Цей огляд присвячений найбільш актуальним науковим темам, що стосуються сучасних біомаркерів та їхньої ролі в діагностиці серцево-судинних, ендокринних та нейродегенеративних захворювань.

1. Тітин: білок-гігант у серцевій діагностиці

Тітин є найбільшим серед білків людини з молекулярною вагою до 3 МДа та довжиною макромолекули понад 1 мкм. Він є ключовим компонентом м’язових клітин, відповідальним за їхню еластичність та ультраструктуру [1].

Досліджували зміни у структурі і функції Тітину за умови розвитку кардіоміопатії (Tharp et al., 2021). Точне розташування Tiтину у складі саркомеру показано на Рис 1.2

  • Клінічне значення: Дослідження структури та функцій тітину (Tharp et al., 2021) показали, що зміни, які впливають на довжину та жорсткість цієї молекули, безпосередньо пов’язані з розвитком кардіоміопатії та набутими формами серцевої недостатності.

  • Висновок: Точне вимірювання стану тітину є критично важливим для розуміння патологічних змін у серцевому та скелетних м’язах, що відкриває нові можливості для лікування серцевої дисфункції [2].

2. Цукровий діабет та ризики COVID-19

Цукровий діабет залишається важким хронічним захворюванням, поширеність якого постійно зростає. Кожна п’ята людина старше 65 років страждає на цю недугу, що стає причиною 4,2 млн смертей на рік у всьому світі [3].

Рис 2. Ліворуч: Збільшення ризику важкого перебігу захворювання на COVID-19 із летальними наслідками або лікуванням у відділенні реанімації, яке пов’язане з цукровим діабетом. Праворуч: Загальна кількість смертей серед людей з цукровим діабетом за кожний 7-денний період у 2020 році, проти кількості смертей у 2012-19 роках (адаптовано McGurnaghan et al., 2021).

  • Взаємозв’язок із пандемією: Дослідження McGurnaghan et al. (2021) виявило значне збільшення ризику важкого перебігу COVID-19, госпіталізації до відділень реанімації та летальних наслідків серед пацієнтів із діабетом [4].

  • Маркер Tenascin-C: Лабораторні дані свідчать, що підвищений рівень Tenascin-C у таких пацієнтів асоціюється з високим ризиком смерті та серйозними серцево-судинними ускладненнями [5].

3. Бічний аміотрофічний склероз (БАС): прорив у моніторингу

БАС — це прогресуюче нейродегенеративне захворювання, що характеризується швидкою втратою мотонейронів, системною атрофією м’язів та порушенням рухових функцій [6].

Рис 3. Патологічний олігодендрогенез та порушення мієлінізації при боковому аміотрофічному склерозі (БАС). (A) Олігодендрогенез у здоровій центральній нервовій системі (ЦНС) забезпечує диференціацію клітин-попередників (OPC) в олігодендроцити, які перетворюються у мієлінізуючі клітини. (B) Мієлінізація аксонів олігодендроцитами відбувається в присутності мікрогліальних і астрогліальних клітин, які приймають участь в регуляції диференцировки OPC (секреція IGF-1), постачають поживні речовини, коннексин (Cx) і ліпіди для формування мієлінових оболонок. (C) БАС пов'язаний з активацією проліферації OPC, що призводить до збільшення кількості диференційованих олігодендроцитів. Останні мають аномальну структуру і накопичення білкових агрегатів (TDP-43, ErBB4, SOD1, FUS, C9orf72) у цитоплазмі та ядрі. Ці аномальні олігодендроцити не здатні дозрівати до мієлінізуючих клітин і гинуть. У відповідь на це проліферація OPC продовжує збільшуватися. (D) Клітинні і молекулярні механізми, які залучені до патогенезу БАС, поряд із масовою загибеллю олігодендроцитів включають демієлінізацію та дегенерацію аксонів. (адаптовано Traiffort et al., 2021).

  • Роль олігодендроцитів: Нові дослідження вказують на те, що патологічний олігодендрогенез та порушення мієлінізації аксонів відіграють критичну роль у патогенезі БАС. Накопичення білкових агрегатів (TDP-43, SOD1) в олігодендроцитах заважає їхньому дозріванню, що призводить до дегенерації нейронів [7].

  • Діагностика через сечу: У лабораторії Кацуно встановлено, що рівень N-кінцевого фрагмента тітину в сечі значно збільшується у пацієнтів із БАС. Цей показник демонструє надійну кореляцію зі Шкалою функціональної оцінки бічного аміотрофічного склерозу (ALSFRS-R) і є ефективним біомаркером для оцінки прогресування хвороби [6].

Рис 4. N-кінцевий фрагмент Тітину у сечі та його зв'язок з ALSFRS-R (адаптовано Yamada et al., 2021).

Перелік продуктів IBL Japan (RUO)

Для підтримки наукових досліджень компанія IBL Japan (у складі Tecan Group) пропонує наступні ІФА-набори:

  • Titin N-fragment (30124254) — маркер дегенерації м'язової тканини.

  • Tenascin-C-Large (JP27751, JP27767) — для оцінки серцево-судинних ризиків.

  • GLP-1 (JP27784) та Leptin high sensitive (JP27775) — рішення для ендокринологічних досліджень.

Джерела:

  1. Labeit S, Kolmerer B. (October 1995). "Titins: giant proteins in charge of muscle ultrastructure and elasticity". Science. 270 (5234): 293–6.

  2. Tharp C., Mestroni L., & Taylor M. (2020). Modifications of Titin Contribute to the Progression of Cardiomyopathy and Represent a Therapeutic Target for Treatment of Heart Failure. Journal of Clinical Medicine, 9(9), 2770.

  3. CDC.webpage: diabetes Infocards; accessed 0221.

  4. McGurnaghan S. J., Weir A., Bishop J., Kennedy S., Blackbourn L. A., McAllister D. A., & Health Protection Study Group. (2021). Risks of and risk factors for COVID-19 disease in people with diabetes: a cohort study of the total population of Scotland. The Lancet Diabetes & Endocrinology, 9(2), 82-93.

  5. Gellen B., Thorin-Trescases N., Thorin E., Gand E., Sosner, P., Brishoual S., & Saulnier P. J. (2020). Serum tenascin-C is independently associated with increased major adverse cardiovascular events and death in individuals with type 2 diabetes: a French prospective cohort. Diabetologia, 1-9.

  6. Yamada S., Hashizume A., Hijikata Y., Ito D., Kishimoto Y., Iida M., & Katsuno M. (2021). Ratio of urinary N-terminal titin fragment to urinary creatinine is a novel biomarker for amyotrophic lateral sclerosis. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 92 (10):1072-1079.

  7. Traiffort E., Morisset-Lopez S., Moussaed M., Zahaf A. Defective Oligodendroglial Lineage and Demyelination in Amyotrophic Lateral Sclerosis. International Journal of Molecular Sciences. 2021, 22 (7), 3426.