ES2374890A1 - Method for the diagnosis and/or prognosis of acute renal damage. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
Method for the diagnosis and/or prognosis of acute renal damage. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDFInfo
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Abstract
Description
Método para el diagnóstico y/o pronóstico de daño renal agudo.Method for diagnosis and / or prognosis of acute kidney damage
La presente invención se encuadra en general dentro del campo de la biomedicina y en particular se refiere a un método para el diagnóstico y/o pronóstico del daño renal agudo.The present invention is generally framed within the field of biomedicine and in particular it refers to a method for diagnosis and / or prognosis of acute renal damage.
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En el trasplante renal, la Necrosis Tubular Aguda (NTA) es la causa fundamental del retraso en la función post-transplante del injerto. Además, la NTA contribuye a una mayor incidencia del rechazo agudo, al desarrollo de rechazo crónico y a la disminución de la supervivencia del injerto (Pannu et al., 2008). El incremento en la demanda de órganos en los últimos años conlleva el uso de órganos procedentes de donantes sub-óptimos, incluyendo donantes en asistolia y donantes añosos, lo cual incrementa muy significativamente el porcentaje de desarrollo de NTA pos-transplante, la morbilidad del injerto y el retraso en su recuperación funcional. Todo ello dispara el coste económico total de un transplante renal a la sanidad pública. Destacar que las últimas estadísticas de la ONT indican la realización en España de unos 2.200 transplantes renales/año y más de 4.000 pacientes aún en lista de espera (Dominguez-Gil y Pascual. 2008). Por otro lado, la NTA es la manifestación morfológica más frecuente del Fracaso Renal Agudo (FRA), incluyendo el de origen isquémico (Kellum et al., 2008). El FRA representa uno de los problemas más graves dentro de las enfermedades renales en el mundo desarrollado por la elevada mortalidad que conlleva, alrededor del 50%. En torno al 30% de todos los episodios de FRA ocurren en los enfermos ingresados en las UCIs, como consecuencia de un fallo multiorgánico. En este último contexto, la mortalidad se eleva al 80% (Chertow et al., 2005). El desarrollo de FRA es además una de las complicaciones más habituales tras una intervención cardiaca, de las que se realizan unas 30.000/año en España y más de un 1% de ellas en nuestro Hospital. Prácticamente la totalidad de los pacientes intervenidos desarrollan cierto grado de FRA (Yates and Stafford-Schmit, 2006). De la gravedad de este FRA post-operatorio depende la evolución a largo plazo de los pacientes, resultando en una mortalidad cercana al 60% en aquellos casos que requieran diálisis tras la intervención cardiaca (Takar et al., 2005; Candela-Toha et al., 2008). Tanto la cirugía cardiaca como el trasplante renal son dos situaciones "cuasi" experimentales de estudio para la NTA en humanos, ya que se conoce el momento y la duración del estímulo isquémico y además se pueden monitorizar. Todas estas estadísticas de morbi-mortalidad no han variado significativamente en las últimas décadas y hasta el momento, no existe una terapéutica eficaz para la prevención y/o reducción de la NTA en todas estas situaciones. A ello ha contribuido en gran medida la falta de marcadores de daño renal más precisos que la determinación de creatinina y urea en suero, utilizados hasta el momento. Estos marcadores clásicos no reflejan directamente el daño celular ni en que compartimento del tejido renal (túbulo o endotelio) se está produciendo el mismo, tan sólo son parámetros indicativos de una función renal alterada consecuencia del daño (Vaidya et al., 2008). De hecho, es posible que pacientes con un daño renal subclínico no sean identificados como tales porque no se haya producido una alteración significativa en los niveles séricos de creatinina y urea. Así, en los últimos años se están desarrollado numerosos estudios tratando de identificar y validar nuevos marcadores del FRA como NGAL, IL18, KIM, Cistatina C, VEGF o CXCL10, que parecen funcionar como buenos marcadores en poblaciones infantiles sin patologías añadidas significativas pero no en población adulta (Vaidya et al., 2008).In renal transplantation, Acute Tubular Necrosis (NTA) is the root cause of delayed graft post-transplant function. In addition, the NTA contributes to a higher incidence of acute rejection, the development of chronic rejection and the decrease in graft survival (Pannu et al ., 2008). The increase in the demand for organs in recent years involves the use of organs from sub-optimal donors, including donors in asystole and elderly donors, which significantly increases the percentage of development of post-transplant NTA, graft morbidity and the delay in its functional recovery. All this triggers the total economic cost of a kidney transplant to public health. Note that the latest ONT statistics indicate the completion in Spain of some 2,200 kidney transplants / year and more than 4,000 patients still on the waiting list (Dominguez-Gil and Pascual. 2008). On the other hand, the NTA is the most frequent morphological manifestation of Acute Renal Failure (ARF), including that of ischemic origin (Kellum et al ., 2008). FRA represents one of the most serious problems in renal diseases in the world developed by the high mortality that entails, around 50%. Around 30% of all FRA episodes occur in patients admitted to the ICUs, as a result of a multi-organ failure. In the latter context, mortality rises to 80% (Chertow et al ., 2005). The development of FRA is also one of the most common complications after a cardiac intervention, of which about 30,000 / year are performed in Spain and more than 1% of them in our Hospital. Virtually all of the operated patients develop a certain degree of ARF (Yates and Stafford-Schmit, 2006). The long-term evolution of patients depends on the severity of this post-operative FRA, resulting in a mortality close to 60% in those cases that require dialysis after cardiac intervention (Takar et al ., 2005; Candela-Toha et al ., 2008). Both cardiac surgery and renal transplantation are two "quasi" experimental situations of study for NTA in humans, since the timing and duration of the ischemic stimulus is known and can also be monitored. All these morbi-mortality statistics have not varied significantly in recent decades and so far, there is no effective therapy for the prevention and / or reduction of NTA in all these situations. This has contributed greatly to the lack of more accurate renal damage markers than the determination of serum creatinine and urea, used so far. These classic markers do not directly reflect cellular damage or in which compartment of renal tissue (tubule or endothelium) the same is occurring, they are only indicative parameters of an impaired renal function resulting from damage (Vaidya et al ., 2008). In fact, patients with subclinical renal damage may not be identified as such because there has been no significant alteration in serum creatinine and urea levels. Thus, in recent years numerous studies have been developed trying to identify and validate new FRA markers such as NGAL, IL18, KIM, Cystatin C, VEGF or CXCL10, which seem to function as good markers in children populations without significant added pathologies but not in adult population (Vaidya et al ., 2008).
La isquemia renal, la hipovolemia y los tóxicos son las causas más frecuentes de desarrollo de NTA. La reducción en el flujo de sangre y como consecuencia la hipoxia tisular causan daño a nivel del epitelio proximal tubular, provocan un rápido descenso del filtrado glomerular, alteran la permeabilidad vascular y desencadenan una respuesta inflamatoria que amplifica el daño tisular (Thurman et al., 2007). El grado y la extensión del daño isquémico son dependientes de la severidad y la duración de la isquemia. En isquemias subletales, se observa el desprendimiento de las células del epitelio proximal, muchas de ellas viables, al lumen tubular. En isquemias más prolongadas, la persistente hipoxia tisular y la respuesta inflamatoria, entre otros, incrementan el daño epitelial y vascular, con muerte celular en la zona cortico-medular del riñón. Por otro lado, el compartimento vascular también se daña tras isquemia. De hecho, el daño endotelial contribuye muy significativamente al daño renal agudo y también al mantenimiento del mismo en el tiempo. Alteraciones tempranas en el flujo peritubular durante la isquemia y temprana reperfusión se asocian a la pérdida de la morfología y función endoteliales contribuyendo a la pérdida de función de barrera, la inflamación y la actividad procoagulante. A medio-largo plazo, se ha descrito pérdida de la densidad microvascular que favorece la progresión del daño renal crónico como consecuencia directa de la isquemia inicial (Basile 2007). Para resolver la NTA, se ponen en marcha mecanismos que facilitan la reparación tisular: división y diferenciación celulares a partir de las células epiteliales tubulares no dañadas. En los últimos años varios trabajos han demostrado que a la reparación del daño tubular tras la isquemia pueden contribuir no sólo las propias células epiteliales no dañadas que se des-diferencian y proliferan, sino células pluripotenciales renales e incluso células pluripotenciales extrarrenales como las procedentes de médula ósea (Lin 2008). Sin embargo, la contribución de células progenitoras a la reparación del daño isquémico está puesta en duda, aunque sí se acepta que a ésta contribuirían fundamentalmente las células tubulares proximales no dañadas y la re-vascularización del parénquima. En este último proceso, se ha propuesto que también participarían progenitores endoteliales movilizados tras isquemia (Becherucci et al., 2009).Renal ischemia, hypovolemia and toxic are the most frequent causes of NTA development. The reduction in blood flow and as a consequence tissue hypoxia cause damage at the level of the proximal tubular epithelium, cause a rapid decrease of the glomerular filtration rate, alter vascular permeability and trigger an inflammatory response that amplifies tissue damage (Thurman et al ., 2007). The extent and extent of ischemic damage are dependent on the severity and duration of ischemia. In sublethal ischemia, detachment of the cells of the proximal epithelium, many of them viable, is observed in the tubular lumen. In more prolonged ischemia, persistent tissue hypoxia and inflammatory response, among others, increase epithelial and vascular damage, with cell death in the cortico-medullary area of the kidney. On the other hand, the vascular compartment is also damaged after ischemia. In fact, endothelial damage contributes very significantly to acute renal damage and also to its maintenance over time. Early alterations in peritubular flow during ischemia and early reperfusion are associated with the loss of endothelial morphology and function contributing to the loss of barrier function, inflammation and procoagulant activity. In the medium-long term, loss of microvascular density has been described that favors the progression of chronic renal damage as a direct consequence of initial ischemia (Basile 2007). In order to solve the NTA, mechanisms are put in place that facilitate tissue repair: cell division and differentiation from undamaged tubular epithelial cells. In recent years, several studies have shown that not only the undamaged epithelial cells that differentiate and proliferate can contribute to the repair of tubular damage after ischemia, but also renal pluripotential cells and even extrarenal renal cells such as marrow cells. bone (Lin 2008). However, the contribution of progenitor cells to the repair of ischemic damage is questioned, although it is accepted that this would contribute fundamentally to the unprocessed proximal tubular cells and the re-vascularization of the parenchyma. In this last process, it has been proposed that endothelial progenitors mobilized after ischemia would also participate (Becherucci et al ., 2009).
Los miRNAs son RNAs de pequeño tamaño (22-25 nucleótidos) codificados endógenamente capaces de reconocer RNAs mensajeros y así regular negativamente la expresión de proteínas, dentro de complejos de silenciamiento inducido (RISC) por complementaridad total o parcial con su mRNA diana (Chang and Mendell, 2007). En humanos se han clonado ya más de 700 y predicciones bioinformáticas indican que todos ellos pueden controlar la expresión de más del 30% del total de proteínas (Filipowicz et al., 2008). La mayoría son transcritos por la RNA Pol II desde genes individuales o desde transcritos policistrónicos para varios de ellos a la vez. Se generan como pre-miRs más largos que se procesan en el núcleo por una Ribonucleasa III (Drosha), salen a citoplasma vía mecanismos dependientes de Exportina-5 y Ran-GTP y allí son finalmente procesados por otra Ribonucleasa III (Dicer) a su forma madura (Rana 2007). Su función es esencial en una amplia variedad de procesos incluidos el desarrollo embrionario, la respuesta a estrés o la regulación estricta de procesos fisiológicos y por tanto, el mantenimiento de la homeostasis de los organismos. Es importante destacar que el perfil de expresión de miRNAs es específico de tipo celular y puede cambiar dependiendo del estímulo, de tal forma que el contexto celular particular de un mismo miRNA determinará su función en un tipo celular específico (Bartel 2009). Por ello, la desregulación de algunos miRNAs se ha señalado entre los mecanismos responsables del desarrollo de patologías como el cáncer (Bartels and Tsongalis, 2009), la autoinmunidad (Sonkoly and Pivarcsi 2008), la diabetes (Zhou et al., 2008) o patologías vasculares (Urbich et al., 2008) y se están constituyendo como biomarcadores precisos de la evolución de muchas de ellas. Muy recientemente se ha demostrando que además los miRNAs son reguladores clave en la respuesta celular rápida y precisa ante cualquier tipo de estímulo incluyendo la falta de nutrientes o la hipoxia (Ivan et al., 2008). Por otro lado, se ha demostrado además, que estos miRNAs junto a mRNAs pueden ser secretados o intercambiados por las células en forma de micropartículas (microvesículas de plaquetas; exosomas de células tumorales; ectosomas de neutrófilos (Valadi et al., 2007). Así podrían ser detectados en fluidos corporales como sangre, orina o líquido pleural. De hecho, se estima que la sangre periférica de individuos sanos puede contener una concentración entre 5-50 mg/ml de micropartículas, que incrementaría en caso de pacientes con diversas patologías (Hunter et al., 2008). Esto permitiría hacer un seguimiento muy fiable de la evolución de estas patologías utilizando muestras obtenidas mediante métodos mínimamente invasivos (extracción de sangre y recolección de orina (Gilad 2008). En orina, los miRNAs detectados, entre los que se encuentra el miR-127, han demostrado gran estabilidad, aún en condiciones muy agresivas (Melkonyan et al., 2008). Dado que la desregulación de miRNAs puede causar diversas patologías, éstos están empezando a ser considerados como nuevas dianas de actuación terapéutica. De hecho, se han desarrollado herramientas para modular su expresión: pre-mirs para sobrexpresarlos y antagomirs (anti-mirs) para inhibirlos, con resultados muy esperanzadores en diversos modelos experimentales in vitro e in vivo (Krutzfeld et al., 2006; Care et al., 2007; Van Rooij et al., 2008), si bien está todavía por determinar su validez como estrategia terapéutica en humanos.The miRNAs are small size RNAs (22-25 nucleotides) endogenously encoded capable of recognizing messenger RNAs and thus negatively regulate protein expression, within induced silencing complexes (RISC) by total or partial complementarity with their target mRNA (Chang and Mendell, 2007). In humans, more than 700 have already been cloned and bioinformatic predictions indicate that all of them can control the expression of more than 30% of total proteins (Filipowicz et al ., 2008). Most are transcribed by RNA Pol II from individual genes or from polycistronic transcripts for several of them at once. They are generated as longer pre-miRs that are processed in the nucleus by a Ribonuclease III (Drosha), they cytoplasm via mechanisms dependent on Exportina-5 and Ran-GTP and there they are finally processed by another Ribonuclease III (Dicer) at their mature form (Frog 2007). Its function is essential in a wide variety of processes including embryonic development, stress response or strict regulation of physiological processes and therefore, the maintenance of homeostasis of organisms. It is important to note that the expression profile of miRNAs is cell-specific and may change depending on the stimulus, so that the particular cellular context of the same miRNA will determine its function in a specific cell type (Bartel 2009). Therefore, the deregulation of some miRNAs has been pointed out among the mechanisms responsible for the development of pathologies such as cancer (Bartels and Tsongalis, 2009), autoimmunity (Sonkoly and Pivarcsi 2008), diabetes (Zhou et al ., 2008) or vascular pathologies (Urbich et al ., 2008) and are becoming precise biomarkers of the evolution of many of them. Very recently it has been shown that miRNAs are also key regulators in the rapid and precise cellular response to any type of stimulus including lack of nutrients or hypoxia (Ivan et al ., 2008). On the other hand, it has also been shown that these miRNAs together with mRNAs can be secreted or exchanged by cells in the form of microparticles (platelet microvesicles; tumor cell exosomes; neutrophil ectosomes (Valadi et al ., 2007). could be detected in body fluids such as blood, urine or pleural fluid.In fact, it is estimated that the peripheral blood of healthy individuals may contain a concentration between 5-50 mg / ml of microparticles, which would increase in case of patients with various pathologies ( Hunter et al ., 2008) This would allow a very reliable monitoring of the evolution of these pathologies using samples obtained by minimally invasive methods (blood collection and urine collection (Gilad 2008). In urine, the detected miRNAs, among the that the miR-127 is found, have shown great stability, even in very aggressive conditions (Melkonyan et al ., 2008). Since the deregulation of and miRNAs can cause various pathologies, these are beginning to be considered as new targets of therapeutic action. In fact, tools have been developed to modulate their expression: pre-mirs to overexpress them and antagomirs (anti-mirs) to inhibit them, with very encouraging results in various experimental models in vitro and in vivo (Krutzfeld et al ., 2006; Care et al ., 2007; Van Rooij et al ., 2008), although its validity as a therapeutic strategy in humans is yet to be determined.
En cuanto al papel de los miRNAs en respuesta a isquemia, se ha determinado su expresión en isquemia cerebral focal en rata, estableciéndose asociación entre la expresión de miR-145 y el daño cerebral (Dharap et al., 2009). En isquemia cardiaca en humanos el miR-100 y el miR-133 parecen participar en el mecanismo de daño cardiaco (Sucharov C, et al., 2008). En isquemia hepática también en humanos, se ha establecido miR-223 como mediador de daño (Yu et al., 2008). Por el contrario, miR-126 y miR-210 se han descrito como promotores fundamentales de angiogénesis, neovascularización y reparación tisular en respuesta a varios estímulos, incluida la hipoxia (Suarez and Sessa, 2009; Fasanaro et al., 2008; van Solingen et al., 2008). Hasta el momento no se han descrito en la literatura miRNAs modulados en I/R renal, pero sí se comienza a especular con su potencial como biomarcadores en patologías renales, incluidas aquellas que conllevan alteraciones en la regulación de la tensión arterial (Liang M et al., 2009). En otro contexto, se han identificado algunos miRNAs relacionados con el rechazo inmunológico en el trasplante renal (Sui et al., 2008).Regarding the role of miRNAs in response to ischemia, their expression in focal cerebral ischemia in rat has been determined, establishing an association between miR-145 expression and brain damage (Dharap et al ., 2009). In human cardiac ischemia, miR-100 and miR-133 appear to participate in the mechanism of cardiac damage (Sucharov C, et al ., 2008). In liver ischemia also in humans, miR-223 has been established as a damage mediator (Yu et al ., 2008). In contrast, miR-126 and miR-210 have been described as fundamental promoters of angiogenesis, neovascularization and tissue repair in response to various stimuli, including hypoxia (Suarez and Sessa, 2009; Fasanaro et al ., 2008; van Solingen et al ., 2008). So far, miRNAs modulated in renal I / R have not been described in the literature, but they do start to speculate on their potential as biomarkers in renal pathologies, including those that lead to alterations in blood pressure regulation (Liang M et al. ., 2009). In another context, some miRNAs related to immune rejection in renal transplantation have been identified (Sui et al ., 2008).
Todo lo expuesto anteriormente justifica la necesidad de identificar y validar nuevos biomarcadores de evolución de daño renal más precisos e indicativos de qué compartimento tisular y en qué grado se está dañando y/o recuperando, cuya determinación además sea rápida, sencilla y sin necesidad de biopsiar al paciente.All of the above justifies the need to identify and validate new evolution biomarkers of kidney damage more accurate and indicative of which compartment tissue and to what extent it is being damaged and / or recovering, whose determination also be quick, simple and without the need for biopsy the patient.
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Así pues, en un primer aspecto, la presente invención proporciona un método para el diagnóstico y/o pronóstico de daño renal agudo que comprende analizar una muestra obtenida de un paciente, para determinar el nivel de expresión del micro-RNA miR-210 y comparar dicho nivel de expresión con un valor control, donde la alteración de dicho nivel es indicativo de daño renal.So, in a first aspect, the present invention provides a method for diagnosis and / or prognosis of acute kidney damage that involves analyzing a sample obtained from a patient, to determine the level of expression of the miR-210 micro-RNA and compare said level of expression with a control value, where the alteration of This level is indicative of kidney damage.
En un aspecto más en particular de la presente invención, la muestra del paciente a analizar es sangre. En otro aspecto en particular de la presente invención, la muestra es suero. En otro aspecto de la presente invención, la muestra es orina.In a more particular aspect of the present invention, the sample of the patient to be analyzed is blood. In other Particular aspect of the present invention, the sample is serum. In another aspect of the present invention, the sample is urine.
En un aspecto más en particular, el aumento del nivel de expresión de miR-210 en suero con respecto al valor control es indicativo de daño renal agudo.In a more particular aspect, the increase in miR-210 expression level in serum with respect The control value is indicative of acute renal damage.
En un aspecto más en particular, la disminución del nivel de expresión de miR-210 en orina con respecto al valor control es indicativo de daño renal agudo.In a more particular aspect, the decrease of the expression level of miR-210 in urine with Regarding the control value it is indicative of acute renal damage.
En la presente invención por daño renal agudo se refiere al daño renal que tenga etiología isquémica ya sea primaria o secundaria, como es el caso del daño renal por tóxicos o por medios de radiocontraste, y en cualquier caso, excluyendo el daño renal crónico.In the present invention for acute renal damage refers to kidney damage that has either primary ischemic etiology or secondary, as is the case of toxic renal damage or radiocontrasts, and in any case, excluding damage chronic renal
En un aspecto más en particular de la presente invención, la expresión del micro-RNA se determina mediante POR. En un aspecto más en particular, la expresión del micro-RNA se determina mediante POR cuantitativa. En un aspecto más en particular, la expresión de micro-RNA se determina mediante POR multiplex.In a more particular aspect of the present invention, the expression of the micro-RNA is determined by POR. In a more particular aspect, the expression of Micro-RNA is determined by quantitative POR. In a more particular aspect, the expression of micro-RNA is determined by multiplex POR.
En otro aspecto más en particular de la presente invención, la expresión del micro-RNA se determina mediante micromatrices de RNA total.In another more particular aspect of the present invention, the expression of the micro-RNA is determined by means of total RNA microarrays.
En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un kit para el diagnóstico y/o pronóstico de daño renal agudo que comprende las sondas y cebadores necesarios para llevar a cabo el método de la presente invención.In a second aspect, the present invention is refers to a kit for the diagnosis and / or prognosis of kidney damage acute comprising the probes and primers necessary to carry carry out the method of the present invention.
En un aspecto más en particular de la presente invención, el kit comprende las sondas y cebadores necesarios para determinar el nivel de expresión del micro-RNA miR-210.In a more particular aspect of the present invention, the kit comprises the probes and primers necessary for determine the level of expression of the micro-RNA miR-210.
En otro aspecto más en particular de la presente invención, el kit comprende una micromatriz de ARN.In another more particular aspect of the present invention, the kit comprises an RNA microarray.
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La figura 1 muestra la expresión de miR-210 en células proximales tubulares humanas HK-2 sometidas al protocolo de Hipoxia/Reoxigenación. NX: células en condiciones normales en cuanto a disponibilidad de oxígeno (normoxia, 21%) y a disponibilidad de nutrientes (medio completo 10% FBS) CC: células control que han sufrido restricción de nutrientes (están en medio sin nutrientes). Hyp: células que han sufrido restricción de nutrientes y oxígeno (1% de oxígeno en medio sin nutrientes); R-3, R-6, R-24 h: células que vuelven a estar en condiciones normales de disponibilidad de oxígeno y nutrientes.Figure 1 shows the expression of miR-210 in human tubular proximal cells HK-2 submitted to the protocol of Hypoxia / Reoxygenation. NX: cells under normal conditions as soon as to oxygen availability (normoxia, 21%) and to availability of Nutrients (complete medium 10% FBS) CC: control cells that have suffered from nutrient restriction (they are in the middle without nutrients). Hyp: cells that have undergone nutrient and oxygen restriction (1% of oxygen in the middle without nutrients); R-3, R-6, R-24 h: cells that return to be in normal oxygen availability conditions and nutrients.
La figura 2 muestra la expresión de miR-210 en células endoteliales humanas HMEC sometidas al protocolo de Hipoxia/Reoxigenación. NX: células en condiciones normales en cuanto a disponibilidad de oxígeno (normoxia, 21%) y a disponibilidad de nutrientes (medio completo 10% FBS) CC: células control que han sufrido restricción de nutrientes (están en medio sin nutrientes). Hyp: células que han sufrido restricción de nutrientes y oxígeno (1% de oxígeno en medio sin nutrientes); R-15 min, R-30 min, R-1 h, R-3 h, R-24 h: células que vuelven a estar en condiciones normales de disponibilidad de oxígeno y nutrientes.Figure 2 shows the expression of miR-210 in human HMEC endothelial cells submitted to the Hypoxia / Reoxygenation protocol. NX: cells in normal conditions regarding oxygen availability (normoxia, 21%) and nutrient availability (complete medium 10% FBS) CC: control cells that have undergone nutrient restriction (They are in the middle without nutrients). Hyp: cells that have suffered restriction of nutrients and oxygen (1% oxygen in medium without nutrients); R-15 min, R-30 min, R-1 h, R-3 h, R-24 h: cells that return to normal conditions of availability of oxygen and nutrients.
La figura 3 muestra la expresión de miR-210 en suero de pacientes diagnosticados de Fracaso Renal Agudo (FRA) de etiología isquémica. Control: expresión de miRNA en control sano igualado a 1. Los datos de expresión en el paciente están relativizados a este dato. Día 0, Día 1, Día 2, Día 3, Día 7: tiempos en los que se ha tomado muestra del paciente, al ingresar por FRA (día 0) y más tarde en su evolución.Figure 3 shows the expression of serum miR-210 of patients diagnosed with Acute Renal Failure (FRA) of ischemic etiology. Control: expression of miRNA in healthy control equal to 1. Expression data in the Patient are relativized to this data. Day 0, Day 1, Day 2, Day 3, Day 7: times when the patient's sample has been taken, at enter by FRA (day 0) and later in its evolution.
La figura 4 muestra la expresión de miR-210 en orina de pacientes diagnosticados de Fracaso Renal Agudo (FRA) de etiología isquémica. Control: expresión de miRNA en control sano igualado a 1. Los datos de expresión en el paciente están relativizados a este dato. Día 0, Día 1, Día 2, Día 3, Día 7: tiempos en los que se ha tomado muestra del paciente, al ingresar por FRA (día 0) y más tarde en su evolución.Figure 4 shows the expression of miR-210 in urine of patients diagnosed with Acute Renal Failure (FRA) of ischemic etiology. Control: expression of miRNA in healthy control equal to 1. Expression data in the Patient are relativized to this data. Day 0, Day 1, Day 2, Day 3, Day 7: times when the patient's sample has been taken, at enter by FRA (day 0) and later in its evolution.
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Se identificaron mediante el uso de arrays que los micro-RNAs: miR-127, miR-126, miR-210 y miR-101 en un modelo de H/R que mimetiza I/R, se expresaban de forma diferencial de tal forma que cada uno de estos micro-RNAs solo o en conjunto sirven como biomarcadores del daño renal.They were identified through the use of arrays that the micro-RNAs: miR-127, miR-126, miR-210 and miR-101 in an H / R model that mimics I / R, is expressed differentially so that each of these micro-RNAs alone or together serve as biomarkers of kidney damage.
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Se procedió al cultivo de las siguientes células (HK2: células tubulares proximales humanas, NRK-52E: células tubulares proximales de rata y HMEC: células endoteliales de microvasculatura humana) en medios apropiados conteniendo suero, antibióticos y factores de crecimiento específicos. Se mantuvieron a 37ºC, en atmósfera húmeda y con un 5% de CO_{2}.The following cells were cultured (HK2: human proximal tubular cells, NRK-52E: rat proximal tubular cells and HMEC: endothelial cells of human microvasculature) in appropriate media containing serum, antibiotics and specific growth factors. They kept to 37 ° C, in a humid atmosphere and with 5% CO2.
Las líneas celulares descritas anteriormente fueron sometidas a un protocolo de hipoxia/reoxigenación. Es decir, las líneas celulares son sometidas a cambios en las tensiones de oxígeno y en la disponibilidad de nutrientes. Para ello se utilizaron dos incubadores diferentes: la hipoxia en un incubador hermético a 37ºC, perfundido con una mezcla de 5% CO_{2}, 1% O_{2}, 94% N_{2}; la reoxigenación, en un incubador estándar a 37ºC, con 5% CO_{2}. Las células fueron crecidas hasta confluencia y deprivadas de suero 24 horas antes de la hipoxia. Durante la hipoxia, se mantuvieron en medio mínimo (HBSS) sin suero, con baja concentración de glucosa o derivados. Durante la reoxigenación se utilizó un medio completo (Sáenz-Morales et al., 2006). El tiempo de hipoxia para todas las muestras fue de 6 h, y los tiempos de reoxigenación variables (15 min-72 h). Todos los experimentos in vitro se repitieron al menos 3 veces.The cell lines described above were subjected to a hypoxia / reoxygenation protocol. That is, cell lines are subject to changes in oxygen tensions and nutrient availability. For this, two different incubators were used: hypoxia in a hermetic incubator at 37 ° C, perfused with a mixture of 5% CO 2, 1% O 2, 94% N 2; reoxygenation, in a standard incubator at 37 ° C, with 5% CO2. The cells were grown to confluence and deprived of serum 24 hours before hypoxia. During hypoxia, they were kept in minimal medium (HBSS) without serum, with low concentration of glucose or derivatives. During reoxygenation a complete medium was used (Sáenz-Morales et al ., 2006). The hypoxia time for all samples was 6 h, and the reoxygenation times were variable (15 min-72 h). All in vitro experiments were repeated at least 3 times.
A continuación se determinó la expresión de los distintos micro-RNAs en las líneas celulares mediante POR, para ello y tras la extracción del RNA total de las muestras de fluidos (suero u orina) y valorarlo, se utilizó 50 nanogramos de cada una de ellas para la reacción de retrotranscripción (RT) en 15 microlitros. Para este paso se utilizaron cebadores comerciales especiales (stem loop primers). Estos cebadores fueron específicos para cada miRNA. Tras la RT, se procedió a la reacción de amplificación de forma cuantitativa (qPCR). En esta reacción que fue llevada a cabo en un volumen total de 10 microlitros, se utilizó 1 microlitro de la reacción total de RT y cebadores específicos para cada miRNA y además sonda Taqman con atrapadores de fluorescencia. Todos los reactivos, tanto cebadores como mezclas de reacción con enzimas y nucleótidos para RT y POR se utilizaron de Applied Biosystems. Los resultados fueron los siguientes:Next, the expression of the different micro-RNAs in cell lines by POR, for this and after extracting the total RNA from the Samples of fluids (serum or urine) and titrated, 50 was used nanograms of each of them for the reaction of retrotranscription (RT) in 15 microliters. For this step it They used special commercial primers (stem loop primers). These primers were specific for each miRNA. After the RT, it proceeded to the amplification reaction quantitatively (qPCR). In this reaction that was carried out in a total volume of 10 microliters, 1 microliter of the total reaction of RT and specific primers for each miRNA and also Taqman probe with fluorescence catchers. All reagents, both primers as reaction mixtures with enzymes and nucleotides for RT and POR se They used Applied Biosystems. The results were the following:
Como muestra la figura 1, los niveles de expresión de miR-210, al igual que el miR-126, fueron muy dependientes de la disponibilidad de nutrientes y oxígeno, ya que la restricción de ambos, disminuyó su expresión muy significativamente respecto a la condición de normalidad. La expresión del miRNA se fue recuperando en el tiempo de reoxigenación, donde las células volvieron a disponer de oxígeno y nutrientes. La disminución del miR-210 indicó falta de nutrientes y oxígeno en células proximales tubulares, siendo indicativo, al igual que en el caso de miR-126, de isquemia renal. Por otro lado, y dado que a 3 h de reoxigenación se registró daño del epitelio in vitro, la baja expresión del miR-210 indicó daño del epitelio proximal tubular tras la isquemia.As Figure 1 shows, miR-210 expression levels, like miR-126, were very dependent on the availability of nutrients and oxygen, since the restriction of both decreased their expression very significantly with respect to the condition normal The expression of the miRNA was recovered at the time of reoxygenation, where the cells returned to have oxygen and nutrients. The decrease in miR-210 indicated a lack of nutrients and oxygen in tubular proximal cells, being indicative, as in the case of miR-126, of renal ischemia. On the other hand, and after 3 h of reoxygenation, epithelial damage was recorded in vitro , the low expression of miR-210 indicated damage to the tubular proximal epithelium after ischemia.
Como se muestra en la figura 2 y a diferencia de lo que sucedía con este miRNA en células proximales tubulares, el miR-210 aumentó su expresión discretamente en la condición de hipoxia en comparación con la condición de normoxia. La expresión de este miRNA se mantuvo elevada en reoxigenación y disminuyó bruscamente su expresión a 24 h de reoxigenación. El aumento de expresión de este miRNA en células endoteliales durante la condición de hipoxia fue indicativo de isquemia renal. Al igual que el miR-127 y el miR-101, su expresión en reoxigenación se asoció a un estado de activación endotelial (pro-inflamatorio), el cual comenzó a normalizarse a las 24 h.As shown in Figure 2 and unlike what happened with this miRNA in tubular proximal cells, the miR-210 increased its expression discreetly in the hypoxia condition compared to normoxia condition. The expression of this miRNA remained elevated in reoxygenation and sharply decreased its expression at 24 h of reoxygenation. He increased expression of this miRNA in endothelial cells during The hypoxia condition was indicative of renal ischemia. As that miR-127 and miR-101, its reoxygenation expression was associated with an activation state endothelial (pro-inflammatory), which began to normalize at 24 h.
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El estudio con muestras de pacientes se hizo de forma prospectiva. Tras autorización por parte de los pacientes o sus representantes legales mediante el pertinente consentimiento informado y previa aprobación del estudio por el Comité Ético de Investigación Clínica de nuestro Hospital, se extrajeron muestras de sangre y orina y biopsias renales en caso de trasplante de los grupos de pacientes que se describen a continuación.The study with patient samples was made of prospective way. Upon authorization by the patients or their legal representatives through the relevant consent informed and prior approval of the study by the Ethics Committee of Clinical Research of our Hospital, samples of blood and urine and renal biopsies in case of transplantation of the patient groups described below.
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Se analizaron muestras procedentes de 50 trasplantados (enfermos con trasplante renal de novo y con diferentes regímenes de inmunosupresión), organizados en dos grupos:Samples from 50 transplants were analyzed (patients with de novo renal transplant and with different immunosuppression regimens), organized into two groups:
I. 25 enfermos con función inmediata del injerto.I. 25 patients with immediate function of graft.
II. 25 enfermos con función retrasada del injerto.II. 25 patients with delayed function of graft.
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Se recogieron muestras de sangre y orina los días 1,7, 15, 30 pos-trasplante renal y en ellos se determinó la expresión de los miRNAs a estudiar por qRT-PCR.Blood and urine samples were collected. days 1,7, 15, 30 after renal transplantation and in them determined the expression of the miRNAs to study by qRT-PCR.
En caso de no función del injerto se realizó una biopsia al séptimo día, que se repitió cada 7-10 días hasta que se resolvió la fase de NTA. En caso de sospecha de rechazo y tras su confirmación por biopsia, estos pacientes fueron excluidos.In case of non-graft function, a biopsy on the seventh day, which was repeated every 7-10 days until the NTA phase was resolved. In case of suspicion of rejection and after confirmation by biopsy, these patients were excluded.
En el caso de los pacientes trasplantados, se recogió y dispuso de la siguiente información:In the case of transplanted patients, collected and disposed of the following information:
- Características del receptor: edad, sexo, tiempo en diálisis.- Receiver characteristics: age, sex, Dialysis time.
- Características del donante: tipo de donante (muerte encefálica, asistolia), edad, sexo, necesidad de drogas vasoactivas y última creatinina.- Donor characteristics: type of donor (brain death, asystole), age, sex, need for drugs vasoactive and last creatinine.
- Características del injerto: tiempos de isquemia caliente, fría y de anastomosis. Compatibilidad HLA e inmunosupresión.- Graft characteristics: times of hot, cold and anastomosis ischemia. HLA e compatibility immunosuppression
- Función del injerto a 2, 4 y 12 semanas.- Graft function at 2, 4 and 12 weeks.
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Las muestras de sangre se recogieron en tubos VACUETTE (z serum sep clot activator) de 8 ml, que fueron centrifugados a 2.500 rpm 10 minutos.Blood samples were collected in tubes VACUETTE (z serum sep clot activator) of 8 ml, which were centrifuged at 2,500 rpm 10 minutes.
Se recogió el suero separado por centrifugación y se alicuotaron y almacenaron conforme a los criterios del Biobanco del Hospital Ramón y Cajal (en tubos anonimizados, con código único y a -80C).The separated serum was collected by centrifugation and aliquoted and stored according to the criteria of the Biobank of the Ramón y Cajal Hospital (in anonymous tubes, with unique code and at -80C).
Las muestras de orina se recogieron en viales de orina Standard o extrajeron del depósito de la sonda, se centrifugaron a 2.800 rpm 10 min para eliminar sedimentos y otros restos, y se alicuotaron y almacenaron conforme a los criterios del Biobanco del Hospital Ramón y Cajal (en tubos anonimizados, con código único y a -80C).Urine samples were collected in vials of Standard urine or removed from the probe reservoir, it centrifuged at 2,800 rpm 10 min to remove sediments and other remains, and aliquoted and stored according to the criteria of the Biobank of the Ramón y Cajal Hospital (in anonymous tubes, with unique code and at -80C).
De todas ellas se solicitó su cesión por parte del Biobanco mediante acuerdos de cesión. Se solicitaron un máximo de 500 microlitros, ya que hemos optimizado la técnica para amplificar miRNAs en muestras de 100-200 microlitros de ambos fluidos, mediante PCR cuantitativa, para ello y tras la extracción del RNA total de las muestras de fluidos (suero u orina) y valorarlo, se utilizó 50 nanogramos de cada una de ellas para la reacción de retrotranscripción (RT) en 15 microlitros. Para este paso se utilizaron cebadores comerciales especiales (stem loop primers). Estos cebadores fueron específicos para cada miRNA. Tras la RT, se procedió a la reacción de amplificación de forma cuantitativa (qPCR). En esta reacción que fue llevada a cabo en un volumen total de 10 microlitros, se utilizó 1 microlitro de la reacción total de RT y cebadores específicos para cada miRNA y además sonda Taqman con atrapadores de fluorescencia. Todos los reactivos, tanto cebadores como mezclas de reacción con enzimas y nucleótidos para RT y POR se utilizaron de Applied Biosystems.Of all of them their assignment was requested by of the Biobank through assignment agreements. A maximum was requested 500 microliters, since we have optimized the technique for amplify miRNAs in 100-200 microliter samples of both fluids, by quantitative PCR, for this and after the Total RNA extraction from fluid samples (serum or urine) and value it, 50 nanograms of each of them were used for the Retranscription reaction (RT) in 15 microliters. For this one step special commercial primers were used (stem loop close-ups) These primers were specific for each miRNA. After the RT, the amplification reaction was proceeded quantitative (qPCR). In this reaction that was carried out in a total volume of 10 microliters, 1 microliter of the total reaction of RT and specific primers for each miRNA and also Taqman probe with fluorescence traps. All the reagents, both primers and reaction mixtures with enzymes and nucleotides for RT and POR were used from Applied Biosystems.
El procesamiento de las muestras de suero y orina de pacientes anterior a la extracción de RNA total fue el siguiente: una alícuota de 100-200 microlitros de suero u orina, se digirieron con Proteinasa K (0,65 miligramos/mililitro) incubando a 56C, 1 h. Tras ello se realizó una primera extracción con fenol/cloroformo (5:1) y la fase acuosa se procesó utilizando el kit High Puré miRNA isolation Kit (Roche), siguiendo las indicaciones del fabricante.The processing of serum samples and Patient urine prior to total RNA extraction was the next: an aliquot of 100-200 microliters of serum or urine, were digested with Proteinase K (0.65 milligrams / milliliter) incubating at 56C, 1 h. After that, a first extraction with phenol / chloroform (5: 1) and the aqueous phase is processed using the High Puré miRNA isolation Kit (Roche), following the manufacturer's instructions.
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Se analizaron muestras procedentes de 50 pacientes, organizados en los siguientes grupos:Samples from 50 were analyzed patients, organized in the following groups:
- IA: 10 pacientes adultos operados de forma programada con circulación extracorpórea (CEC) y con bajo riesgo para el desarrollo de FRA, es decir, pacientes con una puntuación de 0 a 2 en el sistema de Thakar5 o de 0 a 1 en el simplificado SRI6.- AI: 10 adult patients operated in a way programmed with extracorporeal circulation (CEC) and with low risk for the development of FRA, that is, patients with a score of 0 to 2 in the Thakar5 system or 0 to 1 in the simplified SRI6.
- IB: 10 pacientes pediátricos con cardiopatías congénitas intervenidos por primera vez con CEC.- IB: 10 pediatric patients with heart disease congenitally operated for the first time with CEC.
- II: 15 pacientes adultos operados de forma programada con CEC, con función renal basal alterada y puntuaciones > 5 en el sistema de Thakar5 o \geq 3 en el SRI6.- II: 15 adult patients operated in a way programmed with CEC, with altered basal renal function and scores > 5 in the Thakar5 system or? 3 in the SRI6.
- III: 15 pacientes adultos operados de forma programada con CEC, con función renal basal normal y con las mismas puntuaciones que en el apartado anterior.- III: 15 adult patients operated in a way programmed with CEC, with normal basal renal function and with them scores than in the previous section.
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Para cada paciente se hicieron determinaciones de los miRNAs citados en los siguientes momentos:For each patient determinations were made of the miRNAs cited at the following times:
- Basal preoperatorio.- Preoperative baseline.
- A las 2 h del ingreso en UCI.- At 2 hours after admission to the ICU.
- A las 24 h, 48 h y 72 h de la cirugía.- At 24 hours, 48 hours and 72 hours after surgery.
- En el día +7 (opcional para los grupos IA y IB).- On day +7 (optional for groups IA and IB).
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Como muestra la figura 3, el miR-210 en suero aumentó de forma muy significativa su expresión en el momento de inicio del daño renal isquémico, se mantuvo en las primeras 24 h, para normalizarse posteriormente. Estos datos indicaron que el aumento en la expresión de este miRNA en el suero de pacientes, fue marcador diagnóstico muy temprano de daño renal isquémico o FRA.As Figure 3 shows, the miR-210 in serum increased significantly its expression at the time of onset of ischemic kidney damage, it kept in the first 24 h, to normalize later. These data indicated that the increase in the expression of this miRNA in the serum of patients, it was a very early diagnostic marker of ischemic kidney damage or FRA.
Como se observa en la figura 4, el miR-210 en orina aumentó de forma muy significativa su expresión a las 48 h, normalizándose posteriormente. Teniendo en cuenta que este miRNA incrementó su expresión en células HK-2 a tiempos en los que empezó a observarse recuperación epitelial en el modelo experimental, ello indicó que el aumento en la expresión de este miRNA a las 48 h en orina de pacientes, fue indicativo del inicio de la recuperación renal tras el daño isquémico.As seen in Figure 4, the miR-210 in urine increased significantly its expression at 48 h, later normalized. Having in account that this miRNA increased its expression in cells HK-2 at a time when it began to be observed epithelial recovery in the experimental model, this indicated that the increase in the expression of this miRNA at 48 h in urine of patients, was indicative of the onset of renal recovery after Ischemic damage
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| WO2009038742A2 (en) * | 2007-09-20 | 2009-03-26 | Caritas St. Elizabeth's Medical Center Of Boston, Inc. | Method for estimating risk of acute kidney injury |
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