversi autori hanno suggerito che la laminina potrebbe avere un ruolo fondamentale nella formazione e crescita delle cisti. La validazione con metodica ELISA effettuata sulle urine di tutti i pazienti inclusi nello studio confermava i dati di proteomica. In conclusione, LAMA-2 potrebbe rappresentare un ottimo candidato come biomarcatore per la diagnosi di MSK e potrebbe aiutare i clinici ad identificare precocemente i pazienti con questa patologia e ad iniziare terapie atte a ridurre le complicanze renali e sistemiche.
proteomica, rene midollare a spugna, biomarcatore
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Descrizione: Tesi di Dottorato
Tipologia: Tesi di dottorato
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11562/995226
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