Novel predictive biomarkers for acute injury superimposed on chronic kidney disease

Introduction and objectives: Chronic kidney disease (CKD) is a risk factor for the development of acute kidney injury (AKI). Recent studies have revealed numerous biomarkers eligible for AKI prediction. However, the expression and performance of AKI biomarkers in acute injury superimposed on preexisting CKD (AonC) remain elusive. The aim of this study was to evaluate whether biomarkers which robustly expressed in acute kidney injury could predict acute injury based on CKD. Materials and methods: Mice were classified into cohorts: AKI, CKD, AonC and sham. The AonC model mice were subjected to renal bilateral ischemia/reperfusion (I/R) injury fourteen days after intraperitoneally administrated with 20 mg/kg aristolochic acid. Severity of acute ischemic injury was stratified by clamping the dissected bilateral renal arteries with non-traumatic microvascular clips for 20 or 35 min. The AKI mice were induced with renal bilateral I/R injury and CKD mice were crafted with 20 mg/kg aristolochic acid administrated intraperitoneally. Histology, genetic and protein expression of biomarkers were measured in three cohorts. Results: We found that serum creatinine dramatically increased in severe (sAonC) but not in moderate (mAonC) injury mice. Upregulation of Kidney injury molecule-1 (KIM-1) mRNA, tissue inhibitor of metalloproteinase-2 (TIMP-2), Syndecan-1 (SDC-1) mRNA and insulin-like growth factor binding protein-7 (IGFBP7) protein indicated the onset of mAonC. An increase in neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), rhomboid-like protein 2 (RHBDL2), Syndecan-1 (SDC-1) mRNA and protein, and a decrease in IGFBP7 protein were associated with sAonC. Conclusions: Our study revealed the variational expression of AKI biomarkers in AonC kidneys, and uncovered IGFBP7 protein can be used as a sensitive biomarker to predict and differentiate AonC severity. The performance of RHBDL2 and SDC-1 in predicting severe AonC was promising, providing new biomarkers for predicting AonC. Resumen: Introducción y objetivos: La enfermedad renal crónica (ERC) es un factor de riesgo para el desarrollo de una lesión renal aguda (LRA). Estudios recientes han revelado numerosos biomarcadores para la predicción de LRA. No obstante, la expresión y el rendimiento de los biomarcadores de LRA en lesiones agudas superpuestas a una ERC preexistente (AonC, en inglés) siguen siendo imprecisos. El objetivo de este estudio fue evaluar si los biomarcadores que se encuentran muy expresados en la lesión renal aguda podrían predecir una lesión aguda superpuesta a una ERC. Materiales y métodos: Se dividieron ratones en cohortes (LRA, ERC, AonC y grupo de referencia). A los ratones del modelo de AonC se les indujo una lesión renal bilateral por isquemia/reperfusión (I/R) 14 días después de la administración intraperitoneal de 20 mg/kg de ácido artistolóquico. La gravedad de la lesión isquémica aguda se estratificó pinzando las arterias renales bilaterales diseccionadas con horquillas microvasculares no traumáticas durante 20 o 35 min. A los ratones de LRA se les indujo una lesión renal bilateral por I/R y a los ratones de ERC se les administraron 20 mg/kg de ácido artistolóquico por vía intraperitoneal. Se determinaron la histología, la genética y la expresión de proteínas en las tres cohortes. Resultados: Observamos que la creatinina sérica aumentaba drásticamente en los ratones con lesiones graves (AonCg) pero no en aquellos con lesiones moderadas (AonCm) El aumento del ARNm de la molécula 1 de lesión renal (KIM-1), del inhibidor tisular de metaloproteinasas 2 (TIMP-2), del ARNm de sindecán 1 (SDC-1) y de la proteína de unión al factor de crecimiento insulinoide 7 (IGFBP7) fue indicativo de aparición de AonCm. El incremento de la lipocalina asociada a la gelatinasa de neutrófilos (NGAL), la proteína romboidal 2 (RHBDL2) y el ARNm y la proteína de sindecán 1 (SDC-1), así como la reducción de la proteína IGFBP7, se asociaron a una AonCg. Conclusiones: Nuestro estudio mostró la variación de la expresión de los biomarcadores de LRA en riñones con AonC y descubrió que la proteína IGFBP7 puede emplearse como biomarcador sensible para la predicción y la diferenciación de la gravedad de la AonC. El rendimiento de RHBDL2 y SDC-1 en la predicción de AonC graves resultó prometedor, lo que ofrece nuevos biomarcadores para la predicción de AonC.