تقييم SMAD2 و SMAD3 و غلاقتهما بتحويل عامل النموTGF-BETA في مرضى السكري من النوع الثاني المصابين باعتلال الكلية السكري المبكر والمزمن

رسالة ماجستير

اسم الباحث : حسين سعيد عباس جابر

اسم المشرف : الأستاذ المساعد الأستاذ المساعد د. شيماء زهراو ندى د. علاء عباس فاضل

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية الطب

الاختصاص : الكيمياء السريرية

سنة نشر البحث : 2022

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

داء السكري هو مرض استقلابي يتميز بفرط سكر الدم الناتج عن عيوب في إفراز الأنسولين أو عمل الأنسولين أو كليهما. يرتبط ارتفاع السكر المزمن في الدم بمرض السكري بالضرر طويل الأمد والخلل الوظيفي وفشل الأعضاء المختلفة ، وخاصة العين والكلى والأعصاب والقلب والأوعية الدموية. اعتلال الكلية السكري أحد أكثر المضاعفات شيوعًا وشدة لمرض السكري ويرتبط بزيادة معدلات الاعتلال والوفيات لدى مرضى السكري وأمراض الكلى. ويمثل السبب الرئيسي لأمراض الكلى المزمن (CKD) في المراحل النهائية (الداء الكلوي بمراحله الأخيرة). يعد الكشف المبكر عن اعتلال الكلية السكري (DN) أمرًا بالغ الأهمية في تحسين الإدارة السريرية وتطور التداخل العلاجي لداء الكلى بمراحله الأخيرة وغسيل الكلى. يتميز مرض الكلى السكري بضرر كلوي تدريجي ينعكس عن طريق زيادة البول الزلالي (نسبة الألبومين في البول إلى الكرياتينين (ACR) التي تتجاوز 30 ملجم / جم كرياتينين ) مع ضعف في وظائف الكلى وانخفاض في معدل الترشيح الكبيبي (GFR) ، ارتفاع ضغط الدم ، والاعتلال والوفيات الزائدة بسبب مضاعفات القلب والأوعية الدموية.
تم التعرف على عامل النمو المحول (TGF-β) على أنه بروتين التهابي تليفي رئيسي يشارك في امراض التليف ، لا سيما في الأوعية الدموية والكلى. يتم تنشيط مسار إشارات TGF-β في مرضى اعتلال الكلية السكري (DN) من خلال زيادة مستويات الجلوكوز خارج الخلية ، وتمدد الخلية ميسانجيل ، وتنشيط نظام الرينين-أنجيوتنسين ، وأنواع الأكسدة التفاعلية (ROS) ، والمنتجات النهائية للكلايكيشن المتقدمة (AGEs) التي تعمل على تنشيط تخليق TGF-β عبر بروتين كاينيز C. ينشط مسار(TGF-β ) ذاتيا او عن طريق الصماء . عامل النسخ للأمهات الصغيرات ضد عائلة منزوعة الرأس (SMAD) لها أدوار رئيسية في قرار مصير الخلية في نقل الإشارات من خارج الخلية إلى النواة من خلال تحويل مستقبلات عامل النمو بيتا (TGF-β) لتنشيط النسخ الجيني المستهدف. بالنسبة لإشارات (TGF-β) ، فإن الفسفرة والتفعيل بواسطة النوع النشط من النوع الثاني والنوع الأول من معقد المستقبل يتسبب في تكوين SMAD2 و SMAD3 لتكوين مركب غير متجانس مع SMAD4 وينقل المركب بأكمله إلى النواة. هناك يتفاعلون مع خلايا مختلفة ، ويرتبطون بالحمض النووي ، وينظمون الاستجابة المختلفة لنسخ الجينات.
تهدف الدراسة الحالية إلى تحديد دور SMAD2 و SMAD3 وعلاقتهما مع TGF-β في مرضى السكري من النوع الثاني المصابين باعتلال الكلية السكري المبكر والمزمن في عينة من السكان العراقيين ، وكذلك دراسة العلاقة بين هذه المؤشرات الحيوية مع المعلمات البايوكيميائية التقليدية لوظائف الكلى.
أجريت الدراسة على مرضى واصحاء في مدينة الحلة من أكتوبر 2021 إلى مايو 2022. وتم جمع العينات من مركز السكري والغدد الصماء في مستشفى المرجان التعليمي في بابل / مدينة الحلة.
تضمنت الدراسة الحالية 120 فردًا, منهم 60 مريضًا يعانون من داء السكري من النوع الثاني (T2DM) و 60 مشاركًا يتمتعون بصحة جيدة وتم استخدامهم كمجموعة اصحاء. تم تقسيم المرضى إلى ثلاث مجموعات متساوية وفقًا لنسبة الألبومين البولي لديهم إلى نسبة الكرياتينين (ACR) ، بما في ذلك المرضى الذين يعانون من البيلة الألبومينية الطبيعية (العدد = 20) (ACR <30 مجم / جم كرياتينين) وأولئك الذين يعانون من بيلة الالبومينية الدقيقة (العدد = 20) (ACR = 30-299 مجم / جم كرياتينين) وبيلة الالبومينية الكبيرة (العدد = 20) (ACR = أكثر من 300 مجم / جم كرياتينين). تم تقدير مستويات الجلوكوز, HbA1c ,اليوريا في الدم, مصل الكرياتينين, TGF-Beta ,SMAD2 و SMAD3 لجميع المشاركين ، بالإضافة إلى البيلة الالبومينية الدقيقة في البول.
وجدت نتائج الدراسة الحالية أن متوسط تركيز مستويات FBG و HbA1c قد زاد بشكل ملحوظ في مرضى T2DM الذين يعانون من البيلة الألبومينية الكبيرة ، البيلة الألبومينية الدقيقة ، والبيلة الألبومينية الطبيعية مقارنة بمجموعة الاصحاء (P <0.001).
كما كانت مستويات TGF-β، SMAD2 و SMAD3 في المصل في T2DM مع بيلة الألبومين الكبيرة وفي T2DM مع بيلة الألبومين الدقيقة أعلى بكثير مما كانت عليه في T2DM مع بيلة الألبومين الطبيعية ومجموعة الاصحاء مع فروقات ذات دلالة إحصائية كبيرة (.(P<0.001من ناحية أخرى، هنالك زيادة في مستوى TGF-β،SMAD2 وSMAD3 بشكل ملحوظ في البيلة الألبومينية الكبيرة مقارنة بالبيلة الألبومينية الدقيقة مع وجود فروقات ذات دلالة إحصائية عالية (P<0.001) بالإضافة إلى ذلك ، أظهر مصل TGF-β ، SMAD2 و SMAD3 ارتباطًا إيجابيًا مع ACR ، اليوريا في الدم ، مصل الكرياتينين ، FBG ، HbA1c ، ومدة مرض السكري ، وارتباطا سلبيا مع .eGFR
كشفت منحنيات خصائص تشغيل جهاز الاستقبال (ROC) المستخدمة من أجل الكشف المبكر عن اعتلال الكلية السكري (DN )، هناك صورة تشخيصية جيدة لمصل TGF-β للكشف المبكر عن DN ، مع حساسية 80٪ ، وخصوصية 95٪. وأيضًا كان المظهر التشخيصي جيدا لمصل SMAD3 للكشف المبكر عن DN ، بحساسية 78.30٪ ، خصوصية 95٪. كذلك اظهر SMAD2 تشخيصا جيدا للكشف المبكر عن DN ، مع حساسية 66.70٪ ، وخصوصية 90٪. وتعتبر جميعها مؤشرات حيوية مستقلة وموثوقة للكشف المبكر عن اعتلال الكلية السكري (DN).
في الختام ، كشفت هذه الدراسة عن أهمية هذه العلامات في التسبب في اعتلال الكلية السكري (DN) والتي يتم دعمها من خلال ارتباطها بالبيلة الزلالية وكذلك النوعية العالية والحساسية العالية من خلال تحليل ROC ، وبالتالي تم اقتراح إمكانية استخدامها كعلامات كيميائية حيوية في اعتلال الكلية السكري (DN).

Assessment of SMAD2, SMAD3 and Their Correlation with TGF-BETA in Type 2 Diabetic Patients with Early and Chronic Diabetic Nephropathy

Diabetes Mellitus (DM) is a metabolic disease characterized by hyperglycemia resulting from defects in insulin secretion, insulin action, or both. The chronic hyperglycemia of diabetes is associated with long-term damage, dysfunction, and failure of different organs, especially the eyes, kidneys, nerves, heart, and blood vessels. Diabetic nephropathy (DN) is one of the most frequent and severe complications of diabetes mellitus and is associated with increased morbidity and mortality in diabetic patients. DN represents the leading cause of chronic kidney disease (CKD) and end-stage renal disease (ESRD). Early detection of DN is critical in improving clinical management and therapeutic intervention progression to ESRD and dialysis. Diabetic kidney disease is characterized by progressive kidney damage reflected by increasing albuminuria (urine albumin-to-creatinine ratio (ACR) exceeding 30 mg/g CR) together with impairment in renal function (decline in glomerular filtration rate (GFR), elevated blood pressure, and excess morbidity and mortality due to cardiovascular complications.
Transforming growth factor (TGF-β) is recognized as a key profibrotic cytokine involved in fibrotic disease, particularly in the vasculature and kidney. The TGF-β signaling pathway is activated in DN. Increased extracellular glucose levels, mesangial cell stretch, activation of renin-angiotensin system, reactive oxidant species (ROS), and advanced glycation end products (AGEs) activate TGF-β synthesis via protein kinase C. TGF-β stimulates its pathway through autocrine or paracrine action. Transcription factor small mothers against decapentaplegic (Smad) family has key roles in cell fate decision in transmitting extracellular signals to the nucleus through transforming growth factor-beta(TGF-β) receptors to activate downstream target gene transcription. For TGF-β signaling, phosphorylation and activation by the active type II and type I receptor complex causes Smad2 and Smad3 to form heterooligomers with Smad4 and translocate the entire complex into the nucleus. There they interact with different cellular partners, bind to DNA, and regulate the transcription of various downstream response genes.
The current study aims to identify the role of SMAD2, and SMAD3 and their Correlation with TGF-β in Type 2 Diabetic Patients with Early and Chronic Diabetic Nephropathy in a sample of the Iraqi population, as well as to study the correlation between these biomarkers with traditional renal function biochemical parameters.
A case-control study was conducted in Hilla city, from October 2021 to May 2022. The samples were collected from Diabetes and Endocrinology Center in Marjan Teaching Hospital in Babylon / Hilla city.
The current study involved 120 individuals, 60 patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM) group and 60 participants who are healthy was used as a control group. The patients were subdivided into three equal groups according to their urinary albumin to creatinine ratio (ACR), including patients with normoalbuminuria (n=20)(ACR < 30 mg/g creatinine) and those with microalbuminuria (n=20)(ACR= 30–299 mg/g creatinine) and macroalbuminuria (n=20)(ACR= more than 300 mg/g creatinine). The levels of glucose, HbA1c, blood urea, serum creatinine, TGF-Beta, SMAD2, and SMAD3 were estimated for all participants, in addition to microalbumin in the urine.
The results of the present study found that the mean concentration of FBG and HbA1c levels were significantly increased in T2DM patients with macroalbuminuria, microalbuminuria, and normoalbuminuria compared with the control group, (P-value<0.001).
Serum TGF-β, SMAD2, and SMAD3 levels in T2DM with macroalbuminuria and in T2DM with microalbuminuria were much higher than in T2DM with normoalbuminuria and control groups with highly statistically significant difference (P-value <0.001). On other hand the TGF-β, SMAD2, and SMAD3 was significantly increased in macroalbuminuria as compared with microalbuminuria with a highly statistically significant difference (P-value <0.001). In addition, serum TGF-β, SMAD2, and SMAD3 showed a positive correlation with ACR, Blood Urea, Serum Creatinine, FBG, HbA1c, Diabetic Duration, and a negative correlation with eGFR.
Receiver operating characteristic curves (ROC) revealed that for early detection of DN, A good diagnostic profile of serum TGF-B for early detection of DN, with a sensitivity of 80%, specificity of 95%. Also, the good diagnostic profile of serum SMAD3 for early detection of DN, with a sensitivity of 78.30%, specificity of 95%. So SMAD2 revealed a good diagnostic profile for early detection of DN, with a sensitivity of 66.70 %, specificity of 90 %. all of them are considered independent and reliable biomarkers for the early detection of DN.
In conclusion, this study revealed the importance of these markers in DN pathogenesis which is powered by their correlation with albuminuria and high specificity and sensitivity through ROC analysis, and thus the possibility of their use as biochemical markers in DN was suggested.