Summary Background and objectives Atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS) is a rare complement-mediated kidney disease that was first recognized in children but also affects adults. This study assessed the disease presentation and outcome in a nationwide cohort of patients with aHUS according to the age at onset and the underlying complement abnormalities. Design, setting, participants, & measurements A total of 214 patients with aHUS were enrolled between 2000 and 2008 and screened for mutations in the six susceptibility factors for aHUS and for anti–factor H antibodies. Results Onset of aHUS occurred as frequently during adulthood (58.4%) as during childhood (41.6%). The percentages of patients who developed the disease were 23%, 40%, 70%, and 98% by age 2, 18, 40, and 60 years, respectively. Mortality was higher in children than in adults (6.7% versus 0.8% at 1 year) ( P =0.02), but progression to ESRD after the first aHUS episode was more frequent in adults (46% versus 16%; P <0.001). Sixty-one percent of patients had mutations in their complement genes. The renal outcome was not significantly different in adults regardless of genetic background. Only membrane cofactor protein (MCP) and undetermined aHUS were less severe in children than adults. The frequency of relapse after 1 year was 92% in children with MCP-associated HUS and approximately 30% in all other subgroups. Conclusion Mortality rate was higher in children than adults with aHUS, but renal prognosis was worse in adults than children. In children, the prognosis strongly depends on the genetic background.

In both atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS) and C3 glomerulopathy (C3G) complement plays a primary role in disease pathogenesis. Herein we report the outcome of a 2015 Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Controversies Conference where key issues in the management of these 2 diseases were considered by a global panel of experts. Areas addressed included renal pathology, clinical phenotype and assessment, genetic drivers of disease, acquired drivers of disease, and treatment strategies. In order to help guide clinicians who are caring for such patients, recommendations for best treatment strategies were discussed at length, providing the evidence base underpinning current treatment options. Knowledge gaps were identified and a prioritized research agenda was proposed to resolve outstanding controversial issues. In both atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS) and C3 glomerulopathy (C3G) complement plays a primary role in disease pathogenesis. Herein we report the outcome of a 2015 Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Controversies Conference where key issues in the management of these 2 diseases were considered by a global panel of experts. Areas addressed included renal pathology, clinical phenotype and assessment, genetic drivers of disease, acquired drivers of disease, and treatment strategies. In order to help guide clinicians who are caring for such patients, recommendations for best treatment strategies were discussed at length, providing the evidence base underpinning current treatment options. Knowledge gaps were identified and a prioritized research agenda was proposed to resolve outstanding controversial issues. The 2 prototypical complement-mediated kidney diseases are atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS) and C3 glomerulopathy (C3G). Atypical hemolytic uremic syndrome is an ultra-rare disease characterized by acute kidney injury, thrombocytopenia, and microangiopathic hemolytic anemia that occurs with a reported incidence of approximately 0.5 per million per year. Other diseases that can present with a similar phenotype include Shiga toxin-producing E. coli-associated hemolytic uremic syndrome (STEC-HUS), thrombotic thrombocytopenic purpura, and other multisystem disorders. Criteria have been established to facilitate the diagnosis of aHUS. At least 50% of patients with aHUS have an underlying inherited and/or acquired complement abnormality, which leads to dysregulated activity of the alternative pathway at the endothelial cell surface. There are, however, noncomplement inherited abnormalities such as mutations in DGKE, which can result in an aHUS phenotype. Until recently, the prognosis for aHUS was poor, with the majority of patients developing end-stage renal disease within 2 years of presentation. However, with the introduction of eculizumab, a humanized monoclonal antibody against C5, it is now possible to control the renal disease and prevent development of end-stage renal disease. C3G is also ultra-rare (incidence approximately 1 per million per year) and defines a group of incurable kidney diseases driven by uncontrolled activation of the complement cascade that leads to C3 deposition within the glomerulus. Most frequently, dysregulation occurs at the level of the C3 convertase of the alternative pathway in the fluid phase and is driven by genetic and/or acquired defects. Broad interindividual variability gives rise to 2 major subtypes of disease, dense deposit disease (DDD) and C3 glomerulonephritis (C3GN), that are resolved by characteristic findings on renal biopsy. The objective of this Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) conference was to gather a global panel of multidisciplinary clinical and scientific expertise to identify key issues relevant to the optimal management of these 2 diseases and to propose a research agenda to resolve outstanding controversial issues. Atypical hemolytic uremic syndrome is a “thrombotic” microangiopathy (TMA), the pathological features of which represent tissue responses to endothelial injury. In some biopsies, overt thrombosis as evidenced by intraluminal fibrin or fibrin-platelet plugging is not seen. Nonthrombotic features include endothelial swelling and denudation, mesangiolysis, double contours of the glomerular basement membrane, and subendothelial accumulation of electron-lucent, flocculent material. In arteries and arterioles, intramural fibrin, myxoid intimal thickening, and concentric myointimal proliferation (onion-skinning) may occur. It is illogical to describe cases with these features and clear absence of thrombosis as thrombotic microangiopathy. We therefore suggest referring to the process as microangiopathy, with further specification of whether thrombosis is present (Table 1).Table 1Morphological features in microangiopathyActive lesionsChronic lesionsGlomeruli•Thrombi•Endothelial swelling or denudation•Fragmented red blood cells•Subendothelial flocculent material by EM•Mesangiolysis•MicroaneurysmsGlomeruli•Double contours of peripheral capillary walls by LM, with variable mesangial interposition•New subendothelial basement membrane by EM•Widening of the subendothelial zone by EMArterioles•Thrombi•Endothelial swelling or denudation•Intramural fibrin•Fragmented red blood cells•Intimal swelling•Myocyte necrosisArterioles•Hyaline depositsArteries•Thrombi•Myxoid intimal swelling•Intramural fibrin•Fragmented red blood cellsArteries•Fibrous intimal thickening with concentric lamination (onion skin)EM, electron microscopy; LM, light microscopy. Open table in a new tab EM, electron microscopy; LM, light microscopy. C5b-9 staining can be seen in microangiopathy attributed to complement abnormalities, drug toxicity, and after hematopoietic stem cell transplantation.1Chua J.S. Baelde H.J. Zandbergen M. et al.Complement factor C4d is a common denominator in thrombotic microangiopathy.J Am Soc Nephrol. 2015; 26: 2239-2247Crossref PubMed Scopus (9) Google Scholar However, its presence is not reliable and we do not know whether this variability reflects technical or biological differences (Table 1). In general, it is not possible to determine etiology from morphology. Because morphologic features do not allow identification of etiology, it is important for the pathologist to provide a differential diagnosis, especially in patients with severe hypertension, where attributing changes to hypertension alone may lead to failure to identify other specific causes such as complement dysfunction. C3G defines a disease spectrum caused by abnormal control of complement activation, deposition, or degradation that results in predominant glomerular C3 fragment deposition associated with characteristic deposits as seen by electron microscopy (EM).2Pickering M.C. D'Agati V.D. Nester C.M. et al.C3 glomerulopathy: consensus report.Kidney Int. 2013; 84: 1079-1089Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (121) Google Scholar Based on EM appearance, C3G may be subclassified as DDD (dense osmiophilic intramembranous deposits) or C3GN (light dense, amorphous mesangial, paramesangial, subendothelial, and subepithelial deposits) (Table 2).Table 2Morphological features of C3GLight microscopy Active lesions • Mesangial expansion with or without hypercellularity • Endocapillary hypercellularity including monocytes and/or neutrophils • Capillary wall thickening with double contours (the combination of capillary wall thickening and mesangial increase is referred to as a membranoproliferative pattern) • Necrosis • Cellular/fibrocellular crescents Chronic lesions • Segmental or global glomerulosclerosis • Fibrous crescentsImmunofluorescence microscopy • Typically dominant C3 stainingElectron microscopy • DDD: Dense osmiophilic mesangial and intramembranous electron dense deposits • C3GN: Amorphous mesangial with or without capillary wall deposits including subendothelial, intramembranous and subepithelial electron dense deposits • Subepithelial “humps” may be seen in both DDD and C3GNC3G, C3 glomerulopathy; DDD, dense deposit disease; C3GN, C3 glomerulonephritis. Open table in a new tab C3G, C3 glomerulopathy; DDD, dense deposit disease; C3GN, C3 glomerulonephritis. A renal biopsy is required to diagnose C3G. The pattern seen on light microscopy can be very diverse, and a diagnosis of C3G can only be made on immunofluorescence (IF). The criterion on IF with the best balance of sensitivity and specificity is the presence of dominant C3 staining, with the intensity of C3 staining at least 2 orders of magnitude greater than any other immunoreactant (i.e., IgG, IgM, IgA, and C1q).3Hou J. Markowitz G.S. Bomback A.S. et al.Toward a working definition of C3 glomerulopathy by immunofluorescence.Kidney Int. 2014; 85: 450-456Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (0) Google Scholar This criterion captures about 90% of DDD cases, but possibly fewer C3GN cases.3Hou J. Markowitz G.S. Bomback A.S. et al.Toward a working definition of C3 glomerulopathy by immunofluorescence.Kidney Int. 2014; 85: 450-456Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (0) Google Scholar In the remaining cases, the initial kidney biopsy may not show C3-dominant glomerulonephritis (GN), but subsequent biopsies may, reflecting an evolution in disease over time and suggesting that in cases with an atypical clinical course, repeat biopsies may be useful.3Hou J. Markowitz G.S. Bomback A.S. et al.Toward a working definition of C3 glomerulopathy by immunofluorescence.Kidney Int. 2014; 85: 450-456Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (0) Google Scholar The timing of the initial biopsy is crucial because C3G often presents in the context of an acute infection, and C3 dominance can be seen in self-limiting postinfectious glomerulonephritis. There are no morphological features in acute exudative GN that predict resolution or progression. Humps are no longer considered pathognomonic of postinfectious glomerulonephritis, as they are frequently found in C3G. Cases of acute exudative GN with double contours of the glomerular basement membrane should heighten suspicion for C3GN. EM should be conducted in all cases to unequivocally distinguish DDD and C3GN, as this distinction is clinically important. In addition, in light of recent descriptions of GN with masked monotypic Ig deposits,4Larsen C.P. Ambuzs J.M. Bonsib S.M. et al.Membranous-like glomerulopathy with masked IgG kappa deposits.Kidney Int. 2014; 86: 154-161Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (11) Google Scholar, 5Larsen C.P. Messias N.C. Walker P.D. et al.Membranoproliferative glomerulonephritis with masked monotypic immunoglobulin deposits.Kidney Int. 2015; 88: 867-873Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (9) Google Scholar staining for IgG and light chains on pronase-digested paraffin sections should be considered for all cases of C3GN on standard IF, especially in adults. There is evidence that staining for C4d can distinguish C3G from immune complex-mediated GN, though its role is not established.5Larsen C.P. Messias N.C. Walker P.D. et al.Membranoproliferative glomerulonephritis with masked monotypic immunoglobulin deposits.Kidney Int. 2015; 88: 867-873Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (9) Google Scholar, 6Cook H.T. C4d staining in the diagnosis of C3 glomerulopathy.J Am Soc Nephrol. 2015; 26: 2609-2611Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar, 7Sethi S. Nasr S.H. De Vriese A.S. et al.C4d as a diagnostic tool in proliferative GN.J Am Soc Nephrol. 2015; 26: 2852-2859Crossref PubMed Scopus (9) Google Scholar Further studies on both frozen and paraffin sections are required. There are numerous knowledge gaps. Broadly, correlations between renal biopsy appearances, etiology, and clinical outcome including response to therapy are ill defined. IF staining is subjective and semiquantitative, and reliability and reproducibility have not been studied. While the EM appearance of DDD is well-defined and is used as a standard against which to assess the role of IF,3Hou J. Markowitz G.S. Bomback A.S. et al.Toward a working definition of C3 glomerulopathy by immunofluorescence.Kidney Int. 2014; 85: 450-456Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (0) Google Scholar it is not clear whether EM appearances in C3GN are characteristic and can confirm the diagnosis if IF is equivocal. The significance of some EM findings, such as the hump-like subepithelial deposits, is uncertain, and in some cases, distinguishing DDD and C3GN by EM is difficult. While it is possible to objectively assess the density of deposits on EM, the value of this approach requires further study. It is possible to identify different C3 breakdown products in glomeruli by IF8West C.D. Witte D.P. McAdams A.J. Composition of nephritic factor-generated glomerular deposits in membranoproliferative glomerulonephritis type 2.Am J Kidney Dis. 2001; 37: 1120-1130Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar or mass spectrometry after laser capture microdissection.9Sethi S. Fervenza F.C. Zhang Y. et al.C3 glomerulonephritis: clinicopathological findings, complement abnormalities, glomerular proteomic profile, treatment, and follow-up.Kidney Int. 2012; 82: 465-473Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (109) Google Scholar, 10Sethi S. Gamez J.D. Vrana J.A. et al.Glomeruli of Dense Deposit Disease contain components of the alternative and terminal complement pathway.Kidney Int. 2009; 75: 952-960Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (102) Google Scholar This methodology can also be used to detect other complement components (i.e., factor H-related proteins, C5–C9). It is not known whether some of these complement components in specific tissue compartments (e.g., C5b-9) might identify a subset of patients likely to benefit from a specific type of therapy (e.g., anti-C5 therapy). An increased understanding of the significance of different complement components would be facilitated by detailed IF studies using well-characterized antibodies. The term aHUS has been used historically to define any HUS not caused by STEC-HUS. Current classifications reflect an increased understanding of disease mechanisms including the impact of genetic background and etiologic triggers.11Loirat C. Fakhouri F. Ariceta G. et al.An international consensus approach to the management of atypical hemolytic uremic syndrome in children.Pediatr Nephrol. 2016; 31: 15-39Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar As a result, some clinicians now use the term “primary aHUS” when an underlying abnormality of the alternative pathway of complement is strongly suspected and other causes of secondary aHUS have been excluded (Figure 1). However, even in some of these patients, a complement abnormality will not be identified. In many patients with an underlying complement risk factor, a trigger is required for aHUS to manifest.12Caprioli J. Noris M. Brioschi S. et al.Genetics of HUS: the impact of MCP, CFH, and IF mutations on clinical presentation, response to treatment, and outcome.Blood. 2006; 108: 1267-1279Crossref PubMed Scopus (383) Google Scholar Triggers include autoimmune conditions, transplants, pregnancy, infections, drugs, and metabolic conditions.13Kavanagh D. Goodship T.H. Richards A. Atypical hemolytic uremic syndrome.Semin Nephrol. 2013; 33: 508-530Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (0) Google Scholar It may be difficult to show unequivocally that a trigger unmasks latent complement defects. Additional work is required to define the impact of complement risk factors in these subgroups. In general, we do not understand the time course of a clinical episode of aHUS and whether disease activity persists. However, many patients appear to be at life-long risk for the recurrent acute presentation of aHUS. Disease penetrance for an acute episode of aHUS is age-related, and by age 70 may be as high as 64%,14Sansbury F.H. Cordell H.J. Bingham C. et al.Factors determining penetrance in familial atypical haemolytic uraemic syndrome.J Med Genet. 2014; 51: 756-764Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar an observation that supports the existence of additional disease modifiers. A small percentage (3%–5%) of patients carry more than 1 pathogenic genetic variant, supporting a relationship between mutation burden and penetrance.15Bresin E. Rurali E. Caprioli J. et al.Combined complement gene mutations in atypical hemolytic uremic syndrome influence clinical phenotype.J Am Soc Nephrol. 2013; 24: 475-486Crossref PubMed Scopus (97) Google Scholar Presentation in later life is consistent with the need for an environmental trigger. Discordance between the pathological and clinical manifestations of the disease is sometimes seen. For instance, a thrombotic microangiopathy can sometimes be present on renal biopsy in the absence of thrombocytopenia. The introduction of eculizumab has changed the natural history of aHUS. Prior to eculizumab, most patients with aHUS progressed to end-stage renal disease, at which time the TMA process usually ceased.16Noris M. Remuzzi G. Hemolytic uremic syndrome.J Am Soc Nephrol. 2005; 16: 1035-1050Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar With complement inhibitory therapy, glomerular perfusion and function are maintained. How the renal endothelium is altered and interacts with the complement system following withdrawal of complement inhibitors is unclear and may be informed by clinical trials. In contrast to the acute presentation of aHUS, in the majority of patients with C3G, the disease follows a chronic, indolent course with persistent alternative pathway activation resulting in a 10-year renal survival of approximately 50%.17Servais A. Noel L.H. Roumenina L.T. et al.Acquired and genetic complement abnormalities play a critical role in dense deposit disease and other C3 glomerulopathies.Kidney Int. 2012; 82: 454-464Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (149) Google Scholar However, cases of C3G presenting as a rapidly progressive GN are well recognized.18Fervenza F.C. Smith R.J. Sethi S. Association of a novel complement factor H mutation with severe crescentic and necrotizing glomerulonephritis.Am J Kidney Dis. 2012; 60: 126-132Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (0) Google Scholar, 19Sandhu G. Bansal A. Ranade A. et al.C3 glomerulopathy masquerading as acute postinfectious glomerulonephritis.Am J Kidney Dis. 2012; 60: 1039-1043Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (0) Google Scholar, 20Vernon K.A. Goicoechea de Jorge E. Hall A.E. et al.Acute presentation and persistent glomerulonephritis following streptococcal infection in a patient with heterozygous complement factor H-related protein 5 deficiency.Am J Kidney Dis. 2012; 60: 121-125Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (0) Google Scholar Extrarenal manifestations are reported in up to 20% of patients with aHUS (Supplementary Table S1). It is unclear whether these manifestations are a direct consequence of complement activation, TMA, or other factors such as severe hypertension and uremia. Interestingly, despite sharing many of the same rare genetic variants in CFH21Yu Y. Triebwasser M.P. Wong E.K. et al.Whole-exome sequencing identifies rare, functional CFH variants in families with macular degeneration.Hum Mol Genet. 2014; 23: 5283-5293Crossref PubMed Scopus (8) Google Scholar and CFI22Kavanagh D. Yu Y. Schramm E.C. et al.Rare genetic variants in the CFI gene are associated with advanced age-related macular degeneration and commonly result in reduced serum factor I levels.Hum Mol Genet. 2015; 24: 3861-3870PubMed Google Scholar described in age-related macular degeneration, drusen formation is not commonly reported in aHUS.23Recalde S. Tortajada A. Subias M. et al.Molecular Basis of Factor H R1210C Association with Ocular and Renal Diseases.J Am Soc Nephrol. 2016; 27: 1305-1311Crossref PubMed Scopus (16) Google Scholar In C3G (DDD and C3GN), acquired partial lipodystrophy24Misra A. Peethambaram A. Garg A. Clinical features and metabolic and autoimmune derangements in acquired partial lipodystrophy: report of 35 cases and review of the literature.Medicine (Baltimore). 2004; 83: 18-34Crossref PubMed Scopus (114) Google Scholar and retinal drusen25Dalvin L.A. Fervenza F.C. Sethi S. Pulido J.S. Shedding light on fundus drusen associated with membranoproliferative glomerulonephritis: breaking stereotypes of types I, II, and III.Retin Cases Brief Rep. 2016; 10: 72-78Crossref PubMed Google Scholar, 26Duvall-Young J. MacDonald M.K. McKechnie N.M. Fundus changes in (type II) mesangiocapillary glomerulonephritis simulating drusen: a histopathological report.Br J Ophthalmol. 1989; 73: 297-302Crossref PubMed Google Scholar are reported and appear to be direct consequences of complement activation. Acquired partial lipodystrophy is most commonly seen in individuals with C3 nephritic factors. Factor D, required for formation of the C3 convertase, is highly expressed in adipocytes, which undergo C3 nephritic factor–induced complement-dependent lysis.27Mathieson P.W. Wurzner R. Oliveria D.B. et al.Complement-mediated adipocyte lysis by nephritic factor sera.J Exp Med. 1993; 177: 1827-1831Crossref PubMed Google Scholar Drusen, the accumulation of lipids and complement-rich proteins between Bruch’s membrane and the retinal pigment epithelium, are commonly seen in age-related macular degeneration but occur at an earlier age in C3G.28Fritsche L.G. Chen W. Schu M. et al.Seven new loci associated with age-related macular degeneration.Nat Genet. 2013; 45: 433-439Crossref PubMed Scopus (287) Google Scholar Once routine biochemical and hematological analysis has demonstrated a TMA, investigations should focus on determining the underlying etiology and excluding other diagnoses (Supplementary Table S2, Figure 1). The most urgent requirement is to measure ADAMTS13 activity to diagnose or exclude thrombotic thrombocytopenic purpura. Because the incidence of thrombotic thrombocytopenic purpura is much lower in children than in adults, expert opinion recommends that in children, treatment with eculizumab should not be delayed while ADAMTS13 activity is being determined; however, signs of nonresponse should be carefully monitored. By contrast, in adults, measuring ADAMTS13 activity is recommended prior to eculizumab initiation. Investigation for STEC-HUS should be routine in all patients with presumed aHUS, as approximately 5% of STEC-HUS cases have no prodromal diarrhea, whereas 30% of complement-mediated aHUS cases have concurrent diarrhea or gastroenteritis (Figure 1).29Gerber A. Karch H. Allerberger F. et al.Clinical course and the role of shiga toxin-producing Escherichia coli infection in the hemolytic-uremic syndrome in pediatric patients, 1997-2000, in Germany and Austria: a prospective study.J Infect Dis. 2002; 186: 493-500Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar Serum or plasma levels of complement proteins should be measured in all patients with primary aHUS and C3G prior to plasma therapy. C3 levels will be low in 30% to 50% of aHUS cases and up to 75% of C3G cases.9Sethi S. Fervenza F.C. Zhang Y. et al.C3 glomerulonephritis: clinicopathological findings, complement abnormalities, glomerular proteomic profile, treatment, and follow-up.Kidney Int. 2012; 82: 465-473Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (109) Google Scholar, 17Servais A. Noel L.H. Roumenina L.T. et al.Acquired and genetic complement abnormalities play a critical role in dense deposit disease and other C3 glomerulopathies.Kidney Int. 2012; 82: 454-464Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (149) Google Scholar Low C3 levels are also seen in the acute phase of STEC-HUS and pneumoccocal aHUS.11Loirat C. Fakhouri F. Ariceta G. et al.An international consensus approach to the management of atypical hemolytic uremic syndrome in children.Pediatr Nephrol. 2016; 31: 15-39Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar CD46 surface expression should be evaluated by flow cytometry for suspected aHUS. Complement functional assays and activation markers can also be obtained. The clinical interpretation of these tests requires further study.30Angioi A. Fervenza F.C. Sethi S. et al.Diagnosis of complement alternative pathway disorders.Kidney Int. 2016; 89: 278-288Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (7) Google Scholar (Supplementary Table S3). Studies of hundreds of patients with aHUS have provided an excellent understanding of genetic drivers of disease and have informed genotype–phenotype correlations that predict progression of disease, response to therapy, and the risk of recurrence after transplantation. This level of understanding supports an individualized approach to patient management and treatment based on expert interpretation of genetic profiles, and mandates genetic screening and molecular diagnostics in every patient. Delays in obtaining results from genetic or molecular diagnostic studies should not prevent a clinical diagnosis or postpone treatment, as early anti-complement treatment is crucial to preserve renal function and avoid irreversible sequelae.31Zuber J. Fakhouri F. Roumenina L.T. et al.Use of eculizumab for atypical haemolytic uraemic syndrome and C3 glomerulopathies.Nat Rev Nephrol. 2012; 8: 643-657Crossref PubMed Scopus (210) Google Scholar Our understanding of the genetics of C3G is not yet comparable to that of aHUS, and more data are required to inform genotype–phenotype correlations. This knowledge gap can be addressed by screening large numbers of patients with C3G, studying the effects of disease-associated variants on function, and correlating these data with clinical outcomes (Supplementary Table S4).32Bu F. Borsa N.G. Jones M.B. et al.High-Throughput genetic testing for thrombotic microangiopathies and C3 glomerulopathies.J Am Soc Nephrol. 2016; 27: 1245-1253Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar, 33de Cordoba S.R. Complement genetics and susceptibility to inflammatory disease. Lessons from genotype-phenotype correlations.Immunobiology. 2016; 221: 709-714Crossref PubMed Google Scholar, 34Noris M. Brioschi S. Caprioli J. et al.Familial haemolytic uraemic syndrome and an MCP mutation.Lancet. 2003; 362: 1542-1547Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (0) Google Scholar, 35Richards A. Kemp E.J. Liszewski M.K. et al.Mutations in human complement regulator, membrane cofactor protein (CD46), predispose to development of familial hemolytic uremic syndrome.Proc Natl Acad Sci U S A. 2003; 100: 12966-12971Crossref PubMed Scopus (281) Google Scholar There is no clear benefit to performing genetic analysis in every case of C3G, however genetic results may assist in treatment decisions (i.e., anti-complement therapy vs. immunosuppression) and should be undertaken in familial cases and when there is suspicion of a genetic defect.36Ault B.H. Schmidt B.Z. Fowler N.L. et al.Human factor H deficiency. Mutations in framework cysteine residues and block in H protein secretion and intracellular catabolism.J Biol Chem. 1997; 272: 25168-25175Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar, 37Levy M. Halbwachs-Mecarelli L. Gubler M.C. et al.H deficiency in two brothers with atypical dense intramembranous deposit disease.Kidney Int. 1986; 30: 949-956Abstract Full Text PDF PubMed Google Scholar, 38Martinez-Barricarte R. Heurich M. Valdes-Canedo F. et al.Human C3 mutation reveals a mechanism of dense deposit disease pathogenesis and provides insights into complement activation and regulation.J Clin Invest. 2010; 120: 3702-3712Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar, 39Montes T. Goicoechea de Jorge E. Ramos R. et al.Genetic deficiency of complement factor H in a patient with age-related macular degeneration and membranoproliferative glomerulonephritis.Mol Immunol. 2008; 45: 2897-2904Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar, 40Schejbel L. Schmidt I.M. Kirchhoff M. et al.Complement factor H deficiency and endocapillary glomerulonephritis due to paternal isodisomy and a novel factor H mutation.Genes Immun. 2011; 12: 90-99Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar The minimum set of genes that should be screened in aHUS and C3G includes CFH, CD46, CFI, C3, CFB, THBD, CFHR1, CFHR5, and DGKE.41Abarrategui-Garrido C. Martinez-Barricarte R. Lopez-Trascasa M. et al.Characterization of complement factor H-related (CFHR) proteins in plasma reveals novel genetic variations of CFHR1 associated with atypical hemolytic uremic syndrome.Blood. 2009; 114: 4261-4271Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar, 42Delvaeye M. Noris M. De Vriese A. et al.Thrombomodulin mutations in atypical hemolytic-uremic syndrome.N Engl J Med. 2009; 361: 345-357Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar, 43Fremeaux-Bacchi V. Fakhouri F. Garnier A. et al.Genetics and outcome of atypical hemolytic uremic syndrome: a nationwide French series comparing children and adults.Clin J Am Soc Nephrol. 2013; 8: 554-562Crossref PubMed Scopus (138) Google Scholar, 44Lemaire M. Fremeaux-Bacchi V. Schaefer F. et al.Recessive mutations in DGKE cause atypical hemolytic-uremic syndrome.Nat Genet. 2013; 45: 531-536Crossref PubMed Scopus (0) Google Scholar, 45Maga T.K. Nishimura C.J. Weaver A.E. et al.Mutations in alternative pathway complement proteins in American patients with atypical hemolytic uremic syndrome.Hum Mutat. 2010; 31: E1445-E1460Crossref PubMed Scopus (133) Google Scholar, 46Noris M. Remuzzi G. Atypical hemolytic-uremic syndrome.N Engl J Med. 2009; 361: 1676-1687Crossref PubMed Scopus (521) Google Scholar Because of the frequent concurrence of genetic risk factors in aHUS, this analysis should also include genotyping for the risk haplotypes CFH-H3 and MCPggaac.47Esparza-Gordillo J. Goicoechea de Jorge E. Buil A. et al.Predisposition to atypical hemolytic uremic syndrome involves the concurrence of different susceptibility alleles in the regulators of complement activation gene c

Dense deposit disease and glomerulonephritis with isolated C3 deposits are glomerulopathies characterized by deposits of C3 within or along the glomerular basement membrane. Previous studies found a link between dysregulation of the complement alternative pathway and the pathogenesis of these diseases. We analyzed the role of acquired and genetic complement abnormalities in a cohort of 134 patients, of whom 29 have dense deposit disease, 56 have glomerulonephritis with isolated C3 deposits, and 49 have primary membranoproliferative glomerulonephritis type I, with adult and pediatric onset. A total of 53 patients presented with a low C3 level, and 65 were positive for C3 nephritic factor that was significantly more frequently detected in patients with dense deposit disease than in other histological types. Mutations in CFH and CFI genes were identified in 24 patients associated with a C3 nephritic factor in half the cases. We found evidence for complement alternative pathway dysregulation in 26 patients with membranoproliferative glomerulonephritis type I. The complement factor H Y402H variant was significantly increased in dense deposit disease. We identified one at-risk membrane cofactor protein (MCP) haplotype for glomerulonephritis with isolated C3 deposits and membranoproliferative glomerulonephritis type I. Thus, our results suggest a critical role of fluid-phase alternative pathway dysregulation in the pathogenesis of C3 glomerulopathies as well as in immune complex–mediated glomerular diseases. The localization of the C3 deposits may be under the influence of MCP expression. Dense deposit disease and glomerulonephritis with isolated C3 deposits are glomerulopathies characterized by deposits of C3 within or along the glomerular basement membrane. Previous studies found a link between dysregulation of the complement alternative pathway and the pathogenesis of these diseases. We analyzed the role of acquired and genetic complement abnormalities in a cohort of 134 patients, of whom 29 have dense deposit disease, 56 have glomerulonephritis with isolated C3 deposits, and 49 have primary membranoproliferative glomerulonephritis type I, with adult and pediatric onset. A total of 53 patients presented with a low C3 level, and 65 were positive for C3 nephritic factor that was significantly more frequently detected in patients with dense deposit disease than in other histological types. Mutations in CFH and CFI genes were identified in 24 patients associated with a C3 nephritic factor in half the cases. We found evidence for complement alternative pathway dysregulation in 26 patients with membranoproliferative glomerulonephritis type I. The complement factor H Y402H variant was significantly increased in dense deposit disease. We identified one at-risk membrane cofactor protein (MCP) haplotype for glomerulonephritis with isolated C3 deposits and membranoproliferative glomerulonephritis type I. Thus, our results suggest a critical role of fluid-phase alternative pathway dysregulation in the pathogenesis of C3 glomerulopathies as well as in immune complex–mediated glomerular diseases. The localization of the C3 deposits may be under the influence of MCP expression. Dense deposit disease (DDD) and glomerulonephritis with isolated C3 deposits (GNC3) are characterized by glomerular deposition of C3 and are associated with dysregulation of the complement alternative pathway (AP).1.Appel G.B. Cook H.T. Hageman G. et al.Membranoproliferative glomerulonephritis type II (dense deposit disease): an update.J Am Soc Nephrol. 2005; 16: 1392-1403Crossref PubMed Scopus (314) Google Scholar, 2.Servais A. Fremeaux-Bacchi V. Lequintrec M. et al.Primary glomerulonephritis with isolated C3 deposits: a new entity which shares common genetic risk factors with haemolytic uraemic syndrome.J Med Genet. 2007; 44: 193-199Crossref PubMed Scopus (240) Google Scholar, 3.Fakhouri F. Fremeaux-Bacchi V. Noel L.H. et al.C3 glomerulopathy: a new classification.Nat Rev Nephrol. 2007; 6: 494-499Crossref Scopus (268) Google Scholar The essential feature of DDD is the presence of electron-dense transformation of the glomerular basement membrane (GBM), and not the membranoproliferative pattern.4.Walker P.D. Ferrario F. Joh K. et al.Dense deposit disease is not a membranoproliferative glomerulonephritis.Mod Pathol. 2007; 20: 605-616Crossref PubMed Scopus (101) Google Scholar These dense deposits contain components of the alternative pathway including C3b and its breakdown products iC3b, C3dg, or C3c, and terminal complement complex.5.Sethi S. Gamez J.D. Vrana J.A. et al.Glomeruli of Dense Deposit Disease contain components of the alternative and terminal complement pathway.Kidney Int. 2009; 75: 952-960Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (150) Google Scholar Conversely, GNC3 are characterized by subendothelial deposits containing exclusively C3 products, without immunoglobulins and without dense intramembranous deposits within the glomerular and the tubular basement membranes.2.Servais A. Fremeaux-Bacchi V. Lequintrec M. et al.Primary glomerulonephritis with isolated C3 deposits: a new entity which shares common genetic risk factors with haemolytic uraemic syndrome.J Med Genet. 2007; 44: 193-199Crossref PubMed Scopus (240) Google Scholar, 6.Berger J. Noel L.H. Yaneva H. Complement deposition in the kidney.in: Hamburger J. Advances in Nephrology. vol 4. Year Book Medical Publishers, Chicago1974: 37-48Google Scholar, 7.Boyer O. Noel L.H. Balzamo E. et al.Complement factor H deficiency and posttransplantation glomerulonephritis with isolated C3 deposits.Am J Kidney Dis. 2008; 51: 671-677Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (36) Google Scholar, 8.Sethi S. Fervenza F.C. Zhang Y. et al.Proliferative glomerulonephritis secondary to dysfunction of the alternative pathway of complement.Clin J Am Soc Nephrol. 2011; 6: 1009-1017Crossref PubMed Scopus (121) Google Scholar The AP dysregulation in DDD and GNC3 is usually induced by C3 nephritic factor (C3NeF), an autoantibody that stabilizes the AP C3 convertase.1.Appel G.B. Cook H.T. Hageman G. et al.Membranoproliferative glomerulonephritis type II (dense deposit disease): an update.J Am Soc Nephrol. 2005; 16: 1392-1403Crossref PubMed Scopus (314) Google Scholar Only few patients with homozygous or heterozygous mutations in the regulatory complement proteins factor H (CFH), factor I (CFI), or C3 have been identified.2.Servais A. Fremeaux-Bacchi V. Lequintrec M. et al.Primary glomerulonephritis with isolated C3 deposits: a new entity which shares common genetic risk factors with haemolytic uraemic syndrome.J Med Genet. 2007; 44: 193-199Crossref PubMed Scopus (240) Google Scholar, 7.Boyer O. Noel L.H. Balzamo E. et al.Complement factor H deficiency and posttransplantation glomerulonephritis with isolated C3 deposits.Am J Kidney Dis. 2008; 51: 671-677Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (36) Google Scholar, 9.Servais A. Noel L.H. Dragon-Durey M.A. et al.Heterogeneous pattern of renal disease associated with homozygous Factor H deficiency.Hum Pathol. 2011; 42: 1305-1311Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (34) Google Scholar, 10.Martinez-Barricarte R. Heurich M. Valdes-Canedo F. et al.Human C3 mutation reveals a mechanism of dense deposit disease pathogenesis and provides insights into complement activation and regulation.J Clin Invest. 2010; 120: 3702-3712Crossref PubMed Scopus (174) Google Scholar Particular variants of CFH (H402Y) and of CFH-related 5 (CFHR5) may preferentially be associated with DDD.11.Licht C. Schlotzer-Schrehardt U. Kirschfink M. et al.MPGN II--genetically determined by defective complement regulation?.Pediatr Nephrol. 2007; 22: 2-9Crossref PubMed Scopus (40) Google Scholar, 12.Pickering M.C. de Jorge E.G. Martinez-Barricarte R. et al.Spontaneous hemolytic uremic syndrome triggered by complement factor H lacking surface recognition domains.J Exp Med. 2007; 204: 1249-1256Crossref PubMed Scopus (220) Google Scholar, 13.Abrera-Abeleda M.A. Nishimura C. Smith J.L. et al.Variations in the complement regulatory genes factor H (CFH) and factor H related 5 (CFHR5) are associated with membranoproliferative glomerulonephritis type II (dense deposit disease).J Med Genet. 2006; 43: 582-589Crossref PubMed Scopus (179) Google Scholar On the basis of etiology, DDD and GNC3 are classified as complement-mediated disease. However, few clinical series with complement analysis have been reported, and in particular no frequencies of acquired or genetic abnormalities are available.13.Abrera-Abeleda M.A. Nishimura C. Smith J.L. et al.Variations in the complement regulatory genes factor H (CFH) and factor H related 5 (CFHR5) are associated with membranoproliferative glomerulonephritis type II (dense deposit disease).J Med Genet. 2006; 43: 582-589Crossref PubMed Scopus (179) Google Scholar,14.Nasr S.H. Valeri A.M. Appel G.B. et al.Dense deposit disease: clinicopathologic study of 32 pediatric and adult patients.Clin J Am Soc Nephrol. 2008; 4: 22-32Crossref PubMed Scopus (132) Google Scholar If the uncontrolled activation of the AP in fluid phase seems a common feature between the two diseases, no biological or genetic markers influencing the location of the dense deposits have been identified. In contrast, primary membranoproliferative glomerulonephritis type I (MPGN I) is an immune complex glomerulonephritis that may be complement mediated and is characterized by deposits containing immunoglobulins and classical pathway components. Despite one report of MPGN I associated with complete CFH deficiency,9.Servais A. Noel L.H. Dragon-Durey M.A. et al.Heterogeneous pattern of renal disease associated with homozygous Factor H deficiency.Hum Pathol. 2011; 42: 1305-1311Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (34) Google Scholar the influence of the AP in this disease remains unclear. Recent observations in CFH knockout mouse model suggest that AP may also play a critical role in immune complex–mediated glomerular diseases.15.Bao L. Haas M. Quigg R.J. Complement factor H deficiency accelerates development of lupus nephritis.J Am Soc Nephrol. 2011; 22: 285-295Crossref PubMed Scopus (96) Google Scholar Therefore, we hypothesized that acquired or genetic complement abnormalities may also predispose to MPGN I. The aim of this study was to evaluate the clinical features and the relative role of acquired (C3NeF) and genetic (CFH, CFI, and membrane cofactor protein (MCP)) complement abnormalities in a large cohort of patients with DDD, GNC3, and MPGN I. Patients were genotyped to determine whether specific polymorphisms or haplotypes in CFH and MCP genes segregate preferentially with the disease phenotype. Clinical and biological data for the patients at diagnosis are summarized in Table 1. This French multicentric cohort included 134 patients from 130 pedigrees. There were 52 patients (39%) with early onset (before 16 years of age). There was a familial history of glomerulonephritis in 15 cases. Two affected relatives from each of four families (8 of the 15 cases with family history) were included in this study.Table 1Clinical and biological data according to histological typeAllMPGN 1DDDGNC3P-valueN134492956Sex (M/F)81/53 (60.4%)32/17 (65.3%)17/12 (58.6%)33/24 (58.9%)NSChildrenaBelow 16 years of age./adults52/82 (38.8%)21/28 (42.8%)17/12 (58.6%)14/42 (25.0%)NSAge at diagnosis (years)24.3±18.620.7±16.818.9±17.730.3±19.3<0.05cP-value: MPGN 1 compared with GNC3. and <0.01dP-value: DDD compared with GNC3.Proteinuria (g/day)4.9±4.16.9±4.45.6±4.53.6±3.3<0.05cP-value: MPGN 1 compared with GNC3.Nephrotic syndrome58 (41.1%)32 (65.3%)11 (37.9%)15 (26.8%)<0.0001cP-value: MPGN 1 compared with GNC3. and 0.02eP-value: MPGN 1 compared with DDD.Microhematuria83 (58.8%)25 (51.0%)22 (75.8%)36 (64.3%)NSHBP43 (30.5%)16 (32.6%)6 (20.7%)21 (37.5%)NSeGFR (ml/min per 1.73m2)69.3±36.673.7±33.775.5±38.865.9±37.4NSACE inhibitor/ARB treatment64 (45.4%)27 (55.1%)10 (34.5%)27 (48.2%)NSImmunosuppressive treatment61 (43.2%)28 (57.1%)14 (48.3%)19 (33.9%)0.02cP-value: MPGN 1 compared with GNC3.Follow-up (years)11.2±11.211.7±12.012.0±12.110.2±10.1NSAt last follow-up eGFR (ml/min per 1.73m2)50.4±39.547.7±40.353.8±40.350.9±37.1NS Proteinuria (g/day)2.2±2.72.4±3.51.4±1.62.1±2.4NS Nephrotic syndrome19 (14.1%)8 (16.3%)2 (6.9%)9 (16.1%)NS Duration of evolution until ESRDbIf ESRD. (years)10.3±10.210.1±9.89.8±11.610.8±10.0NS Dialysis49 (36.6%)20 (40.8%)12 (41.4%)17 (30.3%)NS Age at dialysis (years)35.6±17.630.3±17.236.9±18.140.8±16.9NS Renal transplantation35 (26.1%)14 (28.6%)11 (37.9%)10 (17.8%)NS • Recurrence18 (51.4%)6 (42.8%)6 (54.5%)6 (60%)NS • Thrombotic microangiopathy6 (17.1%)2 (14.3%)3 (27.3%)1 (10.0%)NS • Vascular rejection2 (5.8%)1 (7.1%)0 (0%)1 (10.0%)NSAbbreviations: ACE, angiotensin-converting enzyme; ARB, angiotensin-receptor blocker; DDD, dense deposit disease; eGFR, estimated glomerular filtration rate (Modification of Diet in Renal Disease); ESRD, end-stage renal disease; F, female; GNC3, glomerulonephritis with isolated C3 deposits; HBP, high blood pressure; M, male; MPGN, membranoproliferative glomerulonephritis; N, number; NS, not significant.Mean±s.d., number (percentage).Nephrotic syndrome was defined as a serum albumin concentration below <3g/dl and proteinuria >3g/day.a Below 16 years of age.b If ESRD.c P-value: MPGN 1 compared with GNC3.d P-value: DDD compared with GNC3.e P-value: MPGN 1 compared with DDD. Open table in a new tab Abbreviations: ACE, angiotensin-converting enzyme; ARB, angiotensin-receptor blocker; DDD, dense deposit disease; eGFR, estimated glomerular filtration rate (Modification of Diet in Renal Disease); ESRD, end-stage renal disease; F, female; GNC3, glomerulonephritis with isolated C3 deposits; HBP, high blood pressure; M, male; MPGN, membranoproliferative glomerulonephritis; N, number; NS, not significant. Mean±s.d., number (percentage). Nephrotic syndrome was defined as a serum albumin concentration below <3g/dl and proteinuria >3g/day. Renal symptoms at diagnosis included: acute renal failure in 3 cases, stage 5 kidney disease in 15 cases, stage 4 in 7 cases, stage 3 in 17 cases, stage 2 in 19 cases, and stage 1 in the other cases. The hepatitis C serology was negative in all patients. There was no associated autoimmune disease and no monoclonal gammopathy. Partial lipodystrophy was observed in five patients with DDD. A total of 35 patients had more than one biopsy of native or transplant kidney. DDD was diagnosed in 29 patients (Figure 1a–d). It was defined as thickening of capillary walls due to both GBM deposits and double contours (light microscopy), deposits (mainly C3) in the GBM (immunofluorescence study), and thickening of the GBM due to electron-dense deposits within the lamina densa (electron microscopy). All cases of DDD showed these classical intramembranous dense deposits. Among them, 17 had mesangial cellular proliferation and 9 had crescents. MPGN I was diagnosed in 48 patients (Figure 1e–h) and MPGN III in 1 patient who was included in the MPGN I group for further analysis. MPGN I was defined as mesangial cellular proliferation, increase in the mesangial matrix, a diffuse ‘double contours’ aspect and subendothelial, and mesangial deposits (light microscopy), C3 and significant granular immunoglobulin (Ig) deposits in mesangial area, mainly IgG and sometimes C1q, IgM, and/or IgA (immunofluorescence study), and subendothelial and mesangial deposits (electron microscopy). Crescents were observed in eight cases. GNC3 was found in 56 cases (Figure 1i–l), defined as mesangial and epimembranous deposits containing only C3 without Ig deposits (immunofluorescence study) with or without membranoproliferative pattern, and without dense deposits within the GBM (electron microscopy). In 71% of the GNC3 cases, renal biopsy showed a membranoproliferative pattern with mesangial proliferation, subendothelial, mesangial, and, less frequently, epimembranous deposits, diffuse ‘double contours’ aspect, and accumulation of mesangial matrix. In 29% of the cases (16 patients), renal biopsy disclosed mesangial and epimembranous deposits without subendothelial deposits or mesangial proliferation. Crescents were observed in 10 cases. In all cases, immunofluorescence study revealed isolated C3 deposits without dense intramembranous deposits. Table 2\r reports pathology according to genetic defects and Table 3 reports MPGN 1 cases with C3NeF.Table 2Molecular characterization of the genetic defects and pathology according to genetic defectsPatientC3aLaboratory reference values are indicated in brackets. (660 to 1250mg/l)C4aLaboratory reference values are indicated in brackets. (90 to 380mg/l)CFBaLaboratory reference values are indicated in brackets. (90 to 320mg/l)CFHaLaboratory reference values are indicated in brackets. (338 to 682mg/l)CFIaLaboratory reference values are indicated in brackets. (42 to 78mg/l)Genetic abnormalityStatusFunctional significance of the mutationC3NeFHistologyMesangial proliferationImmunofluorescence study180234510860268CFH (p.A161S; SCR 3)HeType II mutation, previously reported in aHUS,16.Sellier-Leclerc A.L. Fremeaux-Bacchi V. Dragon-Durey M.A. et al.Differential impact of complement mutations on clinical characteristics in atypical hemolytic uremic syndrome.J Am Soc Nephrol. 2007; 18: 2392-2400Crossref PubMed Scopus (310) Google Scholar,17.Fakhouri F. Roumenina L. Provot F. et al.Pregnancy-associated hemolytic uremic syndrome revisited in the era of complement gene mutations.J Am Soc Nephrol. 2010; 21: 859-867Crossref PubMed Scopus (314) Google Scholar located in the binding site for C3bPDDD+C3221511254<2049CFH (p.C431S; SCR 7)HoType I mutation (quantitative deficiency)NDDD+C335381609827552CFH (p.R232X; SCR 4)HeType I mutation (quantitative deficiency)PDDD-C345301996527058CFH (p.V143I; SCR 2)HeType I mutation (quantitative deficiency)PDDD+C353771479620456CFH (p.C673R; SCR 11)HeType I mutation (quantitative deficiency)PDDD+C3617921842<2075CFH (p.C597R; SCR 10)HoType I mutation (quantitative deficiency)NGNC3+C376162717726074CFH (c.230delT, L77X)HeType I mutation (quantitative deficiency)NGNC3-C3888325413344973CFH (c.363del21nt, del G122-E128; SCR 2)HeUndetermined, causes in-frame deletion of a loop and a β-sheet, major structural rearrangementsNGNC3+C396623778864367CFH (IVS 11+5)HeUndeterminedPGNC3+C310124032816366355CFH (p.D130N; SCR 2)HeType II mutation, on the surface of SCR 2, opposite the C3b-binding site18.Wu J. Wu Y.Q. Ricklin D. et al.Structure of complement fragment C3b-factor H and implications for host protection by complement regulators.Nat Immunol. 2009; 10: 728-733Crossref PubMed Scopus (263) Google ScholarNGNC3-C3117941889852556CFH (p.R1210V; SCR 20)HeType II mutation, previously reported in aHUS,19.Noris M. Remuzzi G. Complement factor h gene abnormalities in haemolytic uraemic syndrome: from point mutations to hybrid gene.PLoS Med. 2006; 3: e432Crossref PubMed Scopus (6) Google Scholar alters the C3b/polyanion-binding site in the C-terminal region20.Ferreira V.P. Herbert A.P. Cortes C. et al.The binding of factor H to a complex of physiological polyanions and C3b on cells is impaired in atypical hemolytic uremic syndrome.J Immunol. 2009; 182: 7009-7018Crossref PubMed Scopus (143) Google ScholarPGNC3-C31257219510065874CFH (p.R53C; SCR 1)HeType II mutation, may affect the local conformation and ligand binding. Previously reported in aHUS in a He form.17.Fakhouri F. Roumenina L. Provot F. et al.Pregnancy-associated hemolytic uremic syndrome revisited in the era of complement gene mutations.J Am Soc Nephrol. 2010; 21: 859-867Crossref PubMed Scopus (314) Google ScholarNGNC3+C3131442348564365CFH (p.R53C; SCR 1)HoNMPGN 1+IgG, IgM, IgA, C3, C1q149231977265367CFH (p.F717L; SCR 12)HeType II mutation, located in an SCR suggested to participate in a third C3b/C3c binding site21.Jokiranta T.S. Hellwage J. Koistinen V. et al.Each of the three binding sites on complement factor H interacts with a distinct site on C3b.J Biol Chem. 2000; 275: 27657-27662Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (177) Google ScholarNMPGN 1+IgG, C3, C1q158681196658764CFH (p.F717L; SCR 12)HePMPGN 1+IgG, IgM, IgA, C3, C1q1685699628652CFH (p.C1043S; SCR 17)HeType I mutation (quantitative deficiency)PMPGN 1+IgG, C317<4013317<1075CFH (p.C597R; SCR 10)HoType I mutation (quantitative deficiency)NMPGN 1+IgG, C3, C1q186662237760229CFI (p.C327R; C309R)HeType I mutation (quantitative deficiency)NMPGN 1+IgG, C3, C1q1973612112541327CFI (p.I416L; I398L)HeType I mutation (Quantitative Factor I deficiency), previously reported in aHUS22.Bienaime F. Dragon-Durey M.A. Regnier C.H. et al.Mutations in components of complement influence the outcome of Factor I-associated atypical hemolytic uremic syndrome.Kidney Int. 2010; 77: 339-349Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (138) Google ScholarPMPGN 1+IgG, IgM, C3, C4, C1q20103667751535CFI (p.G119R; G101R)HeUndetermined, previously reported in aHUS22.Bienaime F. Dragon-Durey M.A. Regnier C.H. et al.Mutations in components of complement influence the outcome of Factor I-associated atypical hemolytic uremic syndrome.Kidney Int. 2010; 77: 339-349Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (138) Google ScholarPMPGN 1+IgG, C3219751938989864CFI (p.A240G; A222G)HePartially reduced secretion, impaired activity on cell surface with FH as a cofactor.23.Nilsson S.C. Kalchishkova N. Trouw L.A. et al.Mutations in complement factor I as found in atypical hemolytic uremic syndrome lead to either altered secretion or altered function of factor I.Eur J Immunol. 2010; 40: 172-185Crossref PubMed Scopus (53) Google Scholar Previously reported in aHUS.24.Caprioli J. Noris M. Brioschi S. et al.Genetics of HUS: the impact of MCP, CFH and IF mutations on clinical presentation, response to treatment, and outcome.Blood. 2006; 108: 1267-1279Crossref PubMed Scopus (566) Google ScholarNGNC3-C32295831912666369CFI (p.G261D; G243R)HeType II mutation. Previously reported in aHUS. Functional activity in fluid phase and on surface was normal.22.Bienaime F. Dragon-Durey M.A. Regnier C.H. et al.Mutations in components of complement influence the outcome of Factor I-associated atypical hemolytic uremic syndrome.Kidney Int. 2010; 77: 339-349Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (138) Google Scholar,25.Nilsson S.C. Karpman D. Vaziri-Sani F. et al.A mutation in factor I that is associated with atypical hemolytic uremic syndrome does not affect the function of factor I in complement regulation.Mol Immunol. 2007; 44: 1835-1844Crossref PubMed Scopus (55) Google ScholarNDGNC3-C3238218315053684CFI (p.I306S;I288S)HeMost likely Type II, previously reported in aHUS22.Bienaime F. Dragon-Durey M.A. Regnier C.H. et al.Mutations in components of complement influence the outcome of Factor I-associated atypical hemolytic uremic syndrome.Kidney Int. 2010; 77: 339-349Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (138) Google ScholarPGNC3+C3241190296193750101MCP (p.V215M, V181M) and (A304V)A304V: defective control of the alternative pathway of complement activation on a cell surface26.Fang C.J. Fremeaux-Bacchi V. Liszewski M.K. et al.Membrane cofactor protein mutations in atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS), fatal Stx-HUS, C3 glomerulonephritis, and the HELLP syndrome.Blood. 2008; 111: 624-632Crossref PubMed Scopus (117) Google Scholar (rare SNP); V181M: undeterminedNGNC3+C3Abbreviations: aHUS, atypical hemolytic uremic syndrome; CFB, complement factor B; CFH, complement factor H; CFI, complement factor I; C3NeF, C3 nephritic factor; DDD, dense deposit disease; GNC3, glomerulonephritis with isolated C3 deposits; He, heterozygous; Ho, homozygous; Ig, immunoglobulin; MCP, membrane cofactor protein; MPGN, membranoproliferative glomerulonephritis; N, negative; ND, not done; P, positive; SNP, single-nucleotide polymorphism.The numbering of CFH mutations is given with the signal peptide as widely used in the literature. For CFI and MCP, the numbering is given both with and without the signal peptide for clarity as both nomenclatures are frequently used.a Laboratory reference values are indicated in brackets. Open table in a new tab Table 3Complement component analysis and immunofluorescence study of membranoproliferative glomerulonephritis type I cases with positive C3 nephritic factorPatientC3aLaboratory reference values are indicated in brackets. (660 to 1250mg/l)C4aLaboratory reference values are indicated in brackets. (90 to 380mg/l)CFBaLaboratory reference values are indicated in brackets. (90 to 320mg/l)HistologyImmunofluorescence study25537bRare variant CFI IVS 12+5 associated.16083MPGN IIgG, IgM, C32651212750MPGN IIgG, IgM, IgA, C327183178225MPGN IIgG, C32870123396MPGN IIgG, C3298720251MPGN IIgG, IgM, C33084722271MPGN IIgG, IgM, C3, C1q314812689MPGN IIgG, IgA, C3328730992MPGN IIgG, IgM, C333293209100MPGN IIgG, IgM, C334180248123MPGN IIgG, IgM, C33519395126MPGN IIgG, C336275225159MPGN IIgG, IgM, C3, C1q371110162186MPGN INDcBiopsy performed in 1974: lobular MPGN I, no immunofluorescence study available.38475175155MPGN IIgG, IgA, C33974116982MPGN IIgG, C340875273124MPGN IIgG, C3, C1q41135182130MPGN IIgG, IgA, IgM, C34212922764MPGN IIgG, C3Abbreviations: CFB, complement factor B; Ig, immunoglobulin; MPGN I, membranoproliferative glomerulonephritis type I; ND, not done.Cases with genetic abnormality are presented in Table 2.a Laboratory reference values are indicated in brackets.b Rare variant CFI IVS 12+5 associated.c Biopsy performed in 1974: lobular MPGN I, no immunofluorescence study available. Open table in a new tab Abbreviations: aHUS, atypical hemolytic uremic syndrome; CFB, complement factor B; CFH, complement factor H; CFI, complement factor I; C3NeF, C3 nephritic factor; DDD, dense deposit disease; GNC3, glomerulonephritis with isolated C3 deposits; He, heterozygous; Ho, homozygous; Ig, immunoglobulin; MCP, membrane cofactor protein; MPGN, membranoproliferative glomerulonephritis; N, negative; ND, not done; P, positive; SNP, single-nucleotide polymorphism. The numbering of CFH mutations is given with the signal peptide as widely used in the literature. For CFI and MCP, the numbering is given both with and without the signal peptide for clarity as both nomenclatures are frequently used. Abbreviations: CFB, complement factor B; Ig, immunoglobulin; MPGN I, membranoproliferative glomerulonephritis type I; ND, not done. Cases with genetic abnormality are presented in Table 2. Plasma complement levels for 115 patients who did not receive any immunosuppressive therapy at the time of the investigations are shown in Table 4. At the time of the first investigation, 59% and 40% of the DDD and GNC3 patients, respectively, had a low C3 level and a normal C4, suggesting an AP consumption (Figure 2a). A total of 20% of DDD and GNC3 patients presented with <20% of normal C3. Low C3 but normal C4 levels were also observed in 46% of MPGN I patients. A C3NeF was found in 58.6% of patients, fluctuating during follow-up in 32% of them. Patients with C3NeF had a significantly lower C3 level (P=0.007; Figure 2b). Despite the presence of C3NeF activity, C3 levels remained normal in 44% of patients, and 34% of patients had low C3 levels despite no C3NeF being detected. Nineteen patients (29.2%) with C3NeF had low factor B levels. A C3NeF was more frequently detected in DDD patients than in other histological types (86.4% vs. 48.9%, P=0.002).Table 4Complement component assessment according to histological typeAllMPGN 1DDDGNC3N115412253C3aNormal values are indicated in brackets. (660 to 1250mg/l)621.91±339.5583.1±360.7492.8±337.7705.4±305.2Low C3 (<660mg/l)53 (46.1%)19 (46.3%)13 (59.1%)21 (39.6%)C4aNormal values are indicated in brackets. (93 to 380mg/l)227.9±86.3198.4±65.7204.8±88.9260.8±89.3Low C4 (<93mg/l)2 (1.7%)1 (2.4%)1 (4.5%)0Factor BaNormal values are indicated in brackets. (90 to 320mg/l)116.4±49.3110.9±42.2112.6±39.9122.2±57.7Low factor B (<90mg/l)34 (29.6%)14 (34.1%)6 (27.3%)14 (26.4%)Low factor H (<338mg/l)8 (6.9%)2 (4.9%)4 (18.2%)2 (3.8%)Low factor I (<42mg/l)3 (2.6%)3 (7.3%)00C3NeF65 (58.6%)bC3NeF determination was not available in four patients.22 (53.6%)19 (86.4%)24 (45.3%)Unexplained C3 <660mg/l6 (5.2%)1 (2.4%)05 (9.4%)Abbreviations: C3NeF, C3 nephritic factor; DDD, dense deposit disease; GNC3, glomerulonephritis with isolated C3 deposits; MPGN, membranoproliferative glomerulonephritis.Patients under immunosuppressive therapy at the time of complement assessment were excluded from this analysis (N=19). Mean±s.d., number (percentage).a Normal values are indicated in brackets.b C3NeF determination was not available in four patients. Open table in a new tab Abbreviations: C3NeF, C3 nephritic factor; DDD, dense deposit disease; GNC3, glomerulonephritis with isolated C3 deposits; MPGN, membranoproliferative glomerulonephritis. Patients under immunosuppressive therapy at the time of complement assessment were excluded from this analysis (N=19). Mean±s.d., number (percentage). A mutation was found in the complement genes in 24 patients (17.9%) from 22 pedigrees (16.9%; Tables 2 and 5). Of the patients carrying mutations, 13 also had C3NeF. Four patients had a homozygous CFH mutation, characterized by complete CFH deficiency in three of the cases. A heterozygous CFH mutation was found in 13 patients; 5 of them had low plasma CFH concentrations, suggesting a type I mutation. CFH type I mutations were spread throughout the gene. Two of the mutations were short deletions; one was a nonsense mutation; one affected the donor site in intron 11 and four were cysteine substitutions. Four out of the six CFH type II mutations clustered in SCR1 and 3. Two related patients carried heteroz

Several studies have demonstrated genetic predisposition in non–shigatoxin-associated hemolytic uremic syndrome (HUS), involving regulatory proteins of the complement alternative pathway: Factor H (FH) and membrane co-factor protein (CD46). Regarding the observations of thrombotic thrombocytopenic purpura patients, in whom a von Willebrand factor protease (ADAMST-13) deficiency may be inherited or acquired secondary to IgG antibodies, it was speculated that HUS might occur in a context of an autoimmune disease with the development of anti-FH antibodies leading to an acquired FH deficiency. The presence of FH autoantibodies was investigated by an ELISA method using coated purified human FH in a series of 48 children who presented with atypical HUS and were recruited from French university hospitals. Anti-FH IgG antibodies were detected in the plasma of three children who presented with recurrent HUS. The anti-FH specificity was conserved by the Fab′2 fraction. The plasma FH activity was found to be decreased, whereas plasma FH antigenic levels and FH gene analysis were normal, indicating that the presence of anti-FH antibodies led to an acquired functional FH deficiency. This report supports for the first time that HUS may occur in a context of an autoimmune disease with the development of anti-FH–specific antibody leading to an acquired FH deficiency. This new mechanism of functional FH deficiency may lead to the design of new approaches of diagnosis and treatment with a particular interest in plasma exchanges or immunosuppressive therapies.

Background

 COVID-19 is a global pandemic caused by the novel coronavirus SARS-CoV-2. Risk factors and prognostic markers of severe disease remain to be fully determined, although some studies have suggested a correlation between abnormal liver function and adverse outcomes. Further studies are needed to investigate this further. 

Methods

 This retrospective study enrolled patients with a confirmed diagnosis of COVID-19 who were admitted to Kingston Hospital in the UK. Data collected included age, sex, ethnicity, comorbidity profile, biochemical markers of liver function and the acute phase response, and overall outcome. 

Results

 Between 16 March 2020 and 30 April 2020, a total of 343 patients were admitted to the acute medical team at Kingston Hospital. Excluding those with a history of liver disease, 299 patients had liver function tests performed with abnormalities demonstrated in 44.8% of individuals. Derangement of liver function was associated with greater need for ventilatory support (p<0.001), admission to high dependency unit or intensive care (p<0.001) and increased length of hospital stay (p<0.001). Of note, liver dysfunction was more common in those of non-white ethnicity (p=0.007) and correlated with higher levels of C reactive protein (p=0.01) and ferritin (p<0.001). 

Conclusion

 Abnormal liver function is associated with a negative outcome among those hospitalised with COVID-19. The cause for this association is unclear, but correlation between abnormal liver function and higher serum levels of acute phase proteins suggest that dysregulation of the immune system in response to SARS-CoV-2 may be contributory.

Mutations in factor H (CFH), factor I (IF), and membrane cofactor protein (MCP) genes have been described as risk factors for atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS). This study analyzed the impact of complement mutations on the outcome of 46 children with aHUS. A total of 52% of patients had mutations in one or two of known susceptibility factors (22, 13, and 15% of patients with CFH, IF, or MCP mutations, respectively; 2% with CFH+IF mutations). Age <3 mo at onset seems to be characteristic of CFH and IF mutation–associated aHUS. The most severe prognosis was in the CFH mutation group, 60% of whom reached ESRD or died within <1 yr. Only 30% of CFH mutations were localized in SCR20. MCP mutation–associated HUS has a relapsing course, but none of the children reached ESRD at 1 yr. Half of patients with IF mutation had a rapid evolution to ESRD, and half recovered. Plasmatherapy seemed to have a beneficial effect in one third of patients from all groups except for the MCP mutation group. Only eight (33%) of 24 kidney transplantations that were performed in 15 patients were successful. Graft failures were due to early graft thrombosis (50%) or HUS recurrence. In conclusion, outcome of HUS in patients with CFH mutation is catastrophic, and posttransplantation outcome is poor in all groups except for the MCP mutation group. New therapies are urgently needed, and further research should elucidate the unexplained HUS group.

ABSTRACT. Factor H (FH) is the major regulatory protein of the complement alternative pathway, with a structure consisting of a tandem array of 20 homologous units, called short consensus repeats (SCR). Reported are 16 FH-deficient patients. Among six patients with homozygous deficiency, four presented with membranoproliferative glomerulonephritis, and two with atypical hemolytic uremic syndrome (HUS). The ten other patients had heterozygous FH deficiency and developed atypical HUS. HUS onset occurred from birth to midadulthood, and disease progression was variable. Four children with homozygous or heterozygous FH deficiency and HUS underwent renal transplantation, which was successful in three but failed as a result of recurrence of HUS in one patient. All but one patient exhibited alternative pathway-mediated complement consumption, with no detectable FH antigenic levels or with 50% immunochemical or functional FH levels in the case of complete or partial deficiency, respectively. The molecular mechanisms of the deficiency were documented in all cases by exon-specific sequencing analysis. These mechanisms included nucleotide substitutions, insertion, or deletion located in SCR 2, 7, 11, 13, 15, and 20, leading to an amino acid substitution or to a stop codon. This report emphasizes the variability in the clinical progression of kidney diseases associated with FH deficiencies. Genetic analysis reveals the molecular abnormalities associated with FH deficiencies to be polymorphous.

Although thrombosis is considered the cardinal feature of the antiphospholipid syndrome, chronic vascular lesions are common, particularly in patients with life-threatening complications. In patients who require transplantation, vascular lesions often recur. The molecular pathways involved in the vasculopathy of the antiphospholipid syndrome are unknown, and adequate therapies are lacking.We used double immunostaining to evaluate pathway activation in the mammalian target of rapamycin complex (mTORC) and the nature of cell proliferation in the vessels of patients with primary or secondary antiphospholipid syndrome nephropathy. We also evaluated autopsy specimens from persons who had catastrophic antiphospholipid syndrome. The molecular pathways through which antiphospholipid antibodies modulate the mTORC pathway were evaluated in vitro, and potential pharmacologic inhibitors were also tested in vitro. Finally, we studied the effect of sirolimus in kidney-transplant recipients with the antiphospholipid syndrome.The vascular endothelium of proliferating intrarenal vessels from patients with antiphospholipid syndrome nephropathy showed indications of activation of the mTORC pathway. In cultured vascular endothelial cells, IgG antibodies from patients with the antiphospholipid syndrome stimulated mTORC through the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)-AKT pathway. Patients with antiphospholipid syndrome nephropathy who required transplantation and were receiving sirolimus had no recurrence of vascular lesions and had decreased vascular proliferation on biopsy as compared with patients with antiphospholipid antibodies who were not receiving sirolimus. Among 10 patients treated with sirolimus, 7 (70%) had a functioning renal allograft 144 months after transplantation versus 3 of 27 untreated patients (11%). Activation of mTORC was also found in the vessels of autopsy specimens from patients with catastrophic antiphospholipid syndrome.Our results suggest that the mTORC pathway is involved in the vascular lesions associated with the antiphospholipid syndrome. (Funded by INSERM and others.).

Atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS) is a rare form of thrombotic microangiopathy that associates, in 70% of cases, with genetic or acquired disorders leading to dysregulation of the alternative pathway of complement. Autoantibody directed against Factor H causes at least 6% to 10% of aHUS cases, but only a few clinical reports are available. Here, we describe the clinical, biologic, genetic features, treatment, and outcome of 45 patients who presented with aHUS associated with anti-FH autoantibody. We found that this form of aHUS primarily affects children between 9 and 13 years old but it also affects adults. It presents with a high frequency of gastrointestinal symptoms and with extrarenal complications and has a relapsing course. Activation of the alternative pathway of complement at the onset of disease portends a poor prognosis. Early specific treatment may lead to favorable outcomes. These data should improve the recognition and diagnosis of this form of aHUS and help identify patients at high risk of a poor outcome.