A szérumalbumin és a testtömeg mint biomarkerek a csont- és gyomor-bélrendszeri betegségek korai azonosításához a közönséges kozmetikumban

Victoria K. Baxter

1 Molekuláris és összehasonlító patobiológiai tanszék, a Johns Hopkins Egyetem Orvostudományi Kar, Baltimore, Maryland, Amerikai Egyesült Államok,

Gillian C. Shaw

1 Molekuláris és összehasonlító patobiológiai tanszék, a Johns Hopkins Egyetem Orvostudományi Kar, Baltimore, Maryland, Amerikai Egyesült Államok,

Nathaniel P. Sotuyo

2 Orvosbiológiai Tanszék, a Johns Hopkins Egyetem Orvostudományi Kar, Baltimore, Maryland, Amerikai Egyesült Államok,

Cathy S. Carlson

3 Állatorvosi Népi Orvostudományi Tanszék, Minnesotai Egyetem Állatorvosi Főiskola, St. Paul, Minnesota, Amerikai Egyesült Államok,

Erik J. Olson

3 Állatorvosi Népi Orvostudományi Tanszék, Minnesotai Egyetem Állatorvosi Főiskola, St. Paul, Minnesota, Amerikai Egyesült Államok,

M. Christine Zink

1 Molekuláris és összehasonlító patobiológiai tanszék, a Johns Hopkins Egyetem Orvostudományi Kar, Baltimore, Maryland, Amerikai Egyesült Államok,

Joseph L. Mankowski

1 Molekuláris és összehasonlító patobiológiai tanszék, a Johns Hopkins Egyetem Orvostudományi Kar, Baltimore, Maryland, Amerikai Egyesült Államok,

Robert J. Adams

1 Molekuláris és összehasonlító patobiológiai tanszék, a Johns Hopkins Egyetem Orvostudományi Kar, Baltimore, Maryland, Amerikai Egyesült Államok,

Eric K. Hutchinson

1 Molekuláris és összehasonlító patobiológiai tanszék, a Johns Hopkins Egyetem Orvostudományi Kar, Baltimore, Maryland, Amerikai Egyesült Államok,

Kelly A. Metcalf Pate

1 Molekuláris és összehasonlító patobiológiai tanszék, a Johns Hopkins Egyetem Orvostudományi Kar, Baltimore, Maryland, Amerikai Egyesült Államok,

A kísérletek megtervezése és megtervezése: VKB GCS EKH KAMP. Végezte a kísérleteket: VKB NPS EKH KAMP. Elemezte az adatokat: VKB GCS CSC EJO MCZ JLM EKH KAMP. Hozzájáruló reagensek/anyagok/elemző eszközök: MCZ JLM RJA KAMP. Írta a dolgozatot: VKB EKH KAMP.

Társított adatok

Absztrakt

(A) A szérumalbumin és (B) a marmosets testtömege, akinél BGS-t diagnosztizáltak, vagy ha a boncoláskor nincs betegség. A folytonos vízszintes vonalak az egyes adatpont-csoportok medián értékeit, a pontozott vízszintes vonalak pedig a határértékeket jelölik, amelyek alkalmasak az állatok BGS-sel történő azonosítására. (C) Korreláció az egyes állatok testtömege és albuminszintje között. A folytonos fekete vonal az adatpontok legjobban illeszkedő vonalát jelenti. A vörös adatpontok a fejfedővel ellátott állatokat, az arany adatok a korlátozott étrendű állatokat jelölik.

A BGS-t a szérumalbumin és/vagy a testtömeg alkalmazásával lehet azonosítani a halandóság ellen

A betegség klinikai lefolyását leíró számos esetjelentés és a csont- vagy GI-betegség postmortem-leletei ellenére marmosets-ben [6], [10], [12], [13], [15], [16], [24], [ 32], az egyes betegségek vagy a BGS mint szindróma antemortem azonosításának paraméterei hiányoznak. Megvizsgáltuk, hogy az általánosan gyűjtött testtömeg és/vagy klinikai patológiai adatok képesek-e azonosítani a marmosettákat BGS-sel. A teljes vérkép és a szérum klinikai kémiai tesztekkel mért paraméterek közül kiválasztottuk a hematokritot, a vérlemezkeszámot, a szérum aszpartát-aminotranszferázt, az alkalikus foszfatázt, az összes fehérjét, a szérum albumint és a szérum kalciumot, hogy megvizsgáljuk a prediktív potenciált, mert ezekben a paraméterekben már korábban történt változás. az MBD vagy az MWS klinikai esetjelentéseiben leírtak (S3. táblázat) [6], [13], [24], [33].

A 31 korsó egy részében megvizsgált klinikai kémiai paraméterek közül a szérumalbumin szignifikánsan különbözött a BGS-ben szenvedő állatok között a nem érintett állatoktól (Mann-Whitney [MW] P = 0,030, 1A. Ábra). A normál albuminszint a közönséges marmosets-ben 3,5 és 5,1 g/dl között mozog [34], [35]; a BGS-t tartalmazó marmosets szérum albuminszintje mediánban 3,2 g/dl volt, míg a nem érintett állatokban a medián 4,6 g/dL volt. A szérumalbumin szintje szignifikánsan csökkent a csak csontbetegségben szenvedő állatokban a csontbetegség nélküli állatokhoz képest (MW P = 0,00010, S1A ábra). Ezenkívül a 3,5 g/dl alatti szérumalbuminszint megkülönböztethette a BGS-ben szenvedő állatokat a nem beteg állatoktól, a csontbetegségben szenvedő és a csontbetegség nélküli állatoktól, valamint a GI-betegségben szenvedő állatoktól a GI-betegségben nem szenvedő állatoktól (FE P = 0,046, P = 0,0015, illetve P = 0,044, 1. táblázat).

Asztal 1

Teszt	Érzékenység	Sajátosság	PPV	NPV	P érték
Kombinált betegség (BGS) vs betegség nélkül	Szérum Albumin 0,05% csúcstömeg/nap	100%	100%	100%	100%	0,018
Csontbetegség vs Nincs csontbetegség	Szérum Albumin 0,05% csúcstömeg/nap	100%	83%	75%	100%	0,048
BRF 600 pg/ml	75%	100%	100%	73%	0,0014
GI betegség vs nincs GI betegség	Szérum Albumin 0,05% csúcstömeg/nap	100%	100%	100%	100%	0,0079

= pozitív prediktív érték, NPV = negatív prediktív érték, BRF = csont radiodenzitás gyakorisága, PTH = mellékpajzsmirigy hormon. PPV

Fisher pontos tesztjével számított P értékek.

A szérum kalciumot az albumin köti össze a vérben, ezért a szérum kémiai paneljein közölt értékeket megzavarhatja a szérum albumin szintjének változása [36]. A matematikai korrekció (korrigált kalcium [mg/dL] = mért teljes Ca 2+ [mg/dL] + 0,8 * [4,3 - szérumalbumin]) kompenzálhatja ezt a műterméket, hogy pontosabb értékelést kapjon a szérum kalciumszintjéről [37]. Nem volt szignifikáns különbség a korrigált szérum kalciumszintben a csontbetegségben szenvedő marmosets-ben a csontbetegség nélküli marmosets-hez képest (medián 9,2 mg/dl vs 9,3 mg/dl, MW P = 0,26), bár a korrigálatlan szérum kalciumérték alacsonyabb volt a csontbetegségben szenvedő marmosetsben azokkal az állatokkal összehasonlítva, amelyeknél nincs szignifikánsan alacsonyabb albuminszint miatt másodlagos csontbetegség (medián 8,2 mg/dl vs 9,1 mg/dl, MW P = 0,011, S3. táblázat).

Korábban már beszámoltak a negatív korrelációról a marmoset életkora, a szérum albumin és a testsúly között, az idősebb felnőtt marmosets esetében általában alacsonyabb a szérum albumin szint és alacsonyabb a testtömeg, mint a fiatalabb felnőtt marmosetsnél [38], [39]. Nem találtunk szignifikáns kapcsolatot az életkor és a szérumalbumin (Spearman ρ = –0,051, P = 0,79), illetve az életkor és a testtömeg (Spearman ρ = –0,046, P = 0,75) között a marmosetsben. Ezért kiderült, hogy az életkor nem zavarja ezen paraméterek elemzését csont- és/vagy GI-betegségben szenvedő marmosetsben, bár adataink ellentétesek a korábbi vizsgálatok eredményeivel.

Öt érintetlen (A) és öt GI +/– csontbetegségben (B) szenvedő marmosette csúcstömegének százalékos aránya a halál előtti évben. A színek az egyes állatok adatpontjait, a fekete vonalak az adatpontok legjobban illeszkedő vonalát jelentik.

A GI +/– csontbetegséggel rendelkező kozmetikumok alacsonyabb csúcstömeg felé fordultak, mint a nem érintett állatok (MW P = 0,056, 2. táblázat), és halálukkor a beteg állatok szignifikánsan alacsonyabb csúcs testtömeg százalékban (60%) voltak a nem érintett állatokhoz képest ( 99%, MW P = 0,0079, 2. táblázat). Az érintett állatok a testsúly csúcsának napi 0,17% -ával, vagy heti 1,2% -kal csökkentek súlyukat. Ezzel szemben az érintetlen állatok a halálhoz vezető évben megtartották a testsúlyukat, átlagosan napi 0,036% testtömeg-növekedéssel. A napi 0,05% -nál nagyobb testtömeg-veszteség szignifikánsan megkülönböztette az érintett és a nem érintett állatokat, 264 napos mediánnal, mielőtt elérték a betegség terminális stádiumát (FE P = 0,018, 1. táblázat). Ezért progresszív testtömeg-tendenciákkal lehet megjósolni, mely állatokat érintik csont- és/vagy GI-betegség.

2. táblázat

Érintett	Nem érinti	P érték
Tantárgyak száma	5.	5.
Férfi: nő arány	3: 2	2: 3
Élet a halálban (évek)	5,0 (2,2 8,6)	4,0 (2,8, 4,8)	0,46
GI betegség: Nincs GI betegség arány	5: 0	0: 5
Csontbetegség: Nincs csontbetegség arány	3: 1 *	0: 5
Testsúly (g)	386 (304, 462)	484 (386, 569)	0,056
A halálkor elveszett csúcs testtömeg%	39,9 (23,5, 54,7)	0,5 (–1,3, 5,1)	0,0079
% Súlyváltozás naponta **	–0,17 (–0,19, –0,14)	+0,036 (0,015, 0,058)	0,0079

A fenti testsúly-elemzésben szereplő két marmosettát, az M84-et és az M104-et kezdetben étrenden tartották, hogy a fentiek szerint a szabad etetési súlyuk 90% -án tartsák őket a halál előtt négy hónappal; amikor tartós fogyást észleltek, a diétákat abbahagyták. Az átlagos napi csúcs súlycsökkenés ténylegesen nőtt a korlátozott étrend befejezését követően minden állat esetében (0,068% vs. 0,24% az M84 esetében és 0,094% vs 0,18% az M104 esetében, a meghatározott étrend abbahagyása alatt és után). Ezért a korlátozott étrend nem gyorsította fel a fogyást, és a szabadon választott táplálkozási programhoz való visszatérés nem állította le, lassította vagy fordította meg a betegség progresszióját.

A kvantitatív radiográfia és a szérum PTH azonosíthatja a csonthéjas csontbetegséget

Megvizsgáltuk, hogy a digitális röntgenfelvételek képesek-e számszerűsíteni a csontsűrűséget és azonosítani a csontbetegségben szenvedő kelyheket. A kolónia éves fizikai vizsgálatának részeként ventrodorsalis röntgenfelvételeket készítettünk egy digitális röntgenrendszerrel, és a képek csontradiodenzitási frakcióját (BRF) meghatároztuk egy stepwedge standard segítségével (3A. Ábra). A boncoláskor csontbetegséggel rendelkező kozmetikumok BRF-értékei szignifikánsan alacsonyabbak voltak a csontbetegség nélküli mormozettákhoz képest (MW P = 0,038, 3B. Ábra). Ezenkívül a 0,5-nél kisebb BRF szignifikánsan megkülönböztette a csontbetegségeket a csontbetegség nélküli állatoktól (1. táblázat). Elégtelen számú állat állt rendelkezésre a kvantitatív röntgenfelvételek hasznosságának értékelésére a GI-betegségben szenvedő marmosets és a GI-betegség nélküli marmosets vagy a BGS-sel rendelkező marmosets megkülönböztetésében.

(A) Példa csontbetegségben szenvedő állat kezdeti röntgenfelvételére (bal oldali panel) és elemzett képére (jobb oldali panel), az egyes combcsontok disztális negyedéből (fehér nyilak) számítva a BRF-et. (B) BRF-értékek a marmosets-ben, akinek csontbetegségét diagnosztizálták, vagy boncoláskor csontbetegség nincs. (C) A csontbetegség diagnosztizált vagy boncoláskor csontbetegség nélküli marmosettek PTH-szintje BRF = csont radiodenzitás frakció, PTH = mellékpajzsmirigy hormon. A folytonos vízszintes vonalak az egyes adatpont-csoportok mediánértékeit, a pontozott vízszintes vonalak pedig a határértékeket jelölik a csontbetegségben szenvedő állatok megkülönböztetésére.

A csontvázra vagy a GI-rendszerre jellemző biokémiai paramétereket szintén vizsgálták a BGS esetleges mortemellenes teszteként. Három, a csontrendszer betegségére specifikus szérummarkert vizsgáltak: a csont-lúgos foszfatáz (BAP), a mellékpajzsmirigy-hormon (PTH) és a karboxi-terminális kollagén keresztkötések (szérum keresztkör vagy SCL). A BAP az oszteoblasztok és az oszteoklasztok által termelt enzim, amelyet az általános csontforgalom indikátoraként használnak [40], a PTH egy kalcium homeosztázist szabályozó hormon, amelyet a kalcium egyensúlyhiányának felmérésére használnak [41], az SCL pedig a csontot jelző kollagén lebomlási termék. reszorpció [42] - [44]. A PTH szignifikánsan magasabb volt a csontbetegségben szenvedő marmozettákban (MW P = 0,0030, 3C. Ábra), és a 600 pg/ml-t meghaladó PTH-érték szignifikánsan megkülönböztethette a csontbetegségben szenvedő állatokat a csontbetegség nélküli állatoktól (1. táblázat). A BAP és az SCL szérum nem tudta megkülönböztetni az érintetteket a nem érintett marmozettáktól (S2A és S2B ábra); a nem érintett állatok kis mintamérete kizárta ezen paraméterek értékelését a BGS vagy a GI betegség szempontjából.

Egy szérumot és két fekális biokémiai paramétert vizsgáltunk a GI rendszer betegségére. A C-reaktív peptid (CRP) egy szérum akut fázisú gyulladásos fehérje, amelyet szisztémás gyulladásos megbetegedések, köztük GI-betegség kimutatására használnak mind emberben, mind nem főemlősben [45], [46] (S2C. Ábra), szekréciós IgA (sIgA) a nyálkahártya immunitásának olyan alkotóeleme, amely a fertőző enterocolitis fekális indikátoraként szolgálhat [47] - [49] (S2D. ábra), a kalprotektin pedig az irritábilis bél szindróma kimutatására használt neutrofilek által termelt székletjelző [45], [50] (S2E. Ábra). Ezen biomarkerek egyike sem változott szignifikánsan BGS-, csont- vagy GI-betegségben szenvedő marmosetsben.

Vita

A kozmetikumokat általában hosszú távú kutatások során alkalmazzák, és a zavaró betegség kialakulása egy tanulmány lefolytatása után jelentős erőfeszítéseket és forrásokat pazarol. A beteg állatok korai azonosítása a végső szakasz előtt megakadályozhatja ezen veszteségek egy részét, és lehetővé teheti a laboratóriumok számára, hogy az állatokat eltávolítsák a vizsgálatból, vagy akut eljárásokba helyezzék őket. A csontbetegség és a GI-betegség két, ismeretlen okú állapot, amelyet általában a fogságban élő marmosets-ben találnak meg, és jelen tanulmányunkban kimutattuk, hogy a csont- és a GI-betegség összefüggésben van. Utólag is megállapítjuk, hogy az alacsony testtömeg ((62K, tiff)

S2. Ábra

A biokémiai biomarkerek potenciális diagnosztikai tesztként vizsgálták a csontbetegséget és a GI-betegséget. Antemortem BAP (A) és SCL (B) szintek a csontbetegségben diagnosztizált vagy boncoláskor csontbetegség nélküli marmosettekben. CRP-szintek (C), sIgA (D) és kalprotektin (E) a GI-betegséggel diagnosztizált vagy boncoláskor GI-betegség nélküli marmosettekben. A folytonos vízszintes vonalak az egyes adatpont-csoportok medián értékeit képviselik.

S1. Táblázat

A demográfiai adatok, a betegség állapota és a vizsgálatban használt egyes marmoset elemzések.

S2. Táblázat

Megállapították, hogy a biomarkerek nem reagálnak a marmoset-mintákkal.

S3. Táblázat

Vérmunkaparaméterek vizsgálata a marmosets betegségének azonosításában.

Köszönetnyilvánítás

Ezúton szeretnénk köszönetet mondani Xiaoqin Wangnak és tanítványainak, hogy lehetővé tették számunkra, hogy a kutatásban szereplő klinikai adatokat összegyűjtsük kutatómintájukból, Xuhang Li-nek pedig a GI-betegség biomarkereivel kapcsolatos konzultációt. Köszönetet mondunk Melanie Albano-nak, Jenny Estes-nek, Zachary Freeman-nak, Caroline Garrett-nek, Tracey Graham-nek, Kristy Koenig-nek, Theresa Meade-nek és Kelly Rice-nek is a kísérletek részeként elemzett minták összegyűjtésében nyújtott segítségükért. Ezenkívül tartozunk minden állatorvos és patológus gyakornok előtt, akik boncolást végeztek és gondozták a patológiai adatbázist.