Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

Журнал «Почки» Том 14, №2, 2025

Вернуться к номеру

Зв’язок експресії TLR4 та геномної нестабільності з маркерами функції нирок при діабетичній нефропатії

Авторы: Ayat Rasheed Hameed, Rasha Salih Nuhair
College of Science, University of Thi-Qar, Iraq

Рубрики: Нефрология

Разделы: Клинические исследования

Версия для печати


Резюме

Актуальність. Діабетична нефропатія є серйозним побічним ефектом цукрового діабету 1-го та 2-го типу. Toll-подібний рецептор 4 (TLR4), перший ідентифікований та найбільш ретельно вивчений член родини TLR, був пов’язаний із розвитком різних захворювань нирок, як-от гостре пошкодження нирок, ішемічно-реперфузійне ураження нирок та гломерулонефрит. Мета: оцінити експресію TLR4 у зв’язку із запаленням у пацієнтів із діабетом із нирковою недостатністю та без неї, обговорити роль цих рецепторів у розвитку діабетичної нефропатії та виділити хромосомні, ядерні та біохімічні зміни (сечовина та креатинін) у пацієнтів із нирковою недостатністю та діабетом. Матеріали та методи. У відділенні діалізу перебувало 40 здорових осіб контрольної групи, 40 пацієнтів із цукровим діабетом, 40 із нефропатією та 40 із діабетичною нефропатією. Це дослідження проводилося з жовтня 2024 року по січень 2025 року. Зразки крові (5 мл) були зібрані в пацієнтів та здорових осіб і розподілені по пробірках для визначення експресії генів, хромосомних аберацій та частоти мікроядер, решта — для оцінки функції нирок. Результати. В учасників із нефропатією та діабетичною нефропатією експресія гена TLR4 у крові значно вища, ніж у здорових осіб. У пацієнтів із діабетом, нефропатією або діабетичною нефропатією було виявлено більше мікроядер та хромосомних аберацій. Значно підвищений рівень сечовини й креатиніну в сироватці крові також спостерігався у хворих із нефропатією та діабетичною нефропатією. Висновки. Експресія TLR4 зростає, причому відсоток у здорових людей найменший (3,927), вищий — у пацієнтів із діабетом (18,31) та нефропатією (17,352), а при діабетичній нефропатії — найвищий (27,158). Хромосомні аномалії пов’язані з діабетичною нефропатією та порушенням функції нирок.

Background. Diabetic nephropathy is a serious side effect of both type 1 and 2 diabetes mellitus. Toll-like receptor 4 (TLR4), the first identified and most extensively studied member of the TLR family, has been implicated in the development of various renal diseases such as acute kidney injury, renal ischemia-reperfusion injury, and glomerulonephritis. The purpose of this study was to assess the expression of TLR4 in relation to inflammation in diabetic patients with and without renal failure, to discuss the role of these receptors in the development of diabetic nephropathy, and to highlight chromosomal, nuclear, and biochemical changes (urea and creatinine) in patients with renal failure and diabetes. Materials and methods. The dialysis unit housed 40 healthy controls, 40 patients with diabetic mellitus, 40 with nephropathy, and 40 with diabetic nephropathy. This study was conducted from October 2024 to January 2025. Blood samples (5 ml) were collected from patients and healthy individuals and distributed into tubes for gene expression, chromosomal aberration, and micronucleus frequency, the remaining — to evaluate the renal function. Results. Participants with nephropathy and diabetic nephropathy have significantly higher TLR4 gene expression in their blood than healthy individuals. Patients with diabetes, nephropathy, or diabetic nephropathy were found to have more micronuclei and chromosomal aberrations. Significantly increased serum urea and creatinine levels have also been observed in patients with nephropathy and diabetic nephropathy. Conclusions. TLR4 expression increases: the percentage is lowest in healthy people (3.927), higher in diabetic (18.31), and nephropathy patients (17.352), and highest in those with diabetic nephropathy (27.158). Chromosomal abnormalities are associated with diabetic nephropathy and impaired renal function.


Ключевые слова

діабетична нефропатія; експресія гена TLR4; генетичні біомаркери функції нирок; діаліз

diabetic nephropathy; TLR4 gene expression; genetic biomarkers renal function; dialysis


Для ознакомления с полным содержанием статьи необходимо оформить подписку на журнал.


Список литературы

1. Samsu N. Diabetic nephropathy: challenges in pathogenesis, diagnosis, and treatment. Biomed Res Int. 2021;2021:1497449. doi: 10.1155/2021/1497449.
2. Al‑khafaji N, Al‑khafaji BY, Al‑Omar DK. Assessment the effects of heavy elements on some hematological parameter in CKD patients undergoing hemodialysis in Thi‑Qar Province/Iraq. University of Thi‑Qar J Sci. 2024;11(2):54-58. doi: 10.32792/utq/utjsci/v11i2.1192.
3. Pugliese G. Updating the natural history of diabetic nephropathy. Acta Diabetol. 2014;51(6):905-915. doi: 10.1007/s00592-014-0650-7.
4. Loveday M, Mzobe YN, Pillay Y, Barron P. Figures of the dead: A decade of tuberculosis mortality registrations in South Africa. S Afr Med J. 2019;109(10):728-732. Available from: https://hdl.handle.net/10520/EJC-188d5faa14.
5. Galicia‑Garcia U, Benito‑Vicente A, Jebari S, Larrea‑Sebal A, Siddiqi H, Uribe KB, et al. Pathophysiology of type 2 diabetes mellitus. Int J Mol Sci. 2020;21(17):6275. doi: 10.3390/ijms21176275.
6. Sharad J, Mousa H. Correlation between insulin antibody and HbA1c in diabetes mellitus. University of Thi‑Qar J Sci. 2024;11(2):50-53. doi: 10.32792/utq/utjsci/v11i2.1242.
7. Liu M, Zen K. Toll‑like receptors regulate the development and progression of renal diseases. Kidney Dis. 2021;7(1):14-23. doi: 10.1159/000511947.
8. Motojima M, Matsusaka T, Kon V, Ichikawa I. Fibrinogen that appears in Bowman’s space of proteinuric kidneys in vivo activates podocyte Toll‑like receptors 2 and 4 in vitro. Nephron Exp Nephrol. 2010;114(2):e39-e47. doi: 10.1159/000254390.
9. Yang M, Zhang C. The role of innate immunity in diabetic nephropathy and their therapeutic consequences. J Pharm Anal. 2024;14(1):39-51. doi: 10.1016/j.jpha.2023.09.003.
10. Abd AMNED, Eid OM, Ismael NAA, Faried TM, Abo‑Hashesh MM, Kandil Eid MM. Evaluation of the frequency of sister chromatid exchanges and micronuclei in children with type 1 diabetes mellitus. Middle East J Med Genet. 2016;5(1):26-30. doi: 10.1097/01.MXE.0000475220.51742.95.
11. Pappuswamy M, Rajesh N, Philip AM. Analysis of chromosomal aberrations and micronuclei in type 2 diabetes mellitus patients. Asian Pac J Cancer Biol. 2020;5(1):15-18. doi: 10.31557/APJCB.2020.5.1.15.
12. Chomczynski P, Sacchi N. Single‑step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate‑phenol‑chloroform extraction. Anal Biochem. 1987;162:156-159. doi: 10.1016/0003-2697(87)90021-2.
13. Zhang Y, Deng X, Liu T, Hu B, Yu B, Jiang L. Alginate oligosaccharides improve hepatic metabolic disturbance via regulating the gut microbiota. Food Hydrocolloids. 2024;153:109980. doi: 10.1016/j.foodhyd.2024.109980.
14. Gokalp FD, Kaymak F. The cytogenetic effect of maleic hydrazide in human lymphocytes culture. Trakya Üniversitesi Bilimsel Araştırmalar Dergisi. 2002;3(2):141-147. Available from: https://search.trdizin.gov.tr/en/yayin/detay/105475/the-cytogenetic-effects-of-maleic-hydrazide-in-human-lymphocyte-culture.
15. Al‑Sabti K. Comparative micronucleated erythrocyte cell induction in three cyprinids by five carcinogenic‑mutagenic chemicals. Cytobios. 1986;47(190–191):147-154. Available from: https://europepmc.org/article/med/3792051.
16. Fenech M, Morley A. Measurement of micronuclei in lymphocytes. Mut Res. 1985;147:29-36. doi: 10.1016/0165-1161(85)90015-9.
17. Hussein SA, Fadlalmola HA, Salama SM, Osman EG, Mariod AA. Efficacy and safety of gum arabic on renal failure patients: systematic review and meta-analysis. Sudan J Med Sci. 2022;17(4):459-475. doi: 10.18502/sjms.v17i4.12547.
18. Narwal V, Sharma N, Sharma R, Rajput YS, Mann B. Applicability of protein estimation methods for assaying glycomacropeptide. Int J Dairy Technol. 2018;71(2):539-543. doi: 10.1111/1471-0307.12452.
19. Winer J, Jung CKS, Shackel I, Williams PM. Development and validation of real‑time quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction for monitoring gene expression in cardiac myocytes in vitro. Anal Biochem. 1999;270(1):41-49. doi: 10.1006/abio.1999.4085.
20. Verzola D, Cappuccino L, D’amato E, Villaggio B, Gianiorio F, Mij M, Garibotto G. Enhanced glomerular Toll‑like receptor 4 expression and signaling in patients with type 2 diabetic nephropathy and microalbuminuria. Kidney Int. 2014;86(6):1229-1243. doi: 10.1038/ki.2014.116.
21. Chatterjee A, Tumarin J, Prabhakar S. Role of inflammation in the progression of diabetic kidney disease. Vessel Plus. 2024;8:N‑A. doi: 10.20517/2574-1209.2024.21.
22. Aly RH, Ahmed AE, Hozayen WG, Rabea AM, Ali TM, El Askary A, Ahmed OM. Patterns of Toll‑like receptor expressions and inflammatory cytokine levels and their implications in the progress of insulin resistance and diabetic nephropathy in type 2 diabetic patients. Front Physiol. 2020;11:609223. doi: 10.3389/fphys.2020.609223.
23. Garibotto G, Carta A, Picciotto D, Viazzi F, Verzola D. Toll‑like receptor‑4 signaling mediates inflammation and tissue injury in diabetic nephropathy. J Nephrol. 2017;30:719-727. doi: 10.1007/s40620-017-0432-8.
24. Aghamiri SH, Komlakh K, Ghaffari M. The crosstalk among TLR2, TLR4 and pathogenic pathways; a treasure trove for treatment of diabetic neuropathy. Inflammopharmacology. 2022;30(1):51-60. doi: 10.1007/s10787-021-00919-3.
25. Hameed I, Masoodi SR, Mir SA, Nabi M, Ghazanfar K, Ganai BA. Type 2 diabetes mellitus: from a metabolic disorder to an inflammatory condition. World J Diabetes. 2015;6(4):598. doi: 10.4239/wjd.v6.i4.598.
26. Tang ZH, Zeng F, Zhang XZ. Human genetics of diabetic nephropathy. Ren Fail. 2015;37(3):363-371. doi: 10.3109/0886022X.2014.1000801.
27. Imperatore G, Hanson RL, Pettitt DJ, Kobes S, Bennett PH, Knowler WC; Pima Diabetes Genes Group. Sib‑pair linkage analysis for susceptibility genes for microvascular complications among Pima Indians with type 2 diabetes. Diabetes. 1998;47(5):821-830. doi: 10.2337/diabetes.47.5.821.
28. Boehm BO, Moller P, Hogel J, Winkelmann BR, Renner W, Rosinger S, Bruderlein S. Lymphocytes of type 2 diabetic women carry a high load of stable chromosomal aberrations: a novel risk factor for disease‑related early death. Diabetes. 2008;57(11):2950-2957. doi: 10.2337/db08-0274.
29. Malik SUF, Mahmud Z, Alam J, Islam MS, Azad AK. Relationship among obesity, blood lipids and insulin resistance in Bangladeshi adults. Diabetes Metab Syndr Clin Res Rev. 2019;13(1):444-449. doi: 10.1016/j.dsx.2018.10.015.
30. Franzke B, Schwingshackl L, Wagner KH. Chromosomal damage measured by the cytokinesis block micronucleus cytome assay in diabetes and obesity — a systematic review and meta‑analysis. Mutat Res Rev Mutat Res. 2020;786:108343. doi: 10.1016/j.mrrev.2020.108343.
31. Krupina K, Goginashvili A, Cleveland DW. Causes and consequences of micronuclei. Curr Opin Cell Biol. 2021;70:91-99. doi: 10.1016/j.ceb.2021.01.004.
32. Quintero Ojeda JE, Aguilar‑Medina M, Olimón‑Andalón V, García Jau RA, Ayala Ham A, Romero Quintana JG, Ramos‑Payán R. Increased micronuclei frequency in oral and lingual epithelium of trea–ted diabetes mellitus patients. Biomed Res Int. 2018;2018:4898153. doi: 10.1155/2018/4898153.
33. Basu AK, Essigmann JM. Establishing linkages among DNA damage, mutagenesis, and genetic diseases. Chem Res Toxicol. 2022;35(10):1655-1675. doi: 10.1021/acs.chemrestox.2c00155.
34. Fenech M. Cytokinesis‑block micronucleus cytome assay evolution into a more comprehensive method to measure chromosomal instability. Genes. 2020;11(10):1203. doi: 10.3390/genes11101203.
35. Németh E, Szüts D. The mutagenic consequences of defective DNA repair. DNA Repair. 2024;103694. doi: 10.1016/j.dnarep.2024.103694.
36. Müllner E, Brath H, Toferer D, Adrigan S, Bulla MT, Stieglmayer R, Wagner KH. Genome damage in peripheral blood lymphocytes of diabetic and non‑diabetic individuals after intervention with vegetables and plant oil. Mutagenesis. 2013;28(2):205-211. doi: 10.1093/mutage/ges073.
37. Donmez‑Altuntas H, Sahin F, Bayram F, Bitgen N, Mert M, Guclu K, Diri H. Evaluation of chromosomal damage, cytostasis, cytotoxicity, oxidative DNA damage and their association with body‑mass index in obese subjects. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen. 2014;771:30-36. doi: 10.1016/j.mrgentox.2014.06.006.
38. Singh S, Bhatta S. Biochemical and hematological para–meters in chronic kidney disease. J Manmohan Mem Inst Health Sci. 2018;4(1):411. doi: 10.3126/jmmihs.v4i1.21132.
39. Albasrooqi S, Alshamery A, Taher J, Al‑Muktar NA. Study of some parameters related to chronic renal failure patients in hemodialysis unit. J Cardiovasc Dis Res. 2023;11(5):125-132.
40. Hassan AM, Al‑Saadi HA, Hussein RM. Evaluate le–vels of nephrin and kidney injury molecule in diabetic nephropathy patients. Al‑Esraa Univ Coll J Med Sci. 2024;5(7):3441. doi: 10.70080/27907937.1004.
41. Shanmugam H, Panneerselvam N. Implication of estimated glomerular filtration rate for an effective management in type 2 diabetes mellitus. J Pharm Res Int. 2022:18-25. doi: 10.9734/JPRI/2022/v34i9A35493.
42. Liu S, Qiu C, Li W, Li X, Liu F, Hu G. Blood urea nitrogen to serum albumin ratio as a new prognostic indicator in type 2 diabetes mellitus patients with chronic kidney disease. Sci Rep. 2024;14(1):8002. doi: 10.1038/s41598-024-58678-4.
43. Bamanikar SA, Bamanikar AA, Arora A. Study of serum urea and creatinine in diabetic and nondiabetic patients in a tertiary teaching hospital. J Med Res. 2016;2(1):12-15. Available from: https://www.medicinearticle.com/JMR_201621_04.pdf.
44. Al‑Musawi HS, Al‑Lami MQ, Al‑Saadi AH. Age and gender impact on glycaemic control, renal function and oxidative stress parameters in Iraqi patients type 2 diabetes mellitus. 2021. Available from: https://connectjournals.com/03896.2021.21.491.
45. Hamad RH, Abdulrahman SJ. Assessment the role of kidney function and total proteins in patients with diabetic nephropathy in Kirkuk City/Iraq. J Prev Diagn Manag Hum Dis. 2024;4(1):13-21. doi: 10.55529/jpdmhd.41.13.21.
46. Mir MS, Dwivedi P. Ochratoxin A‑induced serum biochemical alteration in New Zealand white rabbits. Turk J Vet Anim Sci. 2011;34(6):525-531. doi: 10.3906/vet-0901-23.
47. Cao P, Huang B, Hong M, Jiang Y, Cao R, Chi C, Li S. Association of amino acids related to urea cycle with risk of diabetic nephropathy in two independent cross‑sectional studies of Chinese adults. Front Endocrinol. 2022;13:983747. doi: 10.3389/fendo.2022.983747.

Вернуться к номеру