Inflammation markers and podocyte activation markers in patients with diabetes type 2 and diabetic nephropathy

Diabetic nephropathy is a complication of diabetes mellitus and main cause of increased morbidity and mortality. Its pathogenesis is multifactorial and includes metabolic and hemodynamic factors, influenced by genetic and environmental factors. Recent evidence suggests that chronic subclinical inflammation and podocyte activation consist common pathways of DN development and progression. Tumor necrosis factor-α (TNF-α), and its receptors, 1 and 2 (TNFR1, TNFR2), are important mediators of chronic inflammation. Their serum levels are increased in DN and their role in renal function outcome has been lately recognized. Moreover, under inflammatory conditions, podocytes may act as antigen presenting cells (APCs), processing MHC II antigens to initiate specific T cell responses. Activation of podocytes requires besides the interaction between MHC II and T cell receptor, an additional non-specific signal, generated by the interaction of co-stimulatory molecules B7–1 and CD28. Some investigators, but not all, have reported increased podocyte expression of B7–1 in patients with DN. The present cross-sectional study aimed to investigate the role of TNF-α signaling pathway and podocyte activation in the development of DN, and their possible association with albuminuria and renal function impairment. Eighty-two patients with type 2 DM entered the study. Patients' demographic, anthropometric and clinical characteristics as well as medication at time of enrolment were recorded. The presence and severity of DN was estimated based on albumin/creatinine ratio (ACR, μg/mg). The study was approved by the Hospital's Institutional Review Board and informed consent was obtained by all participants prior to study enrolment. Measurements of serum of TNF-α, TNFR1, TNFR2, CD28, B7–1 and CTLA-4 and urine TNF-α were performed at the Research Laboratory of the Department of Nephrology Aristotle University, at General Hospital of Thessaloniki, Hippokratio, by enzyme-linked immunoabsorbent assay (ELISA). Diabetic patients [39 male, age 69.5 (56–78) years] were divided into three groups, based on Albumin/Creatinine ratio (ACR) levels, Group I (ACR300 μg/mg, n=31). Statistically significant differences were observed in the concentrations of urinary TNF-α (p30 μg/mg. ROC analyses showed that CRP, urinary TNF-α, serum TNFR1 and TNFR2 had a significant predictive value for CKD. In conclusion, our study is the first one that supports the importance of TNF-α signaling pathway and podocyte activation at early stages of DN. Both pathways participate in the development of albuminuria, and probably act synergistically in the development of overt proteinuria and decline of renal function.Η Διαβητική νεφροπάθεια αποτελεί επιπλοκή του σακχαρώδη διαβήτη και κύρια αιτία νοσηρότητας και θνητότητας των ασθενών αυτών. Η παθογένειά της είναι πολυπαραγοντική και περιλαμβάνει μεταβολικούς και αιμοδυναμικούς παράγοντες, στους οποίους επιδρούν γονιδιακοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες. Πρόσφατα δεδομένα δηλώνουν ότι η χρόνια υποκλινική φλεγμονή και η ενεργοποίηση των ποδοκυττάρων παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και στην εξέλιξη της διαβητικής νεφροπάθειας. Ο παράγοντας νέκρωσης των όγκων, (TNF-α), και οι υποδοχείς του 1 και 2 (TNFR1, TNFR2 είναι σημαντικοί μεσολαβητές της χρόνιας φλεγμονής. Τα επίπεδά τους στον ορό είναι αυξημένα σε ΔΝ, και έχει πρόσφατα αναγνωριστεί ο ρόλος τους στην έκβαση της νεφρικής λειτουργίας. Ακόμη, σε φλεγμονώδεις καταστάσεις τα ποδοκύτταρα δρουν ως αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα και παρουσιάζουν τα αντιγόνα MHC II προάγοντας την έναρξη Τ-κυτταρικής απάντησης. Η ενεργοποίηση των ποδοκυττάρων εκτός από την αλληλεπίδραση μεταξύ MHC II και Τ-κυτταρικών υποδοχέων απαιτεί ένα επιπρόσθετο, μη ειδικό σήμα, που προέρχεται από την αλληλεπίδραση των συνδιεγερτικών μορίων B7–1 και CD28. Ορισμένοι ερευνητές, αλλά όχι όλοι, ανέφεραν αυξημένη έκφραση B7–1 στα ποδοκύτταρα ασθενών με ΔΝ, όμως ο ρόλος της ενεργοποίησής τους στην έναρξη και την εξέλιξη της ΔΝ παραμένει ασαφής. Σκοπός της παρούσας μελέτης χρονικής στιγμής ήταν η διερεύνηση του ρόλου της οδού του TNF-α και της ενεργοποίησης των ποδοκυττάρων στην παθογένεια της ΔΝ, και των πιθανών συσχετίσεών τους με την λευκωματινουρία και την έκπτωση της νεφρικής λειτουργίας. Στη μελέτη εντάχθηκαν 82 ασθενείς με ΣΔ τύπου 2. Έγινε καταγραφή των δημογραφικών, ανθρωπομετρικών και κλινικών χαρακτηριστικών των ασθενών καθώς και της φαρμακευτικής τους αγωγής. Η βαρύτητα της ΔΝ εκτιμήθηκε με βάση τις τιμές του λόγου λευκωματίνη/κρεατινίνη ούρων (ACR, μg/mg). Η εκπόνηση της μελέτης εγκρίθηκε από την Επιστημονική Επιτροπή των Νοσοκομείων και οι ασθενείς κατέθεσαν την έγγραφη συγκατάθεσή τους, πριν από την ένταξή τους σε αυτήν. Ο ποσοτικός προσδιορισμός του TNF-α στα ούρα και των μορίων TNF-α, TNFR1 και TNFR2, CD28, B7-1 και CTLA-4 στον ορό έγινε με ανοσοενζυμική μέθοδο (ELISA) στο Ερευνητικό Εργαστήριο της Μονάδας Μελέτης Νεφρικών Νοσημάτων της Νεφρολογικής Κλινικής του Α.Π.Θ, στο Ιπποκράτειο Νοσοκομείο Θεσσαλονίκης. Οι ασθενείς [39 άνδρες, ηλικία 69,5 (56–78) έτη] χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες, ανάλογα με τη βαρύτητα της λευκωματινουρίας. Ομάδα I (ACR300 μg/mg, n=31). Οι τρεις ομάδες διέφεραν σημαντικά στα επίπεδα των μορίων TNF-α στα ούρα (p30μg/mg. Σύμφωνα με την ROC ανάλυση σημαντική διαγνωστική αξία για έκπτωση της νεφρικής λειτουργίας (eGFR<60 ml/min/1,73m2) είχαν τα μόρια CRP, TNF-α ούρων, TNFR1 και TNFR2 ορού. Συμπερασματικά, η μελέτη μας έδειξε για πρώτη φορά τη σημασία της ενεργοποίησης της σηματοδοτικής οδού του TNF-α και των ποδοκυττάρων ήδη από τα αρχικά στάδια της διαβητικής νεφροπάθειας. Οι παραπάνω μηχανισμοί φαίνεται ότι συμμετέχουν στην ανάπτυξη λευκωματινουρίας και δρουν πιθανόν συνεργικά στην ανάπτυξη έκδηλης λευκωματινουρίας και έκπτωσης της νεφρικής λειτουργίας