Fibrillary glomerulonephritis, 원섬유성 사구체신염 (5) : Identification of DNAJB9 as an excellent diagnostic marker for FGN
laser microdissection–assisted liquid chromatography–tandem mass spectrometry 사용을 통해 두 곳의 연구 그룹에서 FGN 사구체에 풍부하게 존재하는 DNAJB9 단백질을 밝혀냈다.
Mayo Clinic 의 연구팀은 DNAJB9 을 전체 24개 케이스의 FGN 사구체에서 확인하였으나, renal amyloidosis 145개 케이스와 72개의 다양한 non-FGN glomerular diseases 및 12개의 정상 컨트롤 경우에서는 확인되지 않았다. (그림2)
DNAJB9 는 FGN 사구체에서 확인된 4번째로 많은 단백질 종류였으며, FGN 사구체에서는 amyloidosis glomeruli 에 비해 6배 이상 DNAJB9 의 양이 풍부했다.
이러한 연구들은 dual immunofluorescence 을 통해 extracellular mesangium and glomerular basement membrane 에서 colocalization of DNAJB9 and IgG 을 보여주었고, immunoelectron microscopy을 통해 individual FGN fibrils 에서의 DNAJB9 위치를 보여주었다. 하지만 amyloid fibrils 이나 immunotactoid glomerulopathy microtubules 에서는 그렇지 않았다.
게다가 DNAJB9 immunohistochemistry (IHC) 가 개발되었고, 84 개의 FGN 케이스와 21개의 renal amyloidosis, 98개의 non-FGN glomerular diseases, 11개의 정상 조직 케이스에 테스트 되었다. DNAJB9 IHC 의 경우 FGN 에 대해 98% sensitivity 와 >99% specificity 를 보였다.
University of Washington in Seattle 의 연구팀에서는 laser microdissection–assisted liquid chromatography–tandem mass spectrometry 를 통해 비슷한 분석을 했고, 비슷한 결과를 얻었다. 그들은 8개의 FGN 샘플 중 7개 (from 5 of 5 patients with FGN) 에서 DNAJB9 을 검출해내었고, 114개의 non-FGN sample 에서는 검출되지 않았다.
비슷하게 그들은 IHC 를 통해 FGN 의 11개 케이스 모두 사구체에서 DNAJB9 을 확인하였지만, 31개의 non-FGN cases 에서는 확인하지 못하였다. immunofluorescence 에서는 DNAJB9 with IgG의 colocalization 을 보여주었다.
이러한 두 그룹에서 보여준 결과를 DNAJB9 를 as the first biomarker for FGN 으로 확립할 수 있었다.
DNAJB9 IHC 는 이미 renal pathology 의 실제 임상 영역으로 들어왔으며, 현재 몇 군데 renal pathology laboratories 에서 사용 가능하다. 이러한 new tissue biomarker for FGN 의 진단적 이점은 표3에 나타냈다.
특히 이러한 진단법은 전자현미경을 사용하기 어려운 곳이나 (국가), Congophilic FGN 을 amyloidosis 와 구분하기 위해, FGN 을 immunotactoid glomerulopathy associated with chronic lymphocytic leukemia 와 구분하기 위해 (후자의 경우 small microtubules 을 보이는데, FGN fibrils 과 크기가 비슷하고, hollow centers 가 쉽게 보이지 않아 전자현미경으로도 FGN 과 구분이 어려울 수 있다.) 에서 유용하게 사용할 수 있겠다.
FGN 에서 DNAJB9 IHC positivity 는 strong smudgy glomerular extracellular staining (mesangial and glomerular capillary walls) 로 특징지어 진다. (그림2a) 그 위치는 smudgy IgG and IgG4 immunofluorescence staining 과 상응한다.
Focal smudgy extraglomerular staining (most commonly along a few tubular basement membranes and rarely along vessel walls) 은 흔하며, 그 위치는 extraglomerular immunofluorescence staining for IgG 와 일치한다.
ITP 의 치료로 splenectomy 를 했던 한명의 FGN 환자의 경우 DNAJB9 deposition 이 splenic arterioles 에 보였고, 이는 IgG staining by immunofluorescence 의 위치와 일치했으며, 전자현미경 상으로 randomly oriented fibrils을 보여 splenic involvement 로 볼 수 있었다.
흥미롭게도 postmortem examination of a patient with FGN 에서 DNAJB9 smudgy 는 heart, lungs, liver, colon, bone marrow, or thyroid gland 에는 없었다. 이는 초기 관찰에 근거한 이 질환의 systemic nature 라는 특성에 반하는 내용이다.
130개 non-FGN case 중 하나에서 DNAJB9 가 양성이 나왔는데, 이 환자는 HCV 감염이 있는 환자이며, mesangial sclerosing glomerulopathy 를 가지고 있었다. 17개 사구체 샘플 중에 하나의 사구체 내에서 2군데 mesangial areas 에서 DNAJB9 IHC positivity 가 확인되었다. 하지만 전자현미경에서는 fibrils 은 없었다. 저자는 아마도 이러한 경우는 HCV-associated FGN 의 초기 모습을 반영하는 것이 아닐까 생각한다. 즉 involved glomeruli 가 전자현미경 샘플로 선택되지 못한 것이다.
DNAJB9 in kidney biopsies 에서 DNAJB9 의 염색은 immunofluorescence 로 행해질 수 있다. IgG 와 DNAJB9 IHC 의 Immunofluorescence staining 결과와 serum protein electrophoresis/immunofixation (SPEP/IF) 소견을 83개의 FGN 케이스에서 비교해보았다.
75개의 케이스 (90%) (including idiopathic, associated with autoimmune diseases, malignant neoplasm, or HCV infection) 에서는 사구체의 polyclonal IgG staining 을 보였다. 이들 모두는 DNAJB9 에도 양성이었고, 한 케이스 (1%) 만이 monoclonal protein on SPEP/IF 였다.
6개의 케이스 (7%) 는 monotypic IgG staining (i.e., stained for IgG and kappa or
IgG and lambda) 였다. 이는 paraffin immunofluorescence 로 확인되었다. 이들 모두는 DNAJB9 에도 양성이었고, 1개 케이스 만이 (17%) monoclonal protein on SPEP/IF 였다.
나머지 2개의 케이스 (2%) 는 gamma heavy chain 에만 stain 되었다. light chain staining 은 없었다. 이 둘 케이스는 DNAJB9 에도 음성이었다. 이 둘 케이스는 monoclonal protein on SPEP/IF 을 보였다.
추가적인 연구 중 하나에서 secretion of truncated monoclonal gamma 1 heavy chain 이 complete variable region (VH) deletion 으로 특징되어 진다는 것을 밝혀냈다.
위의 데이타들은 2 variants of FGN 의 존재를 제안한다.
(i) a DNAJB9-associated variant
이는 FGN cases 의 98% 이상을 차지하며, deposition of intact IgG molecules (polytypic
in 92%; monotypic in 8%) 로 특징지어진다. monoclonal gammopathy 와의 연관성은 거의 없다.
(ii) a DNAJB9-negative variant
이 종류는 매우 드물다. (<2% of FGN cases) deposition of truncated immunoglobulins 을 특징으로 하고, monoclonal gammopathy 와 강한 연관성을 보인다. heavy chain fibrillary glomerulonephritis 라는 용어가 이 종류에 사용된 바 있다.
전형적인 glomerular fibrillar deposits 이 명백하더라도 이는 FGN 진단에 비특이적일 수 있다.
DNAJB9 를 활용한 검사가 FGN 진단에 거의 완벽한 sensitivity and specificity 를 제공하기 때문에 저자는 이러한 질환의 명칭을 DNAJB9- associated fibrillary glomerulonephritis 으로 바꾸는 것을 제안한다. 이것은 때때로 발생하는 Congo red–negative glomerular organized deposits 을 보이는 fibrillary glomerulonephritis 나 fibrillary glomerulopathy 의 혼동을 줄여준다. 예를 들면 immunotactoid glomerulopathy 는 DNAJB9 negative 이고 DNAJB9-positive FGN 에 비해 monoclonal gammopathy and hematologic malignant neoplasm 과 강한 연관성을 가지고 있다.
대조적으로 DNAJB9-negative heavy chain FGN variant 는 전형적인 FGN 과 구별되는 것으로 보인다. (both pathogenetically and clinically) 그리고 deposition of truncated
immunoglobulin heavy chains 에 의해 발생되는 신장 질환으로 구분해야 하겠다. 여기에는 heavy chain deposition disease and heavy chain amyloidosis 가 포함된다.
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