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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.5.2018.tde-28092018-101314
Document
Author
Full name
Dusan Kostic
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Koch, Vera Hermina Kalika (President)
Belangero, Vera Maria Santoro
Denes, Francisco Tibor
Ferraro, Alexandre Archanjo
Title in Portuguese
Biomarcadores para diagnóstico precoce de injúria renal em uropatias obstrutivas congênitas
Keywords in Portuguese
Biomarcadores
Hidronefrose
Insuficiência renal
Lactente
Nefropatias
Proteómica
Abstract in Portuguese
Introdução: Os estudos com proteômica especificamente relacionada à nefrologia e urologia pediátrica são limitados. O diagnóstico do comprometimento da função renal e da sua deterioração na presença de uropatias obstrutivas congênitas (UOC) representa o desafio na rotina da nefro-urologia pediátrica. Novos biomarcadores com o potencial para detecção precoce da lesão renal surgiram recentemente, permitindo a escolha da melhor opção terapêutica no tempo hábil, e assim minimizando ou prevenindo o dano renal definitivo. Objetivos: Avaliar o perfil de dois biomarcadores renais séricos: creatinina (CrS) e cistatina C (CyCs); e seis biomaracadores renais urinários: lipocalina associada à gelatinase neutrofílica (NGAL), proteína ligadora de retinol (RBP), molécula de injúria renal 1 (KIM-1), cistatina C na urina (CyCu), fator transformador de crescimento-beta 1 (TGF-beta1) e microalbuminúria (uALB) durante o primeiro ano de vida em lactentes saudáveis; em relação à detecção precoce da lesão renal em lactentes com UOC; em relação à sua capacidade de prever a necessidade de intervenção cirúrgica em lactentes com UOC. Metodologia: 37 lactentes com UOC foram divididos em três subgrupos: 14/37 casos com hidroureteronefrose unilateral (HU), 13/37 com hidroureteronefrose bilateral (HB) e 10/37 com obstrução de vias urinárias baixas (OTUB); e comparados com 24 lactentes saudáveis. No grupo dos pacientes, as amostras de sangue e urina foram obtidas ao nascer e entre o 3º e 7º dia, 1º, 2º, 3º, 6º, 9º e 12º mês de vida. Grupo de controle seguia o mesmo cronograma, com exceção da coleta de sangue que ocorria ao nascer, entre o 3º e 7º dia, no 6º e 12º mês de vida. Todas as amostras foram armazenadas sob - 70 ºC, e analisadas posteriormente através de imunoensaio enzimático quantitativo (ELISA). Resultados: No grupo-controle, CrS, CyCs, CyCu e RBP refletiram a maturação glomerular e tubular. O ritmo de filtração glomerular pela CyCs atingiu os níveis estáveis no 6º mês de vida (93 ± 22 mL/min/1,73 m2). KIM-1 e TGF-beta1 mantiveram os níveis absolutos próximos ao limite de detecção pelo método. Os valores do NGAL no sexo feminino foram significativamente maiores (p=0,005) ao longo do 1º ano, quando comparados aos do sexo masculino. Em comparação aos controles, a coorte dos pacientes apresentou valores mais elevados para todos os biomarcadores urinários no 1º mês de vida (p <= 0,009), sendo que NGAL (p=0,005), TGF-betsa1 (p < 0,001) e ?ALB (p < 0,001) mostraram-se elevados desde o nascimento, em comparação aos controles. O RBP apresentou o melhor desempenho no subgrupo com HB e OTUB (AUC=0,844, sensibilidade >=83,3%, especificidade 94,3%), assim como o KIM-1 no HU (AUC=0,768, sensibilidade 70,7%, especificidade 82,7%). RBP em combinação com TGF-ß1 ou KIM- 1 e NGAL com CyCs e CyCu, atingiram os melhores resultados para detecção da lesão renal (AUC=0,934, sensibilidade 89,4%, especificidade 92,8%; AUC=0,896, sensibilidade 86,8%, especificidade 81,1%; AUC=0,867, sensibilidade 92,4%, especificidade 79,5%, respectivamente). Nos pacientes operados, os níveis elevados de RBP (p <= 0,043), NGAL (p <= 0,043), KIM-1 (p <= 0,03) e TGF-beta1 (p <= 0,034) baixaram significativamente após a cirurgia, no subgrupo com HU e OTUB. NGAL, isolado ou em combinação, com CyCs e CyCu demonstrou o melhor desempenho para determinar a necessidade cirúrgica (AUC=0,801, sensibilidade 63,6%, especificidade 96,7%; AUC=0,881, sensibilidade 87,7%, especificidade 82,2%, respectivamente). A analise do perfil dos biomarcadores indicou a necessidade da intervenção cirúrgica em 55,4% (7/13) dos casos não-operados e antecipou a decisão cirúrgica no mínimo 3 meses, em 58% (14/24) de todos os pacientes operados, baseada nas diretrizes atuais. Conclusão: A evolução dos valores normais dos biomarcadores no primeiro ano de vida, pode servir como a base para os próximos estudos de detecção precoce de afecções uro-nefrologicas. RBP, NGAL, KIM-1, TGF-beta1 e CyC, individualmente ou em combinação, demonstraram um forte potencial para identificar a lesão renal e servir como uma ferramenta de diagnóstico não-invasivo para diferenciar pacientes que necessitam de intervenção cirúrgica precoce daqueles que se beneficiariam de uma conduta conservadora
Title in English
Biomarkers for early detection of renal injury in congenital obstructive uropathies
Keywords in English
Biomarkers
Hydronephrosis
Infant
Kidney disease
Proteomics
Renal insufficiency
Abstract in English
Introduction: The proteomics studies specifically related to pediatric nephrology and urology are limited. The diagnosis of renal function impairment and deterioration in congenital obstructive uropathies (COU) represents challenge in pediatric nephrourology routine. New renal biomarkers applied in this setting have potential for early renal injury detection, allowing reliable choice of optimal therapeutic options and thus preventing or minimizing definitive renal damage. Objectives: To analyze the first-year profiles of two serum renal biomarkers: Creatinine (CrS) and Cystatin C (CyCs); and six urinary renal biomarkers: Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin (NGAL), Retinol- Binding Protein (RBP), Kidney Injury Molecule-1 (KIM-1), urine Cystatin C (CyCu), Transforming Growth Factor Beta 1 (TGF-beta1), and microalbuminuria (uALB) in a cohort of healthy infants; in relation to early detection of renal injury capability in a group of infants with COU; in relation to capability of predicting the need for surgery in a group of infants with COU. Methods: 37 infants with COU were divided in 3 subgroups: 14/37 cases with unilateral hydro(uretero)nephrosis (UH), 13/37 with bilateral hydro(uretero)nephrosis (BH) and 10/37 patients with lower urinary tract obstruction (LUTO), compared with 24 healthy infants matched by gestational age and birth weight. In the patient group, blood and urine samples were collected at birth, between 3rd-7th day, at 1st, 2nd, 3rd, 6th, 9th and 12th month of age. In the control group urine sampling followed the same routine with exception that blood sampling was obtained between 3rd-7th day, at 6th and 12th month of age. The samples were stored at -70 ºC, and thereafter analyzed by quantitative enzymatic immunoassay (ELISA). Results: In the group of healthy controls, the values of CrS, CyCs, CyCu and RBP reflected glomerular and tubular maturation. The glomerular filtration rate by CyCs reached steady-state levels at 6th month of life (93 ± 22 mL/min/1,73 m2). KIM-1 and TGF-beta1maintained very low absolute levels, near to the limit of detection by the method. NGAL levels in females were significantly higher (p=0,005) throughout the first year of life, when compared to male gender. In the cohort of patients, all the urinary biomarkers showed significantly higher values at the first month of life (p <= 0,009), while NGAL (p=0,005), TGF-beta1(p < 0,001) e uALB (p < 0,001) were high since birth, compared to control group. The best single biomarker performance was achieved by RBP in BH and LUTO subgroups (AUC=0,844, sensitivity >= 83,3%, specificity 94,3%), and by KIM-1 in UH subgroup (AUC=0,768, sensitivity 70,7%, specificity 82,7%). The best biomarker combination results for all subgroups were obtained by matching RBP with TGF-beta1 or KIM-1 and NGAL with CyC (AUC=0,934, sensitivity 89,4%, specificity 92,8%; AUC=0,896, sensitivity 86,8%, specificity 81,1%; AUC=0,867, sensitivity 92,4%, specificity 79,5%, respectively). In the operated group of patients, the levels of RBP (p <= 0,043), NGAL (p <= 0,043), KIM-1 (p <= 0,03) e TGF-beta1 (p <= 0,034) dropped significantly after surgery, in UH and LUTO subgroups. NGAL alone or in combination with CyCs and CyCu, demonstrated the best performance to determine the need for surgery (AUC=0,801, sensitivity 63,6%, specificity 96,7%; AUC=0,881, sensitivity 87,7%, specificity 82,2%, respectively). Biomarkers' profile analysis indicated the need for surgical intervention in 55,4% (7/13) of non-operated cases and anticipated clinically based surgical decision for at least 3 months, in 58% (14/24) of all operated patients. Conclusions: The presented biomarkers' normal values evolution during the first year of life can be of use as a base for future studies that will involve early detection of uronephrological disorders in infants. RBP, NGAL, KIM-1, TGF-beta1 and CyC, alone or in combination, demonstrated strong capability to identify renal injury and serve as a noninvasive diagnostic tool for differentiating between infants that require early surgical intervention from those who would benefit from conservative approach
 
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Publishing Date
2018-10-01
 
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