Прескочи към главното съдържание на страницата

Архив


БРОЙ 1 2021

Новите биомаркери за пациенти със системен лупус еритематодес в началото на 2021 година

виж като PDF
Текст A
доц. д-р М. Генева-Попова1, дм, д-р К. Атлиев, дм2
1МУ-Пловдив, Катедра по Пропедевтика на Вътрешни болести, Клиника по ревматология, УМБАЛ „Свети Георги“, гр. Пловдив 2МУ-Пловдив, Катедра по урология и Обща медицина, УМБАЛ „Свети Георги“, гр. Пловдив


Системният лупус еритматозус (СЛЕ) е хронично, автоимунно, мултисистемно за­­бо­ля­ва­не на съединителната тъкан. СЛЕ засяга по-често женския пол (съотношението жени/мъже е при­близително 9:1), с пик на заболе­ваемост между 20 и 40-годишна въз­раст[1].

Оценяването на болен със СЛЕ включва 5 стъпки:

  • Поставяне на диагноза.
  • Оценка на степента и вида на засягане на различните органи и системи или стадиране на болест­та чрез SLICC/ACR Damage Index.
  • Оценка на активността на заболяването чрез различни индекси за активност, като най-разпростра­нен и достъпен за при­ло­жение в клиничната практика е т.нар. SLEDAI (Systemic
  • Lupus Erythematosus Disease Index).
  • Преценка на вероятната прогноза на болестта и тежестта ù.
  • Избор на терапия[1].

Всяка една от тези стъпки е важна както за пациента, така и за лекуващия ревматолог, който трябва своевременно да се ориентира в субективните оплаквания, клинични резултати и достъпните имунологични изследвания за да предложи адекватно лечение, което да намали комулативните увреждания и прогнозата на болния.
В помощ на диагностиката, мониториране на терапията и прогнозата на болния са създадени множество биомаркери, които успешно се използват последните години[2].
Биомаркерите са биомолекули, които се откриват в кръвта, други телесни течности (напр. урина) или в тъканите, които или само с тяхното присъствие, или в комбинация с други симптоми, могат да индикират появата или прогнозата на СЛЕ. Биомаркерите се използват успешно за скринингова диагноза, прогнозиране и мониторинг на терапията. Те са от решаващо значение в научните изследвания и клиничната практика[3].

Постоянно нарастващата наличност на биологични измервания създаде необходимост от правилно определяне на биомаркерите и тяхното използване. Според FDA-NIH Biomarker Working Group биомаркерите са „определена характеристика, която се измерва като индикатор за нормални биологични процеси, патогенни процеси или реакции на експозиция или намеса“[4].

Комплемент
Изследването на нивото на комплемента и неговите фракции е рутинно в ревматологичните практики, тъй като откриването на негови компоненти в тъканите се използва за оценка на отлагането на имунния комплекс в целевите органи. Намалената концентрация на компоненти на комплемента в кръвта е силно свързана с активно заболяване и предсказва появата на пристъпи[5]. Ниските нива на серумен комплемент 3 (C3) и C4 са включени в критериите за класификация, разработени от EULAR и ACR[6]. За съжаление, измерването на нивата на C3 и C4 не е чувствителен метод за изследване на пациенти със СЛЕ и не отразява точно текущото активиране на болестта. Повече информация може да бъде получена с помощта на функционални тестове, които изследват цялата каскада на комплемента. Бързото разпадане на тези продук­ти е основната пречка за тяхното откриване, но за преодоляването му се предлагат нови подходи, включително оценка на клетъчно свързани продукти на комплемента[2].
Според Kalunian и съавтори (2012 г.), откриването на нивата на C4d в еритроцитите и В клетките (свързани с клетъчни продукти за активиране на комплемента, CB-CAP) е чувствителен тест за диагностика и проследяване на пациенти със СЛЕ[7]. През 2020 г. Ramsey-Goldman и сътрудници доказват, че CB-CAP може да предвиди еволюция до класифицируем СЛЕ при пациенти, при които се подозира заболяването, но критериите за ACR все още не са изпълнени[8].
iC3b е продукт от разграждането на C3b и отразява активирането на комплемента по класическия, лектиновия и алтернативния път. Неговият полуживот в серума (90 минути) е достатъчно дълъг, за да позволи откриването, но достатъчно кратък, за да отразява текущото активиране на комплемента. Неговата оценка, изразена като съотношение на iC3b в кръвта към серумните нива на C3, е предложена като полезен инструмент за анализ на активирането на комплемента в серумите[9].

Серумни биомаркери
Последните години се доказа, че по-голямата част от пациентите със СЛЕ се характеризират с повишена експресия на IFN-регулирани гени от тип I, Голям брой човешки гени (до 10%) са под контрол на IFN тип I; гените, регулирани от IFN от тип I и тип II, се припокриват широко, поради което се приема, че те допринасят за регулиране на генната експресия при болните със СЛЕ[10].

Пряко измерване на IFN тип I е трудно, тъй като той присъства в малки количества или като протеин в серума, или като транскрипт на иРНК в мононуклеарни клетки от периферна кръв. През 2017 г. Rodero и съавтори предложиха нов метод на изследване, който позволява 5000-кратно увеличение на чувствителността[11] и така се откриват значително високи нива на циркулиращ IFN-a в серума на болни със СЛЕ. Анализът на генната експресия все още не е приложим за рутинна оценка на пациента, което предполага полезността на търсенето на сурогатни маркери на интерфероновия подпис като хемокините CXCL10, Galectin-9 и свързващ сиалова киселина Ig-подобен лектин 1 (SIGLEC-1) и други. В МУ-

Пловдив от 2019 г. се разработва научен проект №2/2019 относно „Проучване на IFN тип I-индуцираните хемокини CCL2, CXCL10 и CCL19 при пациенти със системен лупус еритематодес“ и пилотните резултати са обнадеждаващи.

CXCL10, Galectin-9 и SIGLEC-1
Хемокин CXCL10 присъства при повишени нива в серумите на болни със СЛЕ и в засегнатата тъкан и има значение при набирането на CXCR3+ ефекторни, Т-клетки на паметта, NK клетки и плазмени клетки до възпалителни места. Сред регулираните от IFN хемокини CXCL10 има най-висока корелация с активността на заболяването и най-добрата предсказваща способност за обостряне на бо­­лестта[12].
Серумните нива на Gale­ctin-9, бета-галактозид-свързващ лек­­тин, отразяват увреждането на органите и само активността на заболяването[13]. Галектин-9 се открива и в цереброспиналната течност, което предполага потенциална употреба на лектина при диагностицирането на засягане на ЦНС[13].
Според Rose и съавтори SIGLEC-1 е IFN-регулиран мембранен протеин, участващ в клетъчната адхезия към сиалилирани патогени; тя се експресира на повърхността на клетки с миелоиден произход и се открива и в серума, където се предполага, че по-високи концентрации са свързани с повишена честота на бъбречни усложнения, но не и с индекс на активност болестта[14].

IL-1
Основен индуктор на IFN тип II е IL-18, цитокин от семейство IL-1, който е широко изследван при СЛЕ и е предложен като биомаркер на оценка на активността на заболяването[15]. Въпреки свръхпроизводството на разтворим инхибитор IL-18 свързващ протеин (IL-18BP), нивата на IL-18 и свободните IL-18 се повишават и корелират с индексите на активността на заболяването, както и с други серологични маркери (anti-dsDNA и титри на антитела срещу C1q, нива на комплемента)[15].
Сред IL-1 семейството цитокини и рецептори, разтворимата форма на ST2/IL-1 рецептор 4 (IL-1R4) наскоро беше предложена като нов биомаркер в оценка на активността на СЛРЕ[16]. ST2/IL-1R4 медиира IL-33 сигнализиране; разтворимата форма на рецептора предотвратява взаимодействието на IL-33 с мембранния. Разтворимите нива на IL (sIL)-1R4 са повишени при активен СЛЕ и силно корелират с индекса на активност на заболяването и с нивата на анти-dsDNA и анти-C1q антитела[16]. Когато диагностичната стойност на sIL-1R4 се оценява директно чрез многовариантен анализ, sIL-1R4 е подобен на anti-dsDNA и IL-18BP за идентифицирането на пациенти с активен нефрит и е най-подходящата променлива при разграничаването на активни от неактивни пациенти[16].

Семейство BAFF
IFN от тип I и тип II регулират експресията и секрецията на цитокини и рецептори от семейството на активиращия фактор на В-клетките (BAFF), които играят основна роля в развитието, диференциацията и оцеляването на В-клетките[17]. Семейството BAFF, член на суперсемейството на TNF, включва два лиганда, BAFF и индуциращ пролиферацията лиганд (APRIL), и три рецептора, BAFF рецептор (BAFF-R), трансмембранен активатор и калциев модулатор и циклофилинов лиганд взаимодействащ (TACI) и антиген за узряване на В-клетки (BCMA)[17]. BAFF взаимодейства с BAFF-R, TACI и BCMA с намаляващ афинитет; APRIL може да взаимодейства само с TACI и BCMA. Трите рецептора се експресират по специфичен за подгрупа начин, започвайки с BAFF-R в преходни В-клетки, последвани от TACI в маргиналната зона и превключени В-паметови лимфоцити чрез BCMA в плазмените клетки. Нивата на BAFF са подробно изследвани при болни със СЛЕ, като се отчитат повишени им серумни нива, свързани със серологичната активност повече, отколкото с глобалната активност на заболяваето[17].

Уринни биомаркери
Увреждането на бъбреците оказва голямо влияние върху заболеваемостта и смъртността при СЛЕ. Бъбречната биопсия все още представлява златния стандарт, но активно се търсят неинвазивни инструменти за измерване на активността на бъбречното засягане при СЛЕ. Цитокините и хемокините се произвеждат локално чрез инфилтриране на възпалителни клетки и могат лесно да бъдат открити в урината. Сред въз­палителните хемокини, които меди­ират левкоцитна инфилтрация и играят важна роля за прогресията на нефрита са CCL2/ моноцитен хемоатрактант протеин-1 (MCP-1), CXCL10, CXCL4 и CXCL16.

Нивата на CCL2 в урината предста­вляват чувствителен индикатор за бъбречен ангажиране при СЛЕ, пред­сказващ неговата тежест и отговор на лечението[18]. CCR2, рецептор на хемокина, се експресира при по-висока плътност в циркулиращите моноцити, отколкото в бъбречно инфилтриращите моноцити, които се екскретират с урината. Тъй като комплексът хемокин/рецептор бързо се интернализира, ниската рецепторна експресия вероятно се дължи на високата концентрация на CCL2. По този начин наличните данни предполагат, че CCR2 е основният рецептор, участващ в набирането на моноцити в бъбреците[19].

Нивата на CXCL10 и CXCL16 в урината са силно повишени при болни с лупусен нефрит[19], а съответните рецептори, CXCR3 и CXCR6, са свръхекспресирани върху CD4 Т-клетки на урината; открива се ясна корелация между нивата на CXCL10 в урината и броя на CXCR3-положителните CD4 Т-клетки в урината.

При лупусен нефрит експресията на молекула 1 на съдова клетъчна адхезия (VCAM-1) е регулирана в гломерулни епителни клетки, мезангиум, проксимални тубуларни клетки. Активираният левкоцитен CAM (ALCAM) също се свръхекспресира върху макрофаги и гломерулни ендотели. VCAM-1 и ALCAM в урината са повишени при активен лупусен нефрит и така могат да разграничат активното бъбречно засягане от неактивното[20].

Уринарните цитокини с потвърдена роля при оценката на лупусния нефрит са BAFF, APRIL и TWEAK. Като се има предвид ролята на семейството BAFF при СЛЕ, не е изненадващо, че BAFF и APRIL се откриват при повишени нива при активен нефрит[21].

Друг уринен биомаркер е липокалин, който е свързан с неутрофилна желатиназа в урината (NGAL). NGAL, който се регулира в присъщите бъбречни клетки в отговор на остро увреждане, усилва локалното възпаление и индуцира апоптоза на мезангиалните и тубуларните клетки. При пациенти с лупусен нефрит е доказано, че нивата на NGAL в урината са повишени и могат да се използват като традиционните биомаркери за оценка на активността на лупуса[23].

Лимфоцитни субпопулации
Фенотипът на лимфоцитите е предложен като възможен биомар­кер за оценка на активността на СЛЕ. В-клетъчното диференциране е основно нарушено при СЛЕ и в периферната кръв се откриват увеличен брой плазмобласти (CD19lo CD20− CD27hi CD38hi) и преходни В-клетки (CD24hi CD38hi)[24].

Регулаторните Т-клетки също се променят при СЛЕ. Редица CD4 + Foxp3 + клетки, предимно тимусни, с променлива експресия на CD25, са с увеличен брой при болни с активен СЛЕ. Увеличение на провъзпалителните Th17 клетки се наблюдава и в периферната кръв и съотношението Treg/Th17 изглежда различава пациентите със СЛЕ от засегнатите от други системни автоимунни нарушения като първичен антифосфолипиден синдром[25].

Бъдещето на биомаркерите при СЛЕ не може да не разгледа генетични и епигенетични фактори; по-специално нараства интересът към микро-РНК, чиято роля като патогенен фактор и биомаркер в диагностиката, проследяването и наблюдението на терапията за СЛЕ е широко препоръчвана[26].

Заключение
Тъй като биологичните системи са сложни и многоизмерни, безпристр­астен подход като протеомиката мо­же да предложи предимства. Той позволява по­твър­­ждаване на предварително ид­е­­н­­ти­фицирани биомаркери и съ­що така позволява откриването на нови, чието значение при СЛЕ тряб­ва да бъде потвърдено в бъдещи про­учвания. Следващите години ще са години на нови биомаркери, които да помагат при диагностика, оценка на активността и мониториране на терапията не само при СЛЕ, а и при всички останали ревматологични за­болявания. n

книгопис:
1. Рашков Р., С. Монов, М. Иванова и др., „Консеснсус за системен лупус еритематодес“, Българско дружество по ревматология, март 2019 г.
2. Capecch R., Il. Puxeddu, F. Pratesi, P. Migliorini, „New biomarkers in SLE: from bench to bedside“, Rheumatology, Volume 59, Issue Supplement_5, December 2020, р v12–v18.
3. Califf R, „Biomarker definitions and their applications“, Exp Biol Med (Maywood) 2018;243:213–21.
4. FDA-NIH Biomarker Working Group. BEST (Biomarkers, EndpointS, and Other Tools) Resource. Silver Spring, MD: Food and Drug Administration (US); Bethesda, MD: National Institutes of Health (US).
5. Leffler J., Bengtsson A., Blom A., „ The complement system in systemic lupus erythematosus: an update“, Ann Rheum Dis 2014;73:1601–6.
6. Aringer M., K. Costenbader, D. Daikh et al., „European League Against Rheumatism/American College of Rheumatology classification criteria for systemic lupus erythematosus“, Ann Rheum Dis 2019;78:1151–9.
7. Kalunian K., W. Chatham, Е. Massarotti et al., „Measurement of cell-bound complement activation products enhances diagnostic performance in systemic lupus erythematosus“, Arthritis Rheum 2012;64:4040–7.
8. Ramsey-Goldman R., R. Alexander, E. Massarotti et al., „Complement activation in patients with probable systemic lupus erythematosus and ability to predict progression to American College of Rheumatology-classified systemic lupus erythematosus“, Arthritis Rheumatol 2020;72:78–88.
9. Kim A., V. Strand, D.Sen et al., „Association of blood concentrations of complement split product iC3b and serum C3 with systemic lupus erythematosus disease activity“, Version 2. Arthritis Rheumatol 2019;71:420–30.
10. Rönnblom L., D. Leonard, „Interferon pathway in SLE: one key to unlocking the mystery of the disease“, Lupus Sci Med 2019.
11. Rodero M, J. Decalf, V. Bondet et al., „Detection of interferon alpha protein reveals differential levels and cellular sources in disease“, J Exp Med 2017;214:1547–55.
12. Bauer J., M. Petri, F.Batliwalla et al., „Interferon-regulated chemokines as biomarkers of systemic lupus erythematosus disease activity: a validation study“, Arthritis Rheum 2009;60:3098–107.
13. Matsuoka N., Y. Fujita, J. Temmoku et al., „Galectin-9 as a biomarker for disease activity in systemic lupus erythematosus“, PLoS One 2020.
14. Rose T., А. Grützkau, J. Klotsche et al., „Are interferon-related biomarkers advantageous for monitoring disease activity in systemic lupus erythematosus? A longitudinal benchmark study“, Rheumatology (Oxford) 2017;56:1618–26.
15. Mende R., F. Vincent, R. Kandane-Rathnayake et al., „Analysis of serum interleukin (IL)-1β and IL-18 in systemic lupus erythematosus“, Front Immunol 2018;9:1250.
16. Іtaliani P., M. Manca, F. Angelotti et al., „IL-1 family cytokines and soluble receptors in systemic lupus erythematosus“, Arthritis Res Ther 2018; 20:27.
17. Naradikian M., А. Perate, М. Cancro, „BAFF receptors and ligands create independent homeostatic niches for B cell subsets“, Curr Opin Immunol 2015;34:126–9.
18. Dong X., Z. Zheng, X. Luo et al., „Combined utilization of untimed single urine of MCP-1 and TWEAK as a potential indicator for proteinuria in lupus nephritis: a case-control study“ы Medicine (Baltimore) 2018;97:e0343.
19. Klocke J., K. Kopetschke, A.Grießbach et al., „Mapping urinary chemokines in human lupus nephritis: potentially redundant pathways recruit CD4+ and CD8+ T cells and macrophages“, Eur J Immunol 2017;47:180–92.
20. Wang Y., Y. Tao, Y. Liu et al.,“Rapid detection of urinary soluble intercellular adhesion molecule-1 for determination of lupus nephritis activity“, Medicine 2018;97:e11287.
21. Phatak S., S. Chaurasia, S.Mishra et al., „Urinary B cell activating factor (BAFF) and a proliferation-inducing ligand (APRIL): potential biomarkers of active lupus nephritis“. Clin Exp Immunol 2017;187:376–82.
22. Rubinstein T., M. Pitashny, В.Levine et al., „Urinary neutrophil gelatinase-associated lipocalin as a novel biomarker for disease activity in lupus nephritis“, Rheumatology (Oxford) 2010;49:960–71.
23. Carvajal Alegria G., P. Gazeau, S. Hillion et al., „Could lymphocyte profiling be useful to diagnose systemic autoimmune diseases?“, Clin Rev Allergy Immunol 2017;53:219–36.
24. Álvarez-Rodríguez L., V. Martínez-Taboada, J. Calvo-Alén, „Altered Th17/Treg ratio in peripheral blood of systemic lupus erythematosus but not primary antiphospholipid syndrome.“, Front Immunol 2019;10:391.
25. Fava A., J.Buyon, C. Mohan et al., „Accelerating Medicines Partnership in SLE network. Integrated urine proteomics and renal single-cell genomics identify an interferon-γ response gradient in lupus nephritis“, JCI Insight 2020;5:138345.