Laboratori de Referència de Catalunya S.A. Información Clínica PROTEINOGRAMA/ORINA INTRODUCCIÓN La proteinuria es uno de los signos precoces de enfermedad renal y también una consecuencia secundaria de otros procesos patológicos, por lo que se han desarrollado diversos análisis para determinar la composición proteica de la orina desde el punto de vista cualitativo: la electroforesis (proteinograma urinario) y cuantitativo (ver información clínica de la prueba LRC, código 1171OPR/Orina24h). Asimismo, desde hace décadas se ha descrito la presencia en orina de centenares de proteínas individuales de diferente origen (pre-renal, renal o post-renal) y distinta significación fisiopatológica: Proteínas plasmáticas Proteínas y enzimas tisulares Hormonas y marcadores tumorales Proteínas de origen renal Proteínas de las vías urinarias Secreciones prostáticas y vaginales Proteínas leuco y eritrocitarias Proteínas de diferentes microorganismos La proteína más abundante de forma natural en la orina humana es la proteína de Tamm-Horsfall (TH), también denominada Uromucoide y Uromodulina. Es una mucoproteína de síntesis renal (células tubulares del asa de Henle) que se excreta en la orina a un ritmo de 50 mg/24h. Es multimérica y está formada por unidades muy glicosiladas de unos 70-80 kDa que se agregan en masas de 7 a 30 MDa. Aunque su papel biológico sigue estudiándose, hay pruebas de que puede ser un inhibidor de los procesos de agregación cristalina en la orina, proporciona defensa frente a las infecciones del tracto urinario, muestra actividad como citoquina inmunomoduladora e interviene como componente principal de la matriz de los cilindros urinarios. Como la refrigeración de la muestra de orina provoca su precipitación y el centrifugado tiende a eliminarla, no puede aprovecharse su valor semiológico en este análisis rutinario. Otras proteínas urinarias presentes de forma natural en la orina y de origen tubular, son entre otras, la uroquinasa y la IgA secretora. Los procesos fisiológicos desarrollados en las nefronas: ultrafiltración glomerular y reabsorción más secrección tubular, determinan la composición urinaria en su conjunto. Los mecanismos renales que regulan la presencia de proteínas en la orina residen en las funciones conservadas del glomérulo y el túbulo de la nefrona, y dependen de la abundancia de cada proteína individual en el plasma. La actuación selectiva del glomérulo regula la pérdida de proteínas plasmáticas hacia la orina, a la vez que los túbulos reabsorben la mayoría del filtrado glomerular producido, e hidrolizan las proteínas que hayan escapado y éste contenga inicialmente. 30/01/2008 16:52 1 © LRC SA Laboratori de Referència de Catalunya S.A. Información Clínica La filtración proteica glomerular depende de dos propiedades funcionales de su membrana basal: el tamaño molecular y la carga eléctrica negativa de sus poros (filtro aniónico). En condiciones normales, las proteínas se filtrarán en proporción inversa a esas dos propiedades, por lo que el peso molecular elevado y la carga negativa que muestran muchas proteínas al pH fisiológico de la sangre supondrán dificultades esenciales para atravesar el glomérulo. Así los péptidos de <30 kDa se filtrarán libremente, la albúmina (66 kDa) lo hará con dificultad (pero al ser tan abundante en el plasma será la mayoritaria en el ultrafiltrado), y la IgM (900 kDa) estará casi ausente de él. Las proteínas con un peso molecular inferior a la Albúmina pasan libremente a través de la membrana basal glomerular y escapan al filtrado. En condiciones fisiológicas, son reabsorbidas e hidrolizadas por las células de los túbulos. Este proceso catabólico sobre el ultrafiltrado liberará secundariamente enzimas lisosomales de las células tubulares que aparecerán normalmente en la orina (NAG: N-acetil-B-D-glucosaminidasa, AAP: alanina aminopeptidasa, GGT: gammaglutamiltransfersa, entre otros). El filtrado glomerular normal contiene aproximadamente 14 g proteína/24h de los que 13.9 se reabsorben y metabolizan en los túbulos. Así la excreción proteica es poco abundante y no sobrepasa los 150 mg/24h en condiciones normales. En cambio, cualitativamente es muy compleja y formada por diversas moléculas que se distingue n en función de su origen y de su estructura química: aproximadamente el 60% de las proteínas urinarias son de origen plasmático mientras que la parte restante proviene de la biosíntesis renal y de las vías urinarias. En la proteinuria fisiológica se detectan básicamente proteina de Tamm-Horsfall, albúmina, antígenos de los grupos sanguíneos, inmunoglobulinas (IgA, IgG, cadenas ligeras), proteoglucanos (mucopolisacáridos), transferrina y trazas de hormonas y enzimas. Cuando existe proteinuria masiva el riñón se convierte en el principal centro responsable del catabolismo proteico del organismo. 30/01/2008 16:52 2 © LRC SA Laboratori de Referència de Catalunya S.A. Información Clínica UTILIDAD CLÍNICA El proteinograma urinario es uno de los procedimientos bioquímicos que complementan el diagnóstico de la proteinuria persistente. Puesto que la cuantificación de las proteínas totales en la orina es un marcador poco específico, este análisis permite tipificarla mediante el estudio del patrón electroforético y su interpretación diferencial. Su utilidad más común es la búsqueda de alguna proteína monoclonal, así como la valoración y seguimiento del daño renal causado por diversas patologías (diabetes, enfermedades inflamatorias crónicas, enfermedades autoinmunes, neoplasias) y de la enfermedad renal per se. A pesar de su importancia, la presencia de proteinuria no siempre determina un estado patológico (proteinuria benigna) ni serà específica de enfermedad renal, por lo que debe establecerse su origen (pre-renal, renal o post-renal); si es renal tipificarla (glomerular o tubular) y en el caso de ser glomerular, apreciar su grado de selectividad. 30/01/2008 16:52 3 © LRC SA Laboratori de Referència de Catalunya S.A. Información Clínica La proteinuria de sobrecarga o prerenal, se caracteriza por una hiperproducción de proteínas de bajo peso molecular en el organismo. Debido a su pequeño tamaño, estas proteínas son filtradas libremente a través del glomérulo y al exceder su concentración la capacidad reabsortiva de los túbulos, aparecen en la orina. El tipo más frecuente de proteinuria prerenal es la causada por Cadenas ligeras libres (Proteinuria de Bence Jones propia de las gammapatías monoclonales), aunque también está asociada a otras situaciones patológicas: lisozimuria (hiperproducción de muramidasa propia de la leucemia mielomonocítica), mioglobinuria propia de rabdomiolisis y hemoglobinuria, causada por hemólisis intravascular. La proteinuria glomerular de origen renal es el resultado de la enfermedad glomerular y se presenta con aumento general de permeabilidad a las macromoléculas de peso molecular > 65-70 kDa (Albúmina, Transferrina, IgG). Se observa no sólo en alteraciones estructurales de la membrana basal: "Proteinuria Glomerular No Selectiva”, sino también en aquellas condiciones, de pérdida de la funcionalidad del filtro aniónico del glomérulo, situación caracterizada por la "Proteinuria Glomerular Selectiva” en la que no se detectaran las proteinas plasmáticas de mayor peso molecular. El patrón electroforético de la proteinuria glomerular no selectiva y el que producen las muestras de orina que contienen sangre son los más parecidos al patrón electroforético sérico. 30/01/2008 16:52 4 © LRC SA Laboratori de Referència de Catalunya S.A. Información Clínica La proteinuria tubular de origen renal es el resultado de la patología tubulointersticial y se presenta con una reducción de la capacidad reabsortiva tubular de las proteínas normalmente presentes en el filtrado (< 65-70 kDa: Alfa-1-microglobulina, Beta-2-microglobulina, Proteina fijadora del retinol), o con aumento de la excreción de proteínas derivadas del propio daño de las células tubulares. Así el patrón electroforético tubular mostrará el predominio de proteínas séricas de bajo peso molecular, acompañadas por una traza minoritaria de Albúmina. El análisis del patrón electroforético urinario también revela tipos mixtos de proteinura glomerular/tubular, ya que alteraciones primarias del glomérulo pueden acabar afectando al intersticio tubular y viceversa. Los tipos mixtos son frecuentes en enfermedades renales avanzadas. Las afecciones post-renales añaden a la orina proteínas séricas no filtradas por el glomérulo y por ello simula n proteinurias glomerulares o mixtas, pero la adición postrenal de proteínas puede ser identificada por la presencia en orina de moléculas muy grandes (p.ej. Alfa-2-macroglobulina, IgM , Apolipoproteína A) que están casi completamente ausentes del filtrado incluso en fases avanzadas de la enfermedad glomérular. En función de la proteinuria cuantitativa y del proteinograma electroforético de cada muestra (seguido de una immunofijación de proteínas específicas glomero-tubulares cuando proceda), el resultado de este análisis se informará como un patrón que tipifica la proteinuria, sin incluir información sobre las fracciones clásicas del proteinograma sérico. Así en general, uno de los siguientes comentarios corresponderá normalmente al resultado informado: 30/01/2008 16:52 5 © LRC SA Laboratori de Referència de Catalunya S.A. Información Clínica Desplazamiento electroforético normal Proteinuria selectiva Proteinuria no selectiva Proteinuria tubular Proteinuria mixta Se detecta banda homogénea monoclonal MÉTODO Electroforesis e inmunofijación de proteínas glomérulo -tubulares PROTOCOLO DE ANALISIS Se recomienda solicitar complementariamente el análisis cuantitativo de la proteinuria (prueba LRC, código 1171-OPR/Orina24h) junto a esta prueba. 30/01/2008 16:52 6 © LRC SA Laboratori de Referència de Catalunya S.A. Información Clínica BIBLIOGRAFIA Jonathan Barratt MB ChB (Hons) PhD, Peter Topham MB ChB MD,Urine proteomics: the present and future of measuring urinary protein components in disease. CMAJ • August 14, 2007 • 177(4) Olivier Devuyst, Karin Dahan and Yves Pirson,Tamm–Horsfall protein or uromodulin: new ideas about an old molecule. Nephrol Dial Transplant (2005) 20: 1290–1294 Werner H. Siede, Axel Regeniter. Proteinuria, Diagnóstico e Interpretación Mediante Proteínas Marcadoras.Proceso e Informe Asistido por Ordenador (”MDI–LabLink”).Del meeting “Le Proteine: dal Laboratorio alla Clinica” X Edición - Castrocaro, 24–26 Octubre, 2001 Bassam M. Fraij, Separation and Identification of Urinary Proteins and StoneMatrix Proteins by Mini-Slab Sodium DodecylSulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis.CLIN. CHEM. 35/4, 658-662 (1989) Anderson NG et al. Proteins of human urine I. Concentration and analysis by two-dimensional electrophoresis. Clin Chem 1979; 25: 1199-1210. Imágenes adaptadas: Borque de Larrea, L. Proteinuria. La orina y su análisis. Química farmaceútica Bayer, Madrid 1994. 30/01/2008 16:52 7 © LRC SA