Potential Role of Serum and Urinary Biomarkers in Diagnosis and Prognosis of Diabetic Nephropathy

Abstract

Purpose of review:

Diabetic nephropathy (DN) is a progressive kidney disease caused by alterations in kidney architecture and function, and constitutes one of the leading causes of end-stage renal disease (ESRD). The purpose of this review is to summarize the state of the art of the DN-biomarker field with a focus on the new strategies that enhance the sensitivity of biomarkers to predict patients who will develop DN or are at risk of progressing to ESRD.

Objective:

In this review, we provide a description of the pathophysiology of DN and propose a panel of novel putative biomarkers associated with DN pathophysiology that have been increasingly investigated for diagnosis, to predict disease progression or to provide efficient personal treatment.

Methods:

We performed a review of the literature with PubMed and Google Scholar to collect baseline data about the pathophysiology of DN and biomarkers associated. We focused our research on new and emerging biomarkers of DN.

Key findings:

In this review, we summarized the critical signaling pathways and biological processes involved in DN and highlighted the pathogenic mediators of this disease. We next proposed a large review of the major advances that have been made in identifying new biomarkers which are more sensitive and reliable compared with currently used biomarkers. This includes information about emergent biomarkers such as functional noncoding RNAs, microRNAs, long noncoding RNAs, exosomes, and microparticles.

Limitations:

Despite intensive strategies and constant investigation, no current single treatment has been able to reverse or at least mitigate the progression of DN, or reduce the morbidity and mortality associated with this disease. Major difficulties probably come from the renal disease being heterogeneous among the patients.

Implications:

Expanding the proteomics screening, including oxidative stress and inflammatory markers, along with metabolomics approaches may further improve the prognostic value and help in identifying the patients with diabetes who are at high risk of developing kidney diseases.

Abrégé

La néphropathie diabétique (ND) est une affection évolutive causée par des modifications dans la physionomie et la fonction des reins. Elle constitue l’une des principales causes d’insuffisance rénale terminale (IRT). L’objectif de cette revue est de faire état des plus récentes connaissances au sujet des biomarqueurs de la ND, en mettant l’accent sur les nouvelles stratégies qui augmentent la sensibilité des biomarqueurs à dépister les patients susceptibles de développer la ND ou qui courent le risque de voir leur état évoluer vers l’insuffisance rénale terminale.

Objectif de la revue:

Dans cette revue, nous fournissons d’abord une description de la physiopathologie de la ND. Nous proposons ensuite un panel de nouveaux biomarqueurs putatifs associés à la physiopathologie de la ND, et qui ont de plus en plus été étudiés dans le but d’établir le diagnostic de la maladie, de prédire son évolution ou de fournir un traitement individuel efficace.

Méthodologie:

Nous avons procédé à une revue de la littérature sur PubMed et Google Scholar afin de recueillir des données de base au sujet de la physiopathologie de la ND ainsi que sur les biomarqueurs qui y sont associés. Nous avons concentré nos recherches sur les biomarqueurs nouvellement identifiés ou émergents.

Principales conclusions:

La revue fait un résumé des voies de signalisation essentielles et des processus biologiques impliqués dans l’évolution de la ND, en plus de mettre en évidence les médiateurs pathogènes de la maladie. Nous faisons également état des avancées majeures réalisées dans l’identification de nouveaux biomarqueurs plus sensibles et plus fiables que ceux qui sont utilisés à l’heure actuelle. Enfin, cette revue collige des renseignements au sujet des biomarqueurs émergents tels que les ARN non codants fonctionnels, les microARN, les longs ARN non codants, les exosomes et les microparticules.

Limites de la revue:

À ce jour, malgré des stratégies de plus en plus pointues et le fait que la recherche soit en constante progression, aucun traitement unique n’a réussi à inverser ou même à freiner l’évolution de la néphropathie diabétique, ni à réduire la morbidité et la mortalité associées à cette maladie. L’hétérogénéité des maladies rénales observée dans la population des personnes atteintes contribue probablement aux difficultés rencontrées.

Conclusions:

La généralisation du dépistage par la protéomique, notamment par la mesure du stress oxydatif et des marqueurs inflammatoires, ainsi que l’approche métabolomique pourraient contribuer à améliorer la valeur pronostique et aider à cibler les patients atteints de diabète qui courent un risque élevé de développer de l’insuffisance rénale.