Leukocyte global DNA methylation is associated with urinary interleukin-8 and protein in patients with renal stone diseases

Abstract

Objective: Incidence of renal stone disease is increasing in every country, including Thailand. Renal stone has high rate of recurrence and causes renal injury, chronic renal disease and kidney failure. However, there was no biomarker indicating the stone formation or its complications. Global DNA methylation is a process of epigenetic modification that could be affected by the inflammatory or oxidative process, and used as a biomarker for several diseases. We investigated the leukocyte global DNA methylation, urinary interleukin-8 (IL-8) and proteinuria in renal stone patients and healthy controls
Material and Methods: Fifty-eight participants, divided into 29 renal stone disease patients who were visited the Urology Clinic, Sunpasitprasong Hospital,Ubon Ratchathani province, and 29 healthy controls who lived in the same communities with patients were enrolled. Blood and 24-hours urine samples were collected from all participants. DNA were extracted from leukocytes and measured for the percentage of 5-methylcytosine (5-mC%) level in global DNA by ELISA kit. Urine samples were analyzed for creatinine by enzymatic method, interleukin-8 (IL-8) as an inflammatory biomarker by ELISA kitand protein by dye binding method
Results: Renal stone disease patients had higher percentage of 5-mC, urinary IL-8 concentration and protein level were higher than the healthy control group (p=0.002, p<0.001 and p<0.001, respectively). There were the positive correlation between the percentage of 5-mC and urinary IL-8 (r=0.491, p<0.001) as well as the urinary IL-8 and protein (r=0.661, p<0.001). ROC analysis of 5-mC% revealed an area under curve of 0.7993 (95% CI;0.6838-0.9147). At 0.35% cutoff, the test imparted sensitivity and specificity of 82.76% and 62.07%, respectively
Conclusion: We reported for the first time that the level of leukocyte global DNA methylation in patients with renal stone disease which was hypermethylated more than healthy controls. The global DNA hypermethylation appeared to be associated with the stone formation. Our data suggests that the levels of global DNA methylation and urinary IL-8 could be used as biomarkers for renal stone. Thus reducing the levels of global DNA methylation of lifestyle modification may be a new approach in the treatment of renal stones. However would be studied further by the increasing number of population to prove this importance

ความสัมพันธ์ระหว่างระดับดีเอ็นเอเมทิลเลชันทั้งจีโนมในเซลล์เม็ดเลือดขาวกับอินเตอร์ลิวคิน-8 และโปรตีนในปัสสาวะของผู้ป่วยโรคนิ่วไต
ธนิดา จิระมงคลศิริ, ฐสิณัส ดิษยบุตร, พิสิฏฐ์ ประพันธ์วัฒนะ, ปิยะรัตน์ โตสุโขวงศ์
ภาควิชาชีวเคมี คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
บทคัดย่อ
วัตถุประสงค์: อุบัติการณ์การเกิดโรคนิ่วไตเพิ่มขึ้นในผู้ใหญ่เพิ่มสูงขึ้นทั่วโลก เนื่องจากหลายปัจจัยด้วยกัน ทำให้โรคนิ่วไตเป็นโรคที่มีความสำคัญทางสาธารณสุขมากยิ่งขึ้น โดยโรคนิ่วไตก่อให้เกิดภาวะแทรกซ้อนที่ไตได้หลายประการ ตั้งแต่หน่วยย่อยไตอักเสบ ไตเสื่อมหรือไตวายเรื้อรัง ในปัจจุบันยังไม่มีตัวบ่งชี้ทางชีวภาพใดที่ช่วยบ่งชี้ภาวะแทรกซ้อนของโรคนิ่วที่เกิดขึ้นที่ไตได้ ผู้วิจัยจึงสนใจศึกษาระดับการเติมหมู่เมทิลทั้งจีโนมซึ่งจัดเป็นการควบคุมเหนือพันธุกรรม โดยมีการศึกษาก่อนหน้าพบว่าระดับดีเอ็นเอเมทิลเลชันทั้งจีโนมมีความสัมพันธ์กับโรคต่าง ๆ ผู้วิจัยจึงทำการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างระดับดีเอ็นเอเมทิลเลชันทั้งจีโนม ระดับอินเตอร์ลิวคิน-8 (IL-8) และโปรตีนในปัสสาวะของผู้ป่วยโรคนิ่วไตเปรียบเทียบกับคนปกติ
ผู้ป่วยและวิธีการศึกษา: ผู้เข้าร่วมโครงการจำนวน 58 คน ประกอบด้วยผู้ป่วยโรคนิ่วไตที่เข้ารับการรักษาที่คลินิกศัลยกรรมทางเดินปัสสาวะ โรงพยาบาลสรรพสิทธิประสงค์ จังหวัดอุบลราชธานี จำนวน 29 คน และคนปกติที่ไม่ป่วยด้วยโรคนิ่วซึ่งอาศัยอยู่ในชุมชนเดียวกันกับผู้ป่วยจำนวน 29 ราย ทำการเจาะเลือดและเก็บปัสสาวะ 24 ชั่วโมง นำเม็ดเลือดขาวมาสกัดดีเอ็นเอเพื่อวิเคราะห์ระดับร้อยละ 5-methylcytosine (5-mC%) ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ภาวะดีเอ็นเอเมทิลเลชันโดยวิธี ELISA ปัสสาวะนำมาตรวจหาระดับครีเอตินินโดยใช้เอนไซม์ IL-8 โดย ELISA และโปรตีนโดยวิธี dye-binding
ผลการศึกษา: ผู้ป่วยโรคนิ่วไตมีระดับ 5-mC% ความเข้มข้น IL-8 และปริมาณโปรตีนในปัสสาวะสูงกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p=0.002, p<0.001 และ p<0.001 ตามลำดับ) และยังพบความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่าง 5-mC% กับความเข้มข้นของ IL-8 ในปัสสาวะ (r=0.491, p<0.001) และความเข้มข้นของ IL-8 กับระดับโปรตีนในปัสสาวะ (r=0.661, p<0.001) ผลการวิเคราะห์กราฟ ROC ของ 5-mC% พบว่ามีพื้นที่ใต้กราฟเท่ากับ 0.799 (95% CI; 0.684-0.915) และที่ค่าอ้างอิงเท่ากับ ร้อยละ 0.35 ให้ค่า sensitivity และ specificity เป็นร้อยละ 82.76 และ 62.07 ตามลำดับ
สรุป: รายงานนี้เป็นรายงานการศึกษาแรกเกี่ยวกับระดับการเติมหมู่เมทิลทั้งจีโนมในผู้ป่วยโรคนิ่วไตที่พบว่ามีระดับที่สูงเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม ระดับการเติมหมู่เมทิลทั้งจีโนมที่เปลี่ยนแปลงนี้น่าจะมีความสัมพันธ์กับการเกิดโรคนิ่วไต นอกจากนี้ยังพบว่าภาวะอักเสบที่เพิ่มสูงขึ้นสัมพันธ์กับระดับการเติมหมู่เมทิลทั้งจีโนมและปริมาณโปรตีนในปัสสาวะที่เพิ่มสูงขึ้น ข้อมูลวิจัยนี้ชี้แนะว่าการตรวจวัดระดับการเติมหมู่เมทิลทั้งจีโนมและการวัดปริมาณ IL-8 ในปัสสาวะน่าจะใช้เป็นตัวบ่งชี้เกี่ยวกับโรคนิ่วไตได้ รวมทั้งการลดระดับการเติมหมู่เมทิลทั้งจีโนมจากพฤติกรรมการดำเนินชีวิตอาจเป็นแนวทางใหม่ในการรักษาโรคนิ่วไตได้ จึงควรศึกษาต่อไปโดยทำการเพิ่มจำนวนประชากรศึกษาเพื่อพิสูจน์ความสำคัญนี้