Виктория К. Бакстър

1 Катедра по молекулярна и сравнителна патобиология, Медицински факултет на Университета Джон Хопкинс, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати,

Джилиан С. Шоу

1 Катедра по молекулярна и сравнителна патобиология, Медицински факултет на Университета Джон Хопкинс, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати,

Натаниел П. Сотуйо

2 Катедра по биомедицинско инженерство, Медицински факултет на Университета Джон Хопкинс, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати,

Кати С. Карлсън

3 Катедра по ветеринарна медицина на населението, Университет на Минесота, колеж по ветеринарна медицина, Сейнт Пол, Минесота, Съединени американски щати,

Ерик Дж. Олсън

3 Катедра по ветеринарна медицина на населението, Университет на Минесота, колеж по ветеринарна медицина, Сейнт Пол, Минесота, Съединени американски щати,

М. Кристин Цинк

1 Катедра по молекулярна и сравнителна патобиология, Медицински факултет на Университета Джон Хопкинс, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати,

Джоузеф Л. Манковски

1 Катедра по молекулярна и сравнителна патобиология, Медицински факултет на Университета Джон Хопкинс, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати,

Робърт Дж. Адамс

1 Катедра по молекулярна и сравнителна патобиология, Медицински факултет на Университета Джон Хопкинс, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати,

Ерик К. Хътчинсън

1 Катедра по молекулярна и сравнителна патобиология, Медицински факултет на Университета Джон Хопкинс, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати,

Kelly A. Metcalf Pate

1 Катедра по молекулярна и сравнителна патобиология, Медицински факултет на Университета Джон Хопкинс, Балтимор, Мериленд, Съединени американски щати,

Замислени и проектирани експерименти: VKB GCS EKH KAMP. Изпълнява експериментите: VKB NPS EKH KAMP. Анализирани данни: VKB GCS CSC EJO MCZ JLM EKH KAMP. Реактиви/материали/инструменти за анализ, допринесени: MCZ JLM RJA KAMP. Написа хартията: VKB EKH KAMP.

Свързани данни

Резюме

телесно

(A) Серумен албумин и (B) телесно тегло на мармозети с диагноза BGS или липса на заболяване при аутопсия. Плътните хоризонтални линии представляват средни стойности за всяка група точки от данни, пунктираните хоризонтални линии означават гранични стойности, подходящи за идентифициране на животни с BGS. (В) Корелация между телесното тегло и нивата на албумин при отделни животни. Плътната черна линия представлява най-подходящата линия на точките с данни. Червените точки за данни означават животни с капачки за глава, златни точки за данни означават животни с ограничен режим на хранене.

BGS може да бъде идентифициран antemortem с помощта на серумен албумин и/или телесно тегло

Въпреки многобройните доклади за случаи, описващи клиничното протичане на заболяването и констатациите след смъртта на костна или стомашно-чревна болест при мармозети [6], [10], [12], [13], [15], [16], [24], [ 32], липсват параметри за предсмъртно идентифициране на отделно заболяване или BGS като синдром. Проучихме дали често събираните данни за телесно тегло и/или клинична патология могат да идентифицират мармозетите с BGS. От параметрите, измерени чрез пълна кръвна картина и серумни тестове за клинична химия, ние избрахме хематокрит, брой на тромбоцитите, серумна аспартат аминотрансфераза, алкална фосфатаза, общ протеин, серумен албумин и серумен калций, за да проучим за потенциал за предсказване, тъй като промените в тези параметри преди са били описани в доклади за клинични случаи на MBD или MWS (Таблица S3) [6], [13], [24], [33].

От клиничните химични параметри, изследвани в подгрупа от 31 мармозети, серумният албумин се различава значително между животните с BGS в сравнение с незасегнатите животни (Mann-Whitney [MW] P = 0,030, Фигура 1А). Нормалните нива на албумин в обикновените мармозети варират от 3,5 до 5,1 g/dL [34], [35]; мармозетите с BGS са имали средно ниво на серумен албумин от 3,2 g/dL, спрямо медиана от 4,6 g/dL при незасегнати животни. Серумният албумин също е значително намален при животни само с костно заболяване в сравнение с животни без костно заболяване (MW P = 0,00010, Фигура S1A). Освен това, нивото на серумен албумин по-малко от 3,5 g/dL би могло да различи животни с BGS от неболни животни, животни с костно заболяване от животни без костно заболяване и животни с GI болест от животни без GI заболяване (FE P = 0,046, P = 0,0015 и P = 0,044 съответно, Таблица 1).

маса 1

ТестЧувствителностСпецифичностPPVNPV P стойност
Комбинирана болест (BGS) срещу липса на болест Серумен албумин 0,05% пиково тегло на ден100%100%100%100%0,018
Костна болест срещу липса на костна болест Серумен албумин 0,05% пиково тегло на ден100%83%75%100%0,048
BRF 600 pg/ml75%100%100%73%0,0014
GI болест срещу GI болест Серумен албумин 0,05% пиково тегло на ден100%100%100%100%0,0079

= положителна прогнозна стойност, NPV = отрицателна прогнозна стойност, BRF = честота на костна радиоплътност, PTH = паратиреоиден хормон. PPV

Стойности на P, изчислени чрез точния тест на Fisher.

Серумният калций се свързва с албумин в кръвта и стойностите, съобщени в серумните химични панели, могат да бъдат объркани от промени в нивото на серумен албумин [36]. Математическа корекция (коригиран калций [mg/dL] = измерен общ Ca 2+ [mg/dL] + 0.8 * [4.3 - серумен албумин]) може да компенсира този артефакт, за да се получи по-точна оценка на серумните нива на калций [37]. Няма значителна разлика в коригираните серумни нива на калций при костно заболяване мармозети в сравнение с мармозети без костно заболяване (медиана 9,2 mg/dL срещу 9,3 mg/dL, MW P = 0,26), въпреки че некоригираните серумни стойности на калций са по-ниски при мармозетите с костно заболяване в сравнение с животни без костно заболяване, вторично спрямо значително по-ниски нива на албумин (медиана 8,2 mg/dL срещу 9,1 mg/dL, MW P = 0,011, таблица S3).

По-рано се съобщава за отрицателни корелации между възрастта на мармозетката и серумния албумин и телесното тегло, като по-възрастните възрастни мармозети обикновено имат по-ниски нива на серумен албумин и по-ниско телесно тегло в сравнение с по-младите възрастни мармозети [38], [39]. Не е установена значителна връзка между възрастта и серумния албумин (Spearman ρ = –0,051, P = 0,79) или възрастта и телесното тегло (Spearman ρ = –0,046, P = 0,75) при нашите мармозети. Следователно беше установено, че възрастта не е опозиционна в анализа на тези параметри при мармозети с костно и/или стомашно-чревно заболяване, въпреки че нашите данни наистина контрастират с резултатите от предишни проучвания.

Процент на пиковото телесно тегло от пет незасегнати (A) и пет мармозети с GI +/– костна болест (B) за годината преди смъртта. Цветовете представляват точки с данни от отделни животни, черните линии представляват най-подходящата линия на точките с данни.

Мармозетите с GI +/– костна болест са се стремили към по-ниско тегло на върховете в сравнение с незасегнатите животни (MW P = 0,056, таблица 2), а при смърт болните животни са били със значително по-нисък процент пиково телесно тегло (60%) в сравнение с незасегнатите животни 99%, MW P = 0,0079, таблица 2). Засегнатите животни отслабват със скорост от 0,17% от пиковото телесно тегло на ден или 1,2% на седмица. За разлика от това, незасегнатите животни поддържат телесно тегло през годината, водеща до смърт, със среден прираст от 0,036% телесно тегло на ден. Загубата над 0,05% телесно тегло на ден значително разграничава засегнатите и незасегнатите животни, медиана от 264 дни преди да достигнат терминалния стадий на заболяването (FE P = 0,018, таблица 1). Следователно, прогресивни тенденции в телесното тегло могат да се използват, за да се предскаже кои животни ще бъдат засегнати от костна и/или стомашно-чревна болест.

Таблица 2

ЗасегнатиНезасегнатиP стойност
Брой субекти 55
Мъж: Съотношение на жените 3: 22: 3
Възраст при смърт (години) 5,0 (2,2 8,6)4,0 (2,8, 4,8) 0,46
GI болест: Няма съотношение на GI болест 5: 00: 5
Костна болест: Няма съотношение на костната болест 3: 1 * 0: 5
Пиково телесно тегло (g) 386 (304, 462)484 (386, 569) 0,056
% Пиково телесно тегло, загубено при смърт 39,9 (23,5, 54,7)0,5 (–1,3, 5,1)0,0079
% Промяна на теглото на ден ** –0,17 (–0,19, –0,14)+0,036 (0,015, 0,058)0,0079

Две мармозетки, включени в горните анализи на тенденцията за тегло, M84 и M104, първоначално са били държани на диети, насочени да ги поддържат на 90% от свободното си тегло, както е описано по-горе, до четири месеца преди смъртта; когато беше отбелязана постоянна загуба на тегло, диетите бяха прекратени. Средният процент пикова загуба на тегло на ден действително се е увеличил след прекратяване на ограничената диета за всяко животно (0,068% срещу 0,24% за M84 и 0,094% срещу 0,18% за M104, съответно по време и след прекратяване на определената диета). Следователно ограничената диета не ускорява загубата на тегло и връщането към режим на свободно хранене не спира, забавя или обръща прогресията на заболяването.

Количествената рентгенография и серумният PTH могат да идентифицират мармозетите с костно заболяване

Проучихме дали цифровите рентгенографии могат да определят количествено плътността на костите и да идентифицират мармозетите с костно заболяване. Като част от нашето ежегодно физическо изследване на колонията, бяха направени вентрозорни рентгенографии със система за цифрова рентгенография и фракцията на костната плътност (BRF) от изображенията беше определена с помощта на стандарт за стъпаловидност (Фигура 3А). Мармозетите с костно заболяване при некропсия са имали значително по-ниски BRF в сравнение с мармозетите без костно заболяване (MW P = 0,038, фигура 3В). Освен това BRF с по-малко от 0,5 значително разграничава животните с костни заболявания от животни без костно заболяване (Таблица 1). Недостатъчен брой животни бяха на разположение, за да се оцени полезността на количествените рентгенографии при разграничаване на мармозети със стомашно-чревна болест от мармозети без болест на стомашно-чревния тракт или мармозети с БГС от незасегнати мармозети.

(А) Пример за първоначално рентгенографско изображение (ляв панел) и анализирано изображение (десен панел) на животно с костно заболяване, с BRF, изчислено от дисталната четвърт на всяка бедрена кост (бели стрелки). (B) BRF стойности при мармозети, диагностицирани с костно заболяване или без костно заболяване при аутопсия. (C) Нива на PTH при мармозети, диагностицирани с костно заболяване или без костно заболяване при аутопсия. BRF = костна фракция на радиоплътност, PTH = паратиреоиден хормон. Плътните хоризонтални линии представляват средни стойности за всяка група точки от данни, пунктираните хоризонтални линии означават гранични стойности за разграничаване на животни с костно заболяване.

Биохимичните параметри, специфични или за скелета, или за системата на GI, също бяха изследвани като потенциални предсмертни тестове за BGS. Бяха изследвани три серумни маркера, специфични за заболяване на костната система: костна алкална фосфатаза (BAP), паратиреоиден хормон (PTH) и карбокси-терминални колагенови връзки (серумни кръстосани кръгове или SCL). BAP е ензим, произведен от остеобласти и остеокласти, който се използва като индикатор за общия костен обмен [40], PTH е калциев хомеостазно-регулиращ хормон, използван за измерване на калциевия дисбаланс [41], а SCL е продукт за разграждане на колаген, който показва костите резорбция [42] - [44]. PTH е значително по-висок при мармозети с костно заболяване (MW P = 0,0030, Фигура 3C), а стойността на PTH над 600 pg/ml може значително да разграничи животните с костно заболяване от животни без костно заболяване (Таблица 1). Серумните BAP и SCL не успяха да разграничат засегнатите от незасегнатите мармозети (фигури S2A и S2B); малкият размер на извадката на незасегнатите животни изключва оценката на тези параметри за BGS или GI заболяване.

Бяха изследвани един серумен и два фекални биохимични параметъра, специфични за заболяването на GI системата. С-реактивният пептид (CRP) е серумен остър фазов възпалителен протеин, който се използва за откриване на системно възпалително заболяване, включително GI заболяване, както при хора, така и при нечовешки примати [45], [46] (Фигура S2C), секреторен IgA (sIgA) е компонент на имунитета на лигавицата, който може да служи като фекален индикатор на инфекциозен ентероколит [47] - [49] (Фигура S2D), а калпротектинът е фекален маркер, произведен от неутрофили, използвани за откриване на синдром на раздразнените черва [45], [50] (Фигура S2E). Нито един от тези биомаркери не е бил значително променен при мармозети с BGS, костна или стомашно-чревна болест.

Дискусия

Мармозетите обикновено се използват за дългосрочни изследователски проучвания и развитието на объркваща болест след провеждане на проучване води до значителни загуби на усилия и средства. Ранното идентифициране на болни животни преди крайния етап може да предотврати някои от тези загуби и да позволи на лабораториите да отстранят животните от проучването или да ги изпратят при остри процедури. Костната болест и стомашно-чревната болест са две състояния с неизвестни причини, които често се срещат в пленените мармозети и в настоящото проучване ние демонстрираме, че костната и стомашно-чревната болест са свързани. Също така ретроспективно установяваме, че ниското телесно тегло ((62K, tiff)

Фигура S2

Биохимичните биомаркери, изследвани като потенциални диагностични тестове за костно заболяване и GI заболяване. Antemortem BAP (A) и SCL (B) нива при мармозети, диагностицирани с костно заболяване или без костно заболяване при аутопсия. Нива на CRP (C), sIgA (D) и калпротектин (E) при мармозети с диагноза GI заболяване или без GI заболяване при аутопсия. Плътните хоризонтални линии представляват средни стойности за всяка група точки от данни.

Таблица S1

Демографски данни, състояние на заболяването и анализи за всеки мармозет, използван в проучването.

Таблица S2

Установено е, че биомаркерите не реагират кръстосано с проби от мармозет.

Таблица S3

Параметри на кръвоизливи, изследвани при идентифициране на заболяване при мармозети.

Благодарности

Бихме искали да благодарим на Xiaoqin Wang и неговите ученици, че ни позволиха да съберем клиничните данни, представени в това проучване, от техните изследователски мармозети и Xuhang Li за консултация относно биомаркерите на стомашно-чревната болест. Също така благодарим на Мелани Албано, Джени Естес, Захари Фрийман, Каролайн Гарет, Трейси Греъм, Кристи Кьониг, Тереза ​​Мийд и Кели Райс за тяхната помощ при събирането на проби, анализирани като част от тези експерименти. Освен това сме задължени на всички ветеринарни патолози и специалисти по патология, които са извършвали некропсии и са поддържали базата данни за патологията.