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KIDNEY INT(IF14.8)丨肾脏病顶刊!空间蛋白成像揭示ApoE蛋白有望成为C3肾小球病诊断标志物

2024-06-25
中科新生命
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C3肾小球病(C3 glomerulopathy)是一种由替代途径调节异常驱动的罕见疾病。C3G可借助电子显微镜进一步分为C3肾小球肾炎(C3GN)和致密沉积物病(DDD),这两种疾病在肾活检免疫荧光研究中均以明亮的肾小球C3染色为特征。DDD和C3GN之间的主要区别特征是致密沉积物在DDD看起来密度很高,而在C3GN却不致密,但尚不清楚其原因。

美国明尼苏达州罗切斯特市梅奥医院蛋白质组学中心的专家学者在国际顶尖医学期刊Kidney International(IF 14.8)上发表了创新研究成果“Apolipoprotein E is enriched in dense deposits and is a marker for dense deposit disease in C3 glomerulopathy”。 本研究对C3GN和对照病例进行激光捕获显微切割和质谱、免疫组化和共聚焦显微镜,探究致密沉积物在DDD中密度高的原因。

 

 

 研究样本

C3GN患者12例,DDD患者12例。其中对一名DDD患者进行了间隔2年的两次MS研究。

 

 

 研究方法

对收集到的样本进行FFPE包埋切片,使用激光显微切割对肾小球区域进行选择,结合LC-MS/MS技术进行蛋白质的表达特征分析。

 

 

 研究结果

1. C3GN、DDD和对照样本各12例的LCM/MS

与对照组相比,我们首先观察了C3GN和DDD的补体蛋白的情况。DDD与0时间移植活检的线性倍数变化显示再C5, C6, C8, C9, C7, ApoE, 补体因子H相关(CFHR)5, C3, CFHR1, 和补体因子H (CFH)有不同程度的升高(图1a)。比较DDD和C3GN中的补体蛋白的差异情况,末端途径的补体蛋白增加了6至9倍(图1c)。有趣的是,DDD和C3GN中C3的相对丰度相似,没有显著变化。两组之间的总蛋白质倍数变化差异用火山图(图1d)和热图(图1e)进行了展示。与C3GN相比,DDD ApoE丰度增加了9倍(图1c)。其他值得注意的蛋白质包括载脂蛋白A-V、载脂蛋白A-II、体外连接蛋白均有不同程度的上调。其他补体DDD或C3GN中调节蛋白CFH、CFHR5或CFHR1的相对丰度无显著差异。热图还显示了DDD和C3GN之间补体调节蛋白的蛋白质组学概况(图 1d-e)。与C3GN相比,ApoE是DDD最稳定、最丰富的蛋白质,其次是C7、C8和C9。最后,主成分分析显示与C3GN病例相比,DDD病例的聚类更紧密(图1f)。

图1 致密沉积物疾病(DDD),C3肾小球肾炎(C3GN)和对照病例的激光捕获显微解剖和质谱研究

图1 致密沉积物疾病(DDD),C3肾小球肾炎(C3GN)和对照病例的激光捕获显微解剖和质谱研究

 

2. DDD和C3GN中ApoE的IHC染色

研究人员发现DDD病例中沿肾小球基底膜和系膜ApoE的IHC染色呈阳性(图2),鲍曼氏囊上也有染色。图2a显示沿着GBM和鲍曼氏囊的阳性ApoE染色,以及局灶性管状基底膜染色。硬化的肾小球在毛细血管中显示出强烈的ApoE染色阳性。对照组和C3GN中的ApoE IHC染色阴性。在包括微小病变疾病、IgA肾病、局灶节段性肾小球硬化、糖尿病、狼疮性肾炎和膜性肾病的对照病例中,肾小球系膜和肾小球基底膜的ApoE IHC染色也呈阴性。图2b显示了对照组和C3GN病例中沿着GBM和鲍曼氏囊的阴性ApoE染色。另外还对DDD和C3GN的ApoA-V进行了IHC染色,结果显示DDD和C3GN的ApoA-V染色很少或没有染色。

图2 ApoE的IHC染色

图2 ApoE的IHC染色

 

3. DDD和C3GN的ApoE共聚焦显微镜检查

对DDD、C3GN、膜性肾病和0时间移植前肾移植活检的代表性病例进行共聚焦显微镜检查,以确认LCM/MS结果(图3)。共焦显微镜检查显示,在DDD样本中,ApoE沿GBM、鲍曼氏囊和肾小管基底膜局灶性染色明亮,但C3GN、膜性肾病和0时间植入前肾移植活检染色为阴性。图4 显示了C3GN(病例6)和DDD(病例9)的代表性病例情况。C3GN和DDD均在光学显微镜下显示增殖性肾小球肾炎,在IF显微镜下显示C3亮染色,C3GN中可见大的内膜下毛细血管壁沉积,DDD可见致密的膜内沉积,C3GN中ApoE染色阴性,但在DDD病例中IHC染色和共焦显微镜下均可见ApoE亮染色。

图3 ApoE的共聚焦显微镜检查

图3 ApoE的共聚焦显微镜检查

图4 肾小球肾炎(C3GN)和密集沉积病(DDD)的活检

图4 肾小球肾炎(C3GN)和密集沉积病(DDD)的活检

 

4. 验证研究

对31例C3G进行ApoE IHC染色。其中DDD病15例,C3GN病16例。IHC染色时尚不清楚C3GN或DDD的诊断。基于EM的DDD或C3GN诊断随后由MH确认。根据ApoE染色阳性,15例DDD病例中有12例(80%)被确诊。由于无明显ApoE染色,16例C3GN中有13例(81.3%)确诊为C3GN。根据ApoE染色和与EM结果的相关性,80.6%的病例被正确诊断为DDD病或C3GN。根据验证研究,ApoE IHC染色诊断DDD的阳性预测值为80%,阴性预测值为81.25%。

 

 

 小结

本文对12例C3GN病例和12例DDD病例的肾小球进行了LCM/MS蛋白质组学分析,比较其相对蛋白丰度差异,分析了C3GN病例和DDD病例与0时间方案移植前肾活检的蛋白质组学特征,C3GN和DDD的组别表明补体蛋白和补体调节蛋白的累积显著增加。IHC染色和共聚焦显微镜检查证实了LCM/MS的发现。综上所述,与C3GN相比,研究显示DDD存在ApoE和终末途径补体蛋白的显著富集,并证明ApoE是DDD中致密沉积物的主要成分。本研究是首个显示ApoE在DDD中蓄积的研究,因此,ApoE染色可作为EM的辅助手段用于DDD病的诊断,在EM不可用时具有重大价值。

 

 

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