상염색체우성 다낭신질환에서 뇌동맥류의 발생기전 규명을 위한 다낭성 신장 적출 조직 단백체 분석 연구

Abstract

Introduction: Intracranial aneurysm (IA) frequently coincides with autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD), exhibiting incidence rates nearly 10 times higher than the general population. However, the exact mechanism of how these two conditions are related remains unclear. This study aims to identify mechanisms behind IA occurrence in ADPKD patients using proteomics and to discover potential protein biomarkers for early diagnosis.

Method: Pre-kidney transplantation ADPKD patients underwent cranial CT and/or MR angiography, with findings dictating assignment to either a control group (ADPKD without IA, n=20) or IA group (ADPKD with IA, n=9). During transplantation, bilateral nephrectomy was performed and native renal arteries were sampled for proteomic analysis via a liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Differentially expressed proteins were subjected to bioinformatic analysis and a protein-protein interaction network analysis.

Results: Eight proteins showed significant variation between IA and control groups, with four proteins upregulated (DIS3, MMS19, EXOC8, RAB6A) and four downregulated (CLUH, SYNC, MEF2D, WDR36) in IA group (Log fold change (FC) >2 and false discovery rate [FDR] q-value <0.05) compared to the control group. These proteins correlated with pathways implicated in IA development, such as ciliopathy, exocytosis, inflammation, extracellular matrix remodelling, and apoptosis. These proteins were quantitatively validated using immunoblot and found to be consistent with proteomic data. Moreover, a connection was observed between protein expression and clinical metrics (bilirubin, prothrombin time, platelet count), indicating their potential as early diagnostic markers.

Conclusion: This study is the first to employ renal artery samples to study underlying mechanisms for IA in ADPKD patients by proteomics. We identified and validated novel candidate markers that are either upregulated or downregulated in the IA group compared to the control group. This research's finding opens new avenues for understanding and diagnosing IA in ADPKD, potentially leading to earlier diagnosis and targeted treatments.|두개강내 동맥류(intracranial aneurysm, IA)는 상염색체우성 다낭신 (autosomal dominant polycystic kidney disease, ADPKD)과 자주 동반되며, 일반 인구에 비해 약 10배 높은 발병률을 보인다. 그러나 이 두 가지 상태가 어떻게 관련되어 있는지에 대한 정확한 메커니즘은 아직 불분명하다. 이 연구는 단백질체학을 이용하여 ADPKD 환자에서 IA 발생 메커니즘을 확인하고 조기 진단을 위한 잠재적인 단백질 바이오마커를 발견하는 것을 목표로 한다.

신장 이식 전 ADPKD 환자들은 두개 CT 및/또는 MR 혈관조영술을 받았으며, 그 결과에 따라 대조군(IA 없는 ADPKD, n=20) 또는 IA군(IA 동반 ADPKD, n=9)으로 배정되었다. 이식 중에는 양측 신장적출술이 시행되었고 고유 신동맥 표본을 채취하여 액체 크로마토그래피-탄뎀 질량분석기를 통한 단백질체 분석을 실시했다. 발현량이 차이 나는 단백질들은 생물정보학 분석과 단백질-단백질 상호작용 네트워크 분석을 거쳤다.

IA군과 대조군 사이에서 8개의 단백질이 유의미한 변화를 보였는데, 4개 단백질(DIS3, MMS19, EXOC8, RAB6A)은 상향 조절되었고 4개 단백질(CLUH, SYNC, MEF2D, WDR36)은 대조군에 비해 IA군에서 하향 조절되었다(Log2 폴드 변화(FC) >2 및 가짜발견율(FDR) q-값 <0.05). 이러한 단백질들은 섬유질병증, 배출, 염증, 세포외 기질 재형성, 세포자멸사 등 IA 발달과 관련된 경로들과 연관되어 있었다. 이 단백질들은 면역블로팅을 통해 정량적으로 검증되었으며, 단백질체 데이터와 일치하는 것으로 나타났다. 더불어 단백질 발현량과 임상 지표(빌리루빈, 프로트롬빈 시간, 혈소판 수치) 사이에 연관성이 관찰되어 조기 진단 마커로서의 가능성을 시사했다.