Skip to main content
Erschienen in: Clinical and Experimental Nephrology 8/2019

06.04.2019 | Original article

Urine exosomal ceruloplasmin: a potential early biomarker of underlying kidney disease

verfasst von: Krishnamurthy P. Gudehithlu, Peter Hart, Amit Joshi, Ignacio Garcia-Gomez, David J. Cimbaluk, George Dunea, Jose A. L. Arruda, Ashok K. Singh

Erschienen in: Clinical and Experimental Nephrology | Ausgabe 8/2019

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Background

Previously we found that kidney tissue and urinary exosomes from patients of diabetic kidney disease showed high levels of ceruloplasmin (CP). Because CP is an acute-phase protein of kidney origin, it could be an early marker of many other kidney diseases. To investigate this hypothesis, we first measured urine exosomal and kidney expression of CP in non-diabetic chronic kidney disease (CKD) patients (membranous nephropathy, focal segmental glomerulosclerosis, lupus nephritis and IgA nephropathy) followed by a longitudinal study in rat passive Heymann nephritis (PHN), a model of human membranous nephropathy.

Methods

Urinary exosomes were isolated from urine of patients (and rats) by differential centrifugation. The exosomal extracts were used for measuring CP using ELISA. Kidney expression of CP was evaluated by immune-staining biopsy tissues. Similar techniques were applied in rat PHN model (produced by injection of anti-gp600 antiserum) to analyze urine exosomal and kidney CP.

Results

Urine exosomal CP levels were 10–20 times higher in CKD patients than in controls; consistent with this we found high immune-reactive CP localized in tubules and collecting ducts of biopsies of CKD patients. In the PHN model urinary exosomal CP level was significantly higher prior to the onset of proteinuria. Early rise of urine exosomal CP, which preceded proteinuria, correlated with high immunoreactive CP found in rat kidneys at this time.

Conclusion

We propose that urine exosomal CP, observed to increase prior to proteinuria, makes it a potential urinary biomarker to diagnose early kidney disease.
Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Pisitkun T, Shen R-F, Knepper MA. Identification and proteomic profiling of exosomes in human urine. Proc Natl Acad Sci USA. 2004;101:13368–73.CrossRefPubMed Pisitkun T, Shen R-F, Knepper MA. Identification and proteomic profiling of exosomes in human urine. Proc Natl Acad Sci USA. 2004;101:13368–73.CrossRefPubMed
2.
Zurück zum Zitat Moon P-G, You S, Lee J-E, Hwang D, Baek M-C. Urinary exosomes and proteomics. Mass Spectrom Rev. 2011;30:1185–202.CrossRefPubMed Moon P-G, You S, Lee J-E, Hwang D, Baek M-C. Urinary exosomes and proteomics. Mass Spectrom Rev. 2011;30:1185–202.CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Gudehithlu KP, Garcia-Gomez I, Vernik J, Brecklin C, Kraus M, Cimbaluk DJ, Hart P, Dunea G, Arruda JAL, Singh AK. In diabetic kidney disease urinary exosomes better represent kidney specific protein alterations than whole urine. Am J Nephrol. 2015;42:418–24.CrossRefPubMed Gudehithlu KP, Garcia-Gomez I, Vernik J, Brecklin C, Kraus M, Cimbaluk DJ, Hart P, Dunea G, Arruda JAL, Singh AK. In diabetic kidney disease urinary exosomes better represent kidney specific protein alterations than whole urine. Am J Nephrol. 2015;42:418–24.CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Chun-Yan L, Zi-Yi Z, Tian-Lin Y, Yi-Li W, Bao L, Jiao L, Wei-Jun D. Liquid biopsy biomarkers of renal interstitial fibrosis based on urinary exosomes. Exp Mol Pathol. 2018;105:223–8.CrossRefPubMed Chun-Yan L, Zi-Yi Z, Tian-Lin Y, Yi-Li W, Bao L, Jiao L, Wei-Jun D. Liquid biopsy biomarkers of renal interstitial fibrosis based on urinary exosomes. Exp Mol Pathol. 2018;105:223–8.CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat Makker SP, Singh AK. Characterization of the antigen gp600 of Heymann Nephritis. Lab Invest. 1984;30:287–96. Makker SP, Singh AK. Characterization of the antigen gp600 of Heymann Nephritis. Lab Invest. 1984;30:287–96.
6.
Zurück zum Zitat Berradi H, Bertho J-M, Dudoignon N, Mazur A, Grandcolas L, Baudelin C, Grison S, Voisin P, Gourmelon P, Dublineau I. Renal anemia induced by chronic ingestion of depleted uranium in rats. Toxicol Sci. 2008;103:397–408.CrossRefPubMed Berradi H, Bertho J-M, Dudoignon N, Mazur A, Grandcolas L, Baudelin C, Grison S, Voisin P, Gourmelon P, Dublineau I. Renal anemia induced by chronic ingestion of depleted uranium in rats. Toxicol Sci. 2008;103:397–408.CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Huang Q, Dunn RT, Jayadev S, DiSorbo O, Pack FD, Farr SB, Stoll RE, Blanchard KT. Assessment of cisplatin-induced nephrotoxicity by microarray technology. Toxicol Sci. 2001;63:196–207.CrossRefPubMed Huang Q, Dunn RT, Jayadev S, DiSorbo O, Pack FD, Farr SB, Stoll RE, Blanchard KT. Assessment of cisplatin-induced nephrotoxicity by microarray technology. Toxicol Sci. 2001;63:196–207.CrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat Kondo C, Minowa Y, Uehara T, Okuno Y, Nakatsu N, Ono A, Maruyama T, Kato I, Yamate J, Yamada H, Ohno Y, Urushidani T. Identification of genomic biomarkers for concurrent diagnosis of drug-induced renal tubular injury using a large-scale toxicogenomics database. Toxicology. 2009;265:15–26.CrossRefPubMed Kondo C, Minowa Y, Uehara T, Okuno Y, Nakatsu N, Ono A, Maruyama T, Kato I, Yamate J, Yamada H, Ohno Y, Urushidani T. Identification of genomic biomarkers for concurrent diagnosis of drug-induced renal tubular injury using a large-scale toxicogenomics database. Toxicology. 2009;265:15–26.CrossRefPubMed
9.
Zurück zum Zitat Luhe A, Hildebrand H, Bach U, Dingermann T, Ahr H-J. A new approach to studying ochratoxin A (OTA)-induced nephrotoxicity: expression profiling in vivo and in vitro employing cDNA microarrays. Toxicol Sci. 2003;73:315–28.CrossRefPubMed Luhe A, Hildebrand H, Bach U, Dingermann T, Ahr H-J. A new approach to studying ochratoxin A (OTA)-induced nephrotoxicity: expression profiling in vivo and in vitro employing cDNA microarrays. Toxicol Sci. 2003;73:315–28.CrossRefPubMed
10.
Zurück zum Zitat Moon PG, Lee J-E, You S, Kim T-K, Cho J-H, Kim I-S, Kwon T-H, Kim C-D, Park S-H, Hwang D, Kim Y-L, Baek M-C. Proteomic analysis of urinary exosomes from patients of early IgA nephropathy and thin basement membrane nephropathy. Proteomics. 2011;11:2459–75.CrossRefPubMed Moon PG, Lee J-E, You S, Kim T-K, Cho J-H, Kim I-S, Kwon T-H, Kim C-D, Park S-H, Hwang D, Kim Y-L, Baek M-C. Proteomic analysis of urinary exosomes from patients of early IgA nephropathy and thin basement membrane nephropathy. Proteomics. 2011;11:2459–75.CrossRefPubMed
11.
Zurück zum Zitat Osaki S, Johnson DA, Frieden E. The possible significance of the ferrous oxidase activity of ceruloplasmin in normal human serum. J Biol Sci. 1966;241:2746–51. Osaki S, Johnson DA, Frieden E. The possible significance of the ferrous oxidase activity of ceruloplasmin in normal human serum. J Biol Sci. 1966;241:2746–51.
12.
Zurück zum Zitat Morita H, Ikeda S-I, Yamamoto K, Morita S, Yoshida K, Nomoto S, Kato M, Yanagisawa N. Hereditary ceruloplasmin deficiency with hemosiderosis: a clinicopathological study of a Japanese family. Ann Neurol. 1995;37:646–56.CrossRefPubMed Morita H, Ikeda S-I, Yamamoto K, Morita S, Yoshida K, Nomoto S, Kato M, Yanagisawa N. Hereditary ceruloplasmin deficiency with hemosiderosis: a clinicopathological study of a Japanese family. Ann Neurol. 1995;37:646–56.CrossRefPubMed
13.
Zurück zum Zitat Hellman NE, Gitlin JD. Ceruloplasmin metabolism and function. Annu Rev Nutr. 2002;22:439–58.CrossRefPubMed Hellman NE, Gitlin JD. Ceruloplasmin metabolism and function. Annu Rev Nutr. 2002;22:439–58.CrossRefPubMed
14.
Zurück zum Zitat Patel BN, David S. A novel glycosylphosphatidylinositol-anchored form of ceruloplasmin is expressed by mammalian astrocytes. J Biol Chem. 1997;272:20185–90.CrossRefPubMed Patel BN, David S. A novel glycosylphosphatidylinositol-anchored form of ceruloplasmin is expressed by mammalian astrocytes. J Biol Chem. 1997;272:20185–90.CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Jeong SY, David S. Glycosylphosphatidylinositol-anchored ceruloplasmin is required for iron efflux from cells in the central nervous system. J Biol Chem. 2003;278:27144–8.CrossRefPubMed Jeong SY, David S. Glycosylphosphatidylinositol-anchored ceruloplasmin is required for iron efflux from cells in the central nervous system. J Biol Chem. 2003;278:27144–8.CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Urine exosomal ceruloplasmin: a potential early biomarker of underlying kidney disease
verfasst von
Krishnamurthy P. Gudehithlu
Peter Hart
Amit Joshi
Ignacio Garcia-Gomez
David J. Cimbaluk
George Dunea
Jose A. L. Arruda
Ashok K. Singh
Publikationsdatum
06.04.2019
Verlag
Springer Singapore
Erschienen in
Clinical and Experimental Nephrology / Ausgabe 8/2019
Print ISSN: 1342-1751
Elektronische ISSN: 1437-7799
DOI
https://doi.org/10.1007/s10157-019-01734-5

Weitere Artikel der Ausgabe 8/2019

Clinical and Experimental Nephrology 8/2019 Zur Ausgabe

Leitlinien kompakt für die Innere Medizin

Mit medbee Pocketcards sicher entscheiden.

Seit 2022 gehört die medbee GmbH zum Springer Medizin Verlag

„Überwältigende“ Evidenz für Tripeltherapie beim metastasierten Prostata-Ca.

22.05.2024 Prostatakarzinom Nachrichten

Patienten mit metastasiertem hormonsensitivem Prostatakarzinom sollten nicht mehr mit einer alleinigen Androgendeprivationstherapie (ADT) behandelt werden, mahnt ein US-Team nach Sichtung der aktuellen Datenlage. Mit einer Tripeltherapie haben die Betroffenen offenbar die besten Überlebenschancen.

So sicher sind Tattoos: Neue Daten zur Risikobewertung

22.05.2024 Melanom Nachrichten

Das größte medizinische Problem bei Tattoos bleiben allergische Reaktionen. Melanome werden dadurch offensichtlich nicht gefördert, die Farbpigmente könnten aber andere Tumoren begünstigen.

CAR-M-Zellen: Warten auf das große Fressen

22.05.2024 Onkologische Immuntherapie Nachrichten

Auch myeloide Immunzellen lassen sich mit chimären Antigenrezeptoren gegen Tumoren ausstatten. Solche CAR-Fresszell-Therapien werden jetzt für solide Tumoren entwickelt. Künftig soll dieser Prozess nicht mehr ex vivo, sondern per mRNA im Körper der Betroffenen erfolgen.

Frühzeitige HbA1c-Kontrolle macht sich lebenslang bemerkbar

22.05.2024 Typ-2-Diabetes Nachrichten

Menschen mit Typ-2-Diabetes von Anfang an intensiv BZ-senkend zu behandeln, wirkt sich positiv auf Komplikationen und Mortalität aus – und das offenbar lebenslang, wie eine weitere Nachfolgeuntersuchung der UKPD-Studie nahelegt.

Update Innere Medizin

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.