糖尿病性腎症における尿中タンパク質バイオマーカーとしてのキニノーゲン-1、基底膜特異的ヘパラン硫酸プロテオグリカンコアタンパク質、ラウンドアバウトホモログ4の役割

Roles of kininogen-1, basement membrane specific heparan sulfate proteoglycan core protein, and roundabout homolog 4 as potential urinary protein biomarkers in diabetic nephropathy.

• Piyada Na Nakorn
• Supitcha Pannengpetch
• Patcharee Isarankura-Na-Ayudhya
• Chadinee Thippakorn
• Ratana Lawung
• Nuankanya Sathirapongsasuti
• Chagriya Kitiyakara
• Piyamitr Sritara
• Prin Vathesatogkit
• Chartchalerm Isarankura-Na-Ayudhya

抄録

糖尿病合併症の一つである糖尿病性腎症は世界的に増加しており、患者の大多数は2型DMである。微小アルブミン尿は糖尿病性腎症の診断マーカーとして使用されてきました。しかし、感度や特異性が不十分であるため、他のバイオマーカーが求められている。また、糖尿病性腎症の病態は十分に解明されておらず、微小アルブミン尿がなくても腎機能の低下がみられる。本研究では、3群（対照群、微弱アルブミン尿の有無にかかわらず2型糖尿病患者）の尿中タンパク質を調べました。尿中蛋白質の同定には、非標的ラベルフリーNano-LC QTOF解析を行い、そのメカニズムや蛋白質ネットワークを明らかにするとともに、発見された蛋白質候補をSWATHを用いた標的ラベルフリーNano-LC QTOF解析により定性化した。28個のタンパク質を候補として同定し、String DB、遺伝子オントロジー、パスウェイ解析により機能解析を行った。その結果、i)刺激に対する応答、ii)血小板の活性化、シグナル伝達、凝集、iii)ECM-受容体相互作用、iv)血管新生の4つの予測機構が解析された。これらのメカニズムは、内皮細胞の損傷や糸球体の構造変化を介して、2型糖尿病患者の腎機能障害を引き起こす可能性があることが示唆された。これらの解析結果から、3つのタンパク質（キニノーゲン-1、基底膜特異的ヘパラン硫酸プロテオグリカンコアタンパク質、ラウンドアバウトホモログ4）がバイオマーカーの可能性を示唆している。これらの知見は、糖尿病性腎症の予防・診断法の改善につながる可能性があると考えられる。

Diabetic nephropathy, a major complication of diabetes mellitus (DM), is increasing worldwide and the large majority of patients have type 2 DM. Microalbuminuria has been used as a diagnostic marker of diabetic nephropathy. But owing to its insufficient sensitivity and specificity, other biomarkers are being sought. In addition, the pathophysiology of diabetic nephropathy is not fully understood and declines in renal function occur even without microalbuminuria. In this study, we investigated urinary proteins from three study groups (controls, and type 2 diabetic subjects with or without microalbuminuria). Non-targeted label-free Nano-LC QTOF analysis was conducted to discover underlying mechanisms and protein networks, and targeted label-free Nano-LC QTOF with SWATH was performed to qualify discovered protein candidates. Twenty-eight proteins were identified as candidates and functionally analyzed via String DB, gene ontology and pathway analysis. Four predictive mechanisms were analyzed: i) response to stimulus, ii) platelet activation, signaling and aggregation, iii) ECM-receptor interaction, and iv) angiogenesis. These mechanisms can provoke kidney dysfunction in type 2 diabetic patients via endothelial cell damage and glomerulus structural alteration. Based on these analyses, three proteins (kininogen-1, basement membrane-specific heparan sulfate proteoglycan core protein, and roundabout homolog 4) were proposed for further study as potential biomarkers. Our findings provide insights that may improve methods for both prevention and diagnosis of diabetic nephropathy.

Copyright © 2020 Na Nakorn et al.