DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2025.1704152
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41573572
تاريخ النشر: 2026-01-07
المؤلف: Gabriel Strandberg وآخرون
الموضوع الرئيسي: آليات العدلات، الميالوبيروكسيداز والأكسدة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة دور الحمض النووي الخالي من الخلايا (cfDNA) كعلامة حيوية لإصابة الأعضاء المزروعة خلال المرحلة الفورية من إصابة نقص التروية-إعادة التروية في متلقي زراعة الكلى. في مجموعة من 127 مريضًا، تم قياس كل من cfDNA النووي والميتوكوندري من عينات بلازما تم جمعها أثناء العملية قبل الزراعة وبعد إعادة التروية. كشفت النتائج عن إطلاق كبير ومستمر للcfDNA النووي بعد إعادة التروية، خاصة في الكلى من المتبرعين المتوفين، والذي ارتبط بمدة نقص التروية الباردة وتأخر وظيفة الطعم. كان هذا الإطلاق مرتبطًا زمنيًا بـ C5b-9 القابل للذوبان، وهو علامة على الالتهاب التخثري، مما يشير إلى أن إطلاق cfDNA يدل على تفعيل الالتهاب التخثري بعد إعادة التروية.
بالإضافة إلى ذلك، أظهر نموذج في المختبر أن توليد C5b-9 كان مرتبطًا بخلايا أنبوبية قريبة نخرية، مما يعزز العلاقة بين إصابة الخلايا والالتهاب التخثري. ومع ذلك، لم ترتبط علامات الفخاخ خارج الخلوية للعدلات بشكل متسق مع إطلاق cfDNA المبكر. بشكل عام، تستنتج الدراسة أن الإطلاق الفوري للcfDNA النووي عند إعادة التروية يعكس إصابة داخل الطعم ويرتبط بعمليات الالتهاب التخثري اللاحقة، مما يبرز أهمية إصابة نقص التروية-إعادة التروية المبكرة في زراعة الكلى.
مقدمة
تتناول مقدمة هذه الورقة البحثية إصابة نقص التروية-إعادة التروية (IRI) كعامل مهم يؤثر على كل من النتائج الفورية وطويلة الأمد في زراعة الكلى (KT). أظهر المؤلفون سابقًا أن إعادة تروية الكلى الإقفارية تنشط نظام المناعة الفطري داخل الأوعية، بما في ذلك المسارات المكملة، والتخثر، والكينيين-كالليكرين، مما يؤدي إلى استجابة التهابية تخثرية. تم تحديد C5b-9 القابل للذوبان (sC5b-9) كعلامة رئيسية لهذه التفعيل، مع مستويات مرتفعة خلال إعادة التروية المبكرة ترتبط بتأخر وظيفة الطعم (DGF) وانخفاض أداء الطعم المزروع بعد عامين من الزراعة.
تستكشف الورقة أيضًا الحمض النووي الخالي من الخلايا (cfDNA) كعلامة حيوية لإصابة الأعضاء المزروعة، خاصة في سيناريوهات الرفض. تُعتبر الفخاخ خارج الخلوية للعدلات (NETs)، التي تتكون من الهيستونات المرتبطة بالكروماتين وcfDNA، متورطة في الأضرار المتعلقة بـ IRI وقد تسهل إطلاق cfDNA خلال المرحلة المبكرة من إعادة التروية. يفترض المؤلفون أن إطلاق cfDNA المبكر في العودة الوريدية للطعوم يشير إلى IRI الحاد ويرتبط بتفعيل الالتهاب التخثري وخلل الطعم المزروع. للتحقيق في ذلك، قاموا بتحليل عينات وريدية من 127 متلقي زراعة كلى خلال 30 دقيقة من إعادة التروية، مع تقييم cfDNA النووي والميتوكوندري جنبًا إلى جنب مع sC5b-9، وعلامات NET، ووظيفة الطعم، مدعومة بنموذج في المختبر لنخر الخلايا الأنبوبية لتوضيح العلاقة بين إصابة الخلايا وتفعيل المكمل.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم تقييم تأثير طرق حفظ الأعضاء على إصابة الطعم المبكرة والتفعيل الالتهابي من خلال مقارنة مستويات الحمض النووي الخالي من الخلايا النووي (cfDNA) ومكون المكمل القابل للذوبان 5b-9 (sC5b-9) في كلى المتبرعين المتوفين (DD) المحفوظة باستخدام التروية الآلية الباردة غير المؤكسجة (HMP) مقابل التخزين البارد الثابت (SCS). أظهرت التحليلات عدم وجود اختلافات كبيرة في مستويات cfDNA النووي عند 1 و10 و30 دقيقة بعد الزراعة بين طريقتي الحفظ، مع قيم متوسطة قدرها $8,300.00$ (IQR $2,478.80-26,685.03$) لـ HMP غير المؤكسج و$13,996.76$ (IQR $4,258.32-47,919.32$) لـ SCS عند 1 دقيقة (P = 0.106). كما أظهر إجمالي إطلاق cfDNA النووي خلال أول 30 دقيقة عدم وجود اختلاف كبير (P = 0.221).
على النقيض من ذلك، أشارت مستويات sC5b-9 إلى اختلاف ملحوظ في الاستجابة الالتهابية. عند دقيقة واحدة، كانت مستويات sC5b-9 بعد طرح القيم الأساسية أقل بكثير في مجموعة HMP غير المؤكسجة ($0.00$ (IQR $0.00-3.02$)) مقارنة بمجموعة SCS ($4.39$ (IQR $0.37-11.03$)، P = 0.033). بالإضافة إلى ذلك، كان إجمالي إطلاق sC5b-9 خلال 30 دقيقة أقل بكثير في مجموعة HMP غير المؤكسجة ($0.00$ (IQR $0.00-13.59$)) مقارنة بـ SCS ($54.26$ (IQR $12.83-112.20$)، P < 0.001). تشير هذه النتائج إلى أن HMP غير المؤكسجة قد توفر تأثيرًا وقائيًا ضد التفعيل الالتهابي المبكر في زراعة كلى DD.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج المستخلصة من الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ليست نتيجة للصدفة العشوائية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج اتجاهًا واضحًا في سلوك النظام، كما يتضح من الرسوم البيانية والجداول المرسومة المضمنة في القسم.
علاوة على ذلك، تؤكد تحليل التباين (ANOVA) أن الاختلافات الملحوظة بين المجموعات ذات دلالة إحصائية، مما يعزز الفرضية المطروحة في بداية البحث. يختتم القسم بمناقشة تداعيات هذه النتائج، مقترحًا تطبيقات محتملة واتجاهات للبحث المستقبلي بناءً على الأنماط والعلاقات الملاحظة.
المناقشة
في هذه الدراسة الاستباقية التي شملت 127 متلقي زراعة كلى (KT)، تم تحليل الإطلاق الفوري للcfDNA النووي والميتوكوندري بعد إعادة التروية لتقييم علاقته بإصابة نقص التروية-إعادة التروية (IRI) ونتائج الزراعة. وجدت الدراسة أن الكلى المأخوذة من المتبرعين (DD) أظهرت مستويات أعلى بكثير من cfDNA النووي مقارنة بالكلى المأخوذة من المتبرعين الأحياء (LD) في عدة نقاط زمنية بعد إعادة التروية، مما يشير إلى ارتباطها بالعبء الإقفاري وخلل الطعم المبكر. على وجه الخصوص، كانت مستويات cfDNA النووي الأعلى مرتبطة بتأخر وظيفة الطعم (DGF)، مع نسبة احتمالية قدرها 8.648 لكل زيادة عشرة أضعاف في إجمالي إطلاق cfDNA النووي. على النقيض من ذلك، لم تظهر cfDNA الميتوكوندري ارتباطًا كبيرًا مع DGF أو وظيفة الطعم على المدى الطويل.
استكشفت الدراسة أيضًا العلاقة بين إطلاق cfDNA وعلامات الالتهاب التخثري، وخاصة C5b-9 القابل للذوبان (sC5b-9)، الذي وُجد أنه يرتبط بمستويات cfDNA النووي بعد فترة وجيزة من إعادة التروية. ومن الجدير بالذكر أن المرضى الذين أظهروا توليد sC5b-9 المستمر أظهروا إطلاقًا أعلى من إجمالي cfDNA النووي ومعدلات تصفية الكلى المقدرة (eGFR) أقل عند أربع سنوات، مما يشير إلى أن الاستجابات الالتهابية المبكرة قد تساهم في نتائج الطعم على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك، أثر أسلوب الحفظ على مستويات sC5b-9، حيث أظهرت التروية الآلية الباردة غير المؤكسجة (HMP) استجابات التهابية تخثرية أقل مقارنة بالتخزين البارد الثابت (SCS)، على الرغم من أن كلا الطريقتين أسفرتا عن إطلاق cfDNA النووي مشابه. تؤكد هذه النتائج على إمكانية استخدام cfDNA كعلامة حيوية لإصابة الطعم المبكرة وتبرز التفاعل المعقد بين إصابة نقص التروية والاستجابات الالتهابية في زراعة الكلى.
DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2025.1704152
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41573572
Publication Date: 2026-01-07
Author(s): Gabriel Strandberg et al.
Primary Topic: Neutrophil, Myeloperoxidase and Oxidative Mechanisms
Overview
The study investigates the role of cell-free DNA (cfDNA) as a biomarker for allograft injury during the immediate phase of ischemia-reperfusion injury in kidney transplant recipients. In a cohort of 127 patients, both nuclear and mitochondrial cfDNA were quantified from intraoperative plasma samples collected before implantation and after reperfusion. The findings revealed a significant and sustained release of nuclear cfDNA post-reperfusion, particularly in kidneys from deceased donors, which correlated with cold ischemic time and delayed graft function. This release was temporally associated with soluble C5b-9, a marker of thromboinflammation, suggesting that cfDNA release is indicative of thromboinflammatory activation following reperfusion.
Additionally, an in vitro model demonstrated that C5b-9 generation was associated with necrotic proximal tubular cells, reinforcing the connection between cell injury and thromboinflammation. However, markers of neutrophil extracellular traps did not consistently correlate with early cfDNA release. Overall, the study concludes that the immediate release of nuclear cfDNA upon reperfusion serves as a reflection of intragraft injury and is linked to subsequent thromboinflammatory processes, highlighting the significance of early ischemia-reperfusion injury in kidney transplantation.
Introduction
The introduction of this research paper addresses ischemia-reperfusion injury (IRI) as a significant factor affecting both immediate and long-term outcomes in kidney transplantation (KT). The authors previously demonstrated that reperfusion of ischemic kidneys activates the intravascular innate immune system, including the complement, coagulation, and kinin-kallikrein pathways, leading to a thromboinflammatory response. Soluble C5b-9 (sC5b-9) was identified as a key marker of this activation, with elevated levels during early reperfusion correlating with delayed graft function (DGF) and diminished allograft performance at two years post-transplant.
The paper further explores circulating cell-free DNA (cfDNA) as a biomarker for allograft injury, particularly in rejection scenarios. Neutrophil extracellular traps (NETs), which consist of chromatin-bound histones and cfDNA, are implicated in IRI-related damage and may facilitate cfDNA release during the early reperfusion phase. The authors hypothesize that early cfDNA release in the venous return of allografts is indicative of acute IRI and correlates with thromboinflammatory activation and allograft dysfunction. To investigate this, they analyzed venous samples from 127 KT recipients within 30 minutes of reperfusion, assessing nuclear and mitochondrial cfDNA alongside sC5b-9, NET markers, and allograft function, complemented by an in vitro model of tubular cell necrosis to elucidate the relationship between cell injury and complement activation.
Methods
In this study, the impact of organ preservation methods on early intragraft injury and inflammatory activation was assessed by comparing nuclear cell-free DNA (cfDNA) and soluble complement component 5b-9 (sC5b-9) levels in deceased donor (DD) kidneys preserved using non-oxygenated hypothermic machine perfusion (HMP) versus static cold storage (SCS). The analysis revealed no significant differences in nuclear cfDNA levels at 1, 10, and 30 minutes post-transplantation between the two preservation methods, with median values of $8,300.00$ (IQR $2,478.80-26,685.03$) for non-oxygenated HMP and $13,996.76$ (IQR $4,258.32-47,919.32$) for SCS at 1 minute (P = 0.106). The cumulative nuclear cfDNA release over the first 30 minutes also showed no significant difference (P = 0.221).
Conversely, sC5b-9 levels indicated a notable difference in inflammatory response. At 1 minute, baseline-subtracted sC5b-9 levels were significantly lower in the non-oxygenated HMP group ($0.00$ (IQR $0.00-3.02$)) compared to the SCS group ($4.39$ (IQR $0.37-11.03$), P = 0.033). Additionally, the cumulative sC5b-9 release over 30 minutes was significantly reduced in the non-oxygenated HMP group ($0.00$ (IQR $0.00-13.59$)) compared to SCS ($54.26$ (IQR $12.83-112.20$), P < 0.001). These findings suggest that non-oxygenated HMP may confer a protective effect against early inflammatory activation in DD kidney transplants.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are not due to random chance. Additionally, the results demonstrate a clear trend in the behavior of the system, as illustrated by the plotted graphs and tables included in the section.
Furthermore, the analysis of variance (ANOVA) confirms that the differences observed among the groups are statistically significant, reinforcing the hypothesis posited at the outset of the research. The section concludes with a discussion of the implications of these findings, suggesting potential applications and directions for future research based on the observed patterns and relationships.
Discussion
In this prospective cohort study involving 127 kidney transplant (KT) recipients, the immediate release of nuclear and mitochondrial cell-free DNA (cfDNA) was analyzed post-reperfusion to assess its relationship with ischemia-reperfusion injury (IRI) and transplant outcomes. The study found that donor-derived (DD) kidneys exhibited significantly higher levels of nuclear cfDNA compared to living donor (LD) kidneys at multiple time points post-reperfusion, indicating a correlation with ischemic burden and early allograft dysfunction. Specifically, higher nuclear cfDNA levels were associated with delayed graft function (DGF), with an odds ratio of 8.648 for each tenfold increase in cumulative nuclear cfDNA release. Conversely, mitochondrial cfDNA did not show a significant association with DGF or long-term allograft function.
The study also explored the relationship between cfDNA release and thromboinflammatory markers, particularly soluble C5b-9 (sC5b-9), which was found to correlate with nuclear cfDNA levels shortly after reperfusion. Notably, patients with persistent sC5b-9 generation exhibited higher cumulative nuclear cfDNA release and lower estimated glomerular filtration rates (eGFR) at four years, suggesting that early inflammatory responses may contribute to long-term graft outcomes. Additionally, the preservation method impacted sC5b-9 levels, with non-oxygenated hypothermic machine perfusion (HMP) showing reduced thromboinflammatory responses compared to static cold storage (SCS), although both methods resulted in similar nuclear cfDNA release. These findings underscore the potential of cfDNA as a biomarker for early allograft injury and highlight the complex interplay between ischemic injury and inflammatory responses in kidney transplantation.