JT
Joshua Thurman
Author with expertise in Pathophysiology of Glomerular Diseases and Nephrotic Syndromes
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
14
(93% Open Access)
Cited by:
3,721
h-index:
54
/
i10-index:
138
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Complement C5a receptors and neutrophils mediate fetal injury in the antiphospholipid syndrome

Guillermina Girardi et al.Dec 1, 2003
Antiphospholipid syndrome (APS) is defined by recurrent pregnancy loss and thrombosis in the presence of antiphospholipid (aPL) Ab’s. Currently, therapy for pregnant women with APS is focused on preventing thrombosis, but anticoagulation is only partially successful in averting miscarriage. We hypothesized that complement activation is a central mechanism of pregnancy loss in APS and tested this in a model in which pregnant mice receive human IgG containing aPL Ab’s. Here we identify complement component C5 (and particularly its cleavage product C5a) and neutrophils as key mediators of fetal injury, and we show that Ab’s or peptides that block C5a–C5a receptor interactions prevent pregnancy complications. The fact that F(ab)′2 fragments of aPL Ab’s do not mediate fetal injury and that C4-deficient mice are protected from fetal injury suggests that activation of the complement cascade is initiated via the classical pathway. Studies in factor B–deficient mice, however, indicate that alternative pathway activation is required and amplifies complement activation. In contrast, activating FcγRs do not play an important role in mediating aPL Ab–induced fetal injury. Our findings identify the key innate immune effectors engaged by pathogenic autoantibodies that mediate poor pregnancy outcomes in APS and provide novel and important targets for prevention of pregnancy loss in APS.
0
Citation565
0
Save
0

Complement C5a receptors and neutrophils mediate fetal injury in the antiphospholipid syndrome

Guillermina Girardi et al.Dec 1, 2003
Antiphospholipid syndrome (APS) is defined by recurrent pregnancy loss and thrombosis in the presence of antiphospholipid (aPL) Ab's. Currently, therapy for pregnant women with APS is focused on preventing thrombosis, but anticoagulation is only partially successful in averting miscarriage. We hypothesized that complement activation is a central mechanism of pregnancy loss in APS and tested this in a model in which pregnant mice receive human IgG containing aPL Ab's. Here we identify complement component C5 (and particularly its cleavage product C5a) and neutrophils as key mediators of fetal injury, and we show that Ab's or peptides that block C5a–C5a receptor interactions prevent pregnancy complications. The fact that F(ab)′2 fragments of aPL Ab's do not mediate fetal injury and that C4-deficient mice are protected from fetal injury suggests that activation of the complement cascade is initiated via the classical pathway. Studies in factor B–deficient mice, however, indicate that alternative pathway activation is required and amplifies complement activation. In contrast, activating FcγRs do not play an important role in mediating aPL Ab–induced fetal injury. Our findings identify the key innate immune effectors engaged by pathogenic autoantibodies that mediate poor pregnancy outcomes in APS and provide novel and important targets for prevention of pregnancy loss in APS.
0
Citation562
0
Save
0

Atypical hemolytic uremic syndrome and C3 glomerulopathy: conclusions from a “Kidney Disease: Improving Global Outcomes” (KDIGO) Controversies Conference

Timothy Goodship et al.Dec 16, 2016
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
0
Citation562
0
Save
0

C3 glomerulopathy: consensus report

Matthew Pickering et al.Oct 30, 2013
C3 glomerulopathy is a recently introduced pathological entity whose original definition was glomerular pathology characterized by C3 accumulation with absent or scanty immunoglobulin deposition. In August 2012, an invited group of experts (comprising the authors of this document) in renal pathology, nephrology, complement biology, and complement therapeutics met to discuss C3 glomerulopathy in the first C3 Glomerulopathy Meeting. The objectives were to reach a consensus on: the definition of C3 glomerulopathy, appropriate complement investigations that should be performed in these patients, and how complement therapeutics should be explored in the condition. This meeting report represents the current consensus view of the group. C3 glomerulopathy is a recently introduced pathological entity whose original definition was glomerular pathology characterized by C3 accumulation with absent or scanty immunoglobulin deposition. In August 2012, an invited group of experts (comprising the authors of this document) in renal pathology, nephrology, complement biology, and complement therapeutics met to discuss C3 glomerulopathy in the first C3 Glomerulopathy Meeting. The objectives were to reach a consensus on: the definition of C3 glomerulopathy, appropriate complement investigations that should be performed in these patients, and how complement therapeutics should be explored in the condition. This meeting report represents the current consensus view of the group. C3 glomerulopathy is a recently introduced pathological entity whose original definition was glomerular pathology characterized by C3 accumulation with absent or scanty immunoglobulin deposition.1.Fakhouri F. Fremeaux-Bacchi V. Noel L.H. et al.C3 glomerulopathy: a new classification.Nat Rev Nephrol. 2010; 6: 494-499Crossref PubMed Scopus (268) Google Scholar The term was introduced for three reasons: first, it was recognized that glomerular pathology associated with isolated C3 accumulation is far more heterogeneous than previously appreciated. Consequently, many lesions could not be satisfactorily placed within existing pathological descriptors based on morphology. For example, the absence of membranoproliferative changes on light microscopy in some cases precluded the use of descriptors like ‘membranoproliferative glomerulonephritis (MPGN) type II’ or ‘MPGN type I with isolated deposits of C3’. Second, advances in our understanding of complement-mediated kidney injury have made it possible to identify the cause of renal disease through specific complement investigations. A renal biopsy report that classified a lesion as C3 glomerulopathy should prompt an investigation of the complement system. Third, the existence of a licensed complement inhibitor (eculizumab, Alexion Pharmaceuticals, Cheshire, CT) together with the many complement inhibitors in clinical development meant that it was therapeutically relevant to identify patient groups most likely to benefit from an anti-complement therapeutic approach. C3 glomerulopathy, by definition, encompassed complement-mediated renal disease, and defined a logical patient population in which to test the efficacy of complement inhibitors. C3 glomerulopathy incorporated rather than replaced existing disease entities where these terms were considered to be satisfactorily descriptive of the pathology, that is, dense deposit disease and C3 glomerulonephritis. The term C3 glomerulonephritis was coined to describe glomerular lesions in which there is glomerular accumulation of C3 with little or no immunoglobulin in the absence of the characteristic highly electron-dense transformation seen in dense deposit disease. C3 glomerulopathy also incorporates entities where the presence of a disease-associated complement mutation is causally associated with the underlying renal pathology. Examples include familial dense deposit disease with C3 mutation2.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 and familial C3 glomerulonephritis with mutations in the CFHR genes.3.Gale D.P. de Jorge E.G. Cook H.T. et al.Identification of a mutation in complement factor H-related protein 5 in patients of Cypriot origin with glomerulonephritis.Lancet. 2010; 376: 794-801Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (255) Google Scholar,4.Malik T.H. Lavin P.J. Goicoechea de Jorge E. et al.A hybrid CFHR3-1 gene causes familial C3 glomerulopathy.J Am Soc Nephrol. 2012; 23: 1155-1160Crossref PubMed Scopus (108) Google Scholar In August 2012, an invited group of experts (comprising the authors of this document) in renal pathology, nephrology, complement biology, and complement therapeutics met to discuss C3 glomerulopathy in the first C3 Glomerulopathy Meeting. The meeting was organized by Matthew Pickering and Terry Cook, hosted at the Wellcome Trust Conference Centre, Hinxton, Cambridge, UK, and sponsored by an unconditional educational grant from Alexion Pharmaceuticals. The objectives of this working group were: (i) through expert-based discussion, to reach a consensus on the definition of C3 glomerulopathy; (ii) through expert-based discussion, to reach a consensus on the appropriate complement investigations that should be performed in these patients; (iii) through expert-based discussion, to reach a consensus on how complement therapeutics should be explored in C3 glomerulopathy; and (iv) to garner support for an International Registry of C3 Glomerulopathy. This document represents the current consensus view of the group. The last decade has seen increasing recognition of a spectrum of glomerular diseases in which the primary pathogenic process is abnormal control of complement activation, deposition, or degradation leading to deposition of fragments of C3 in glomeruli. The C3 fragments can be detected by immunohistochemistry (IHC)/immunofluorescence (IF) and are associated with electron-dense deposits on electron microscopy (EM). The C3 fragments are detected in routine IHC/IF by an antibody directed against C3c and positivity with this antibody is by convention said to show C3 localization (Figure 1). The term C3 glomerulopathy was suggested to encompass a range of conditions regardless of the light or electron microscopic appearances.1.Fakhouri F. Fremeaux-Bacchi V. Noel L.H. et al.C3 glomerulopathy: a new classification.Nat Rev Nephrol. 2010; 6: 494-499Crossref PubMed Scopus (268) Google Scholar C3 glomerulopathy is distinct from atypical hemolytic uremic syndrome although both diseases are due to abnormal control of the alternative pathway. In atypical hemolytic uremic syndrome, activation of complement occurs on glomerular or microvascular endothelium causing a thrombotic microangiopathy; in most cases, no electron-dense deposits are seen on EM and glomerular C3 is not detected on IHC/IF. As the primary process that leads to glomerular C3 fragment deposition in C3 glomerulopathy is complement activation via the alternative pathway, typical cases do not show any deposition of immunoglobulin or of early components of the classical or lectin pathways, specifically C1q and C4c. Therefore, a purist approach would be to restrict the term solely to cases with C3 staining in the absence of immunoglobulins, C1q and C4c. However, as discussed below, well-substantiated cases occur where the pathogenesis and histopathological features are typical for C3 glomerulopathy but variable amounts of immunoglobulin are detected on IHC/IF. The converse situation also arises. In cases of post-infectious glomerulonephritis (PIGN), there may be isolated staining for C3 on IHC/IF, but the clinical features are consistent with a self-limiting immune complex–mediated process. Therefore, the problem in clinical practice is to distinguish those patients in whom the pathological process is C3 deposition due to abnormalities of complement control from those with another pathogenesis such as immune complex deposition. We suggest that the term C3 glomerulopathy be used to designate a disease process rather than just a set of biopsy appearances. This is, for example, analogous to systemic lupus erythematosus, immunoglobulin A (IgA) nephropathy or diabetic nephropathy in which, despite variable morphological appearances on biopsy, the pathologist can confidently reach a diagnosis based on the synthesis of light, electron microscopic, IHC/IF, and clinical features. We will now discuss the range of pathological appearances seen in C3 glomerulopathy and then make practical recommendations for terminology and future research. C3 glomerulopathy may show a range of features on light microscopy and EM. Light microscopic appearances include mesangial proliferative, membranoproliferative, and endocapillary proliferative; in each case, crescents may also be present. In rare cases, glomeruli may be normal by light microscopy. One of the most variable findings between cases is in the quality of the deposits seen in glomeruli on EM. In many cases, these have a distinctive highly electron-dense, osmiophilic appearance and this has been designated as dense deposit disease (Figure 2a). It is not known why the deposits develop this particular morphological appearance. In other cases, the deposits do not have this characteristic density. However, the meeting recognized that, although in typical cases there is generally good agreement among pathologists on a diagnosis of dense deposit disease, there may be cases where the decision to call the deposit ‘dense’ is not clear cut. In addition, the typical dense appearance may only be present in some segments of glomeruli (Figure 2b) and therefore diagnosis may be affected by EM sampling. In dense deposit disease, the deposits are typically found within the glomerular basement membrane, as rounded deposits in the mesangium, and, in many cases, in Bowman’s capsule and tubular basement membranes. The glomerular deposits often form band-like or sausage-like shapes punctuated by skip areas of more normal-appearing glomerular basement membrane. These deposits tend to thicken and transform the lamina densa, but may also involve the subendothelial region and produce hump-shaped subepithelial deposits that resemble those seen in acute PIGN. Other than the difference in the morphology of the deposits on EM, which when well established may also lead to characteristic appearances on light microscopy, there are no other specific histopathological or clinical features that allow a distinction between cases of C3 glomerulopathy with the appearance of dense deposit disease and those without. By light microscopy, cases of dense deposit disease may show a range of appearances. In some, there is a typical membranoproliferative pattern, whereas others show predominantly mesangial proliferation. There may be prominent endocapillary proliferation, leukocyte infiltration, and/or crescents.5.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 Glomerular and tubular basement membrane deposits are often visible by light microscopy with the help of trichrome and silver stains. C3 glomerulopathies in which the deposits do not fulfill the criteria for dense deposit disease have been designated as ‘C3 glomerulonephritis’.6.Servais 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 (374) Google Scholar By definition, the deposits of C3 glomerulonephritis are less electron dense than those seen in classic dense deposit disease. On EM, there are a range of appearances. It appears that the changes that have been designated as MPGN type III of Strife and Anders often represent C3 glomerulonephritis. In these cases, there is a complex pattern of mesangial increase and glomerular basement membrane thickening with variable combinations of subendothelial, intramembranous, and subepithelial deposits associated with fraying of the lamina densa. In general, the glomerular basement membrane deposits of these examples of C3 glomerulonephritis tend to be less discrete, more ill-defined, more confluent, and more likely to blend with the extracellular matrix than those in dense deposit disease (Figure 2c). Other examples of C3 glomerulonephritis have more discrete subendothelial deposits resembling MPGN type I. Deposits in the mesangium tend to be rounded in appearance. It has been proposed by some pathologists that the appearances of the deposits on EM are highly suggestive of C3 glomerulonephritis and even of the underlying genetic defect, as, for example, in CFHR5 nephropathy. However, in the absence of larger unbiased studies, it remains to be seen whether these deposit characteristics are supportive of a given genetic defect or specific disease trigger. As described for dense deposit disease, C3 glomerulonephritis may exhibit large subepithelial hump-like deposits (Figure 2d), similar to those seen in PIGN. The significance of these humps and their relationship to intercurrent infections needs to be defined in larger studies. Light microscopy in C3 glomerulonephritis is variable and the glomerular morphology broadly corresponds to the features seen on EM. Some show a mesangial proliferative pattern and others show a membranoproliferative pattern. There may be variable endocapillary proliferation, leukocyte infiltration, and crescent formation. The ability to detect deposits by light microscopy varies between cases. There is some evidence that the morphological patterns may relate to pathogenesis, and to underlying genetic abnormalities, but this requires confirmation in larger studies. By definition, kidneys with C3 glomerulopathy show staining for complement C3 in glomeruli. In most laboratories, C3 is detected using an antibody to C3c, one of the physiological breakdown products of activated C3 (denoted C3b). These products are collectively known as the C3 fragments and comprise iC3b, C3c, and C3dg. These fragments can mediate distinct biological responses through their interactions with complement receptors. Consequently, it may be helpful in the future to use specific antibodies to different C3 fragments in order to determine their presence and relative location in glomeruli because these distinctions may reflect different pathophysiological mechanisms. Looking for the presence of C5b-9, as a marker of complement terminal pathway activation, might be relevant when considering therapeutic C5 inhibition. However, it is important to recognize that (1) C5b-9 may be detected in glomeruli from normal kidneys,7.Herlitz L.C. Bomback A.S. Markowitz G.S. et al.Pathology after eculizumab in dense deposit disease and C3 GN.J Am Soc Nephrol. 2012; 23: 1229-1237Crossref PubMed Scopus (131) Google Scholar and (2) glomerular and tubular basement membrane deposits of C5b-9 have been shown to persist in repeat renal biopsies of C3 glomerulonephritis and dense deposit disease performed 1 year after initiation of eculizumab therapy despite the normalization of soluble C5b-9 levels in serum.7.Herlitz L.C. Bomback A.S. Markowitz G.S. et al.Pathology after eculizumab in dense deposit disease and C3 GN.J Am Soc Nephrol. 2012; 23: 1229-1237Crossref PubMed Scopus (131) Google Scholar An important question concerns the presence of immunoglobulins in bona fide cases of C3 glomerulopathy (Figure 3). In many glomerular diseases, small amounts of immunoglobulin may become trapped in areas of sclerosis or accumulate as droplets in podocytes. In dense deposit disease, approximately one-third of patients with either mesangial proliferative (8 out of 28 cases) or acute proliferative and exudative (3 out 8 cases) subtypes had glomerular IgG staining.5.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 Dr D’Agati and colleagues further explored the effect of applying different ‘cutoff’ levels of immunoglobulin deposition to cases with typical appearance of dense deposit disease on EM.8.Hou J. Markowitz G.S. Herlitz L.C. et al.Toward a working definition of C3 Glomerulopathy by immunofluorescence.Kidney Int. 2013https://doi.org/10.1038/ki.2013.340Google Scholar In summary, their data showed that only 41% of cases had C3 only (without immunoglobulin), 59% had dominant C3 with up to 1+ IgM, and 80% of cases had dominant C3 of ≥2 orders of magnitude of intensity by IF greater than any other immune reactant (using a scale of 0 to 3, including 0, trace, 1+, 2+, 3+). However, even with this liberal interpretation of dominant C3, 20% of cases of dense deposit disease would not be classified as C3 glomerulopathy. It is likely that IgM staining has a different significance from staining with IgG or IgA and this should be a subject of further study. Thus, if criteria exclude cases with any immunoglobulin deposition, it is very likely that cases in which the pathogenesis is alternative pathway dysregulation will be overlooked. Some pathologists believe that there are characteristic electron microscopic appearances in non-dense deposit disease C3 glomerulopathy. These ultrastructural findings would support the diagnosis of C3 glomerulonephritis even when immunoglobulin is present, but this requires confirmation in further studies. It is noteworthy that in a large series of cases classified as idiopathic MPGN type I on the basis of the presence of immunoglobulin in addition to complement, there was a significant incidence of either C3NeF or of genetic mutations of proteins involved in the alternative pathway.6.Servais 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 (374) Google Scholar There may be several explanations for this. First, it may be that there is an interaction between immune complex deposition and complement dysregulation; it is plausible that in some cases immune complex deposition may trigger or exacerbate disease when there is genetic or acquired complement dysregulation.1.Fakhouri F. Fremeaux-Bacchi V. Noel L.H. et al.C3 glomerulopathy: a new classification.Nat Rev Nephrol. 2010; 6: 494-499Crossref PubMed Scopus (268) Google Scholar Theoretically, an initial trigger of the classical pathway might uncover a defect in the alternative pathway and then continued complement activation is sustained through the alternative pathway. This could result in an otherwise typically self-limiting illness, for example, post-infectious nephritis, entering a chronic phase. Second, it is important to remember that immunoglobulin may be seen nonspecifically in areas of scarring or in podocyte droplets. These possibilities require further study. It is not uncommon for typical cases of PIGN, particularly those beyond the acute stage, to show deposition of C3 without immunoglobulin.9.Sethi S. Fervenza F.C. Zhang Y. et al.Atypical postinfectious glomerulonephritis is associated with abnormalities in the alternative pathway of complement.Kidney Int. 2012; 83: 293-299Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (133) Google Scholar In this case, distinction from C3 glomerulopathy will depend on the absence of atypical features on light microscopy and EM, and also on a typical clinical course with resolution. However, it is clear that C3 glomerulopathy may present following an infectious episode, often a streptococcal infection, and, as noted above, subepithelial humps are often a feature of C3 glomerulopathy. Therefore, the presence of any atypical clinical or histological features in a case of apparent PIGN should raise suspicion of C3 glomerulopathy. More information is required on the relationship of morphological changes in biopsies with clinical features, clinical course, and outcome. Specific questions include:•What features on biopsy are best predictive of clinical course?•Are there correlations between biopsy appearances and underlying pathogenic processes particularly specific genetic mutations?•Are there characteristic electron microscopic features that are suggestive of C3 glomerulonephritis?•Which C3 fragments are deposited in glomeruli in C3 glomerulopathy and is there any significance to their relative locations? Are these C3 fragments different from those seen in either ‘MPGN type I with immunoglobulin deposits’ or those seen in typical post-infectious GN?•What is the etiologic and clinical significance of subepithelial hump-shaped deposits in cases of C3 glomerulopathy?•How can we refine the diagnosis of C3 glomerulopathy to deal with those cases that also have immunoglobulin deposits •The term C3 glomerulopathy should be used to designate a disease process due to abnormal control of complement activation, deposition, or degradation and characterized by predominant glomerular C3 fragment deposition with electron-dense deposits on EM.•The level of suspicion on a renal biopsy for the disease process of C3 glomerulopathy will depend on the interpretation of light microscopy, IHC, EM, and clinical history.•It is suggested that in renal biopsy diagnosis the use of the descriptive morphological term ‘glomerulonephritis with dominant C3’ is useful to indicate the likelihood that the case represents the disease process of C3 glomerulopathy (Figure 4).•We suggest that in practice ‘glomerulonephritis with dominant C3’ should be used as a morphological term for those cases with dominant staining for C3c. Dominant is defined as C3c intensity≥2 orders of magnitude more than any other immune reactant on a scale of 0 to 3 (including 0, trace, 1+, 2+, 3+).•We believe that the use of ‘glomerulonephritis with dominant C3’ in this way will identify most cases of C3 glomerulopathy and exclude most cases of immune complex disease, but attention must also be paid to the other histological features and clinical history. In particular, there may be EM appearances that are also very helpful in making a diagnosis of C3 glomerulopathy—particularly, the presence of features of dense deposit disease. As discussed above, some cases of typical PIGN may show C3 dominance on IHC/IF.•As with all biopsies, interpretation of individual cases depends on integration of information from the biopsy together with clinical, serological, and genetic features and, at present, no single algorithm can correctly identify all cases of C3 glomerulopathy. The role of the pathologist must be to draw attention to cases in which there is likely to be an underlying defect in the complement system.•We suggest that the term dense deposit disease be applied to those cases of C3 glomerulopathy in which characteristic very dense osmiophilic deposits are present and that other cases should be called C3 glomerulonephritis. However, we recognize that there will be borderline cases. Although the presence of dense deposit disease may be strongly suspected on the basis of light microscopy, the gold standard for diagnosis is EM.•It should be emphasized that in many cases of glomerulonephritis with subepithelial humps on EM and isolated or dominant C3 deposits, including some formerly classified as persistent or resolving PIGN and even some with a documented infection history, the differentiation of true PIGN from C3 glomerulonephritis often cannot be made on the basis of morphology and clinical and laboratory data available at the time of biopsy. According to our recommendation, a PIGN patient’s biopsy may be read as ‘glomerulonephritis with dominant C3 (infection-associated)’. However, this does not mean that the patient has C3 glomerulopathy. In these cases, refining the differential diagnosis will require following the patient clinically and serologically over several months to determine the course of urinary abnormalities and serum C3 levels. If these parameters do not follow a typical course of PIGN (i.e., normalization of the decreased peripheral C3 level in 8–12 weeks), a diagnosis of C3 glomerulopathy should be reconsidered and additional investigations performed as outlined below. Genetic factors have been reported in cohorts of patients with dense deposit disease, C3 glomerulonephritis, and MPGN type 1. These include, but are not limited to, mutations in the complement regulatory protein factor H, factor I, and CD46 (also termed membrane cofactor protein).6.Servais 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 (374) Google Scholar In a series of 134 patients with idiopathic MPGN type I (n=48), dense deposit disease (n=29), or C3 glomerulonephritis (n=56), mutation screening of the CFH, CFI, and CD46 genes (encoding factor H, factor I, and CD46, respectively) was performed. Out of the 134 patients screened, 17 (12.7%), 6 (4.5%), and 1 (0.7%) had mutations in the CFH, CFI, and CD46 genes, respectively.6.Servais 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 (374) Google Scholar Conversely, 110 out of 134 (82.1%) did not have a mutation in these genes, demonstrating that in the majority of patients mutations in these genes are not present. Gain-of-function changes in the complement activation proteins, factor B10.Strobel S. Zimmering M. Papp K. et al.Anti-factor B autoantibody in dense deposit disease.Mol Immunol. 2010; 47: 1476-1483Crossref PubMed Scopus (85) Google Scholar and C3,2.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 are rare but provide important information. For example, one gain-of-function C3 mutation associated with familial C3 glomerulopathy (reported as dense deposit disease) is resistant to inhibition by factor H.2.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 Hence, factor H-based therapy would be predicted to be ineffective in this instance. Genomic rearrangements within the complement factor H-related genes, which do not affect the CFH gene, have been reported in familial C3 glomerulopathy. There are five complement factor H-related genes: CFHR1, CFHR2, CFHR3, CFHR4, and CFHR5. In CFHR5 nephropathy, familial C3 glomerulopathy of the C3 glomerulonephritis subtype, there is an internal duplication within the CFHR5 gene.3.Gale D.P. de Jorge E.G. Cook H.T. et al.Identification of a mutation in complement factor H-related protein 5 in patients of Cypriot origin with glomerulonephritis.Lancet. 2010; 376: 794-801Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (255) Google Scholar This specific mutation can be screened by PCR using genomic DNA.3.Gale D.P. de Jorge E.G. Cook H.T. et al.Identification of a mutation in complement factor H-related protein 5 in patients of Cypriot origin with glomerulonephritis.Lancet. 2010; 376: 794-801Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (255) Google Scholar In another familial C3 glomerulopathy (originally described as MPGN type III subtype), another rearrangement within the CFHR locus was detected in affected individuals. This was a hybrid CFHR3-1 gene, which can also be detected by PCR using genomic DNA.4.Malik T.H. Lavin P.J. Goicoechea de Jorge E. et al.A hybrid CFHR3-1 gene causes familial C3 glomerulopathy.J Am Soc Nephrol. 2012; 23: 1155-1160Crossref PubMed Scopus (108) Google Scholar We are aware of other rearrangements published in abstracts that include CFHR2–CFHR5 hybrid gene in familial dense deposit disease,11.Chen Q. Wiesner M. Eberhardt H. et al.A novel hybrid CFHR2/CFHR5 gene develops MPGN II and provides insights into disease mechanism and therapeutic implications.Immunobiology. 2012; 217: 1131Crossref Google Scholar an internal duplication in CFHR1 associated with dense deposit disease,12.Tortajada A. Yébenes H. Abarrategui-Garrido C. et al.C3 glomerulopathy-associated CFHR1 mutation alters FHR oligomerization and complement regulation.J Clin Invest. 2013; 123: 2434-2446Crossref PubMed Scopus (150) Google Scholar and CFHR5 nephropathy in a family without Cypriot ancestry.13.Medjeral-Thomas N. Malik T.H. Patel M.P. et al.A novel CFHR5 fusion protein causes C3 glomerulopathy in a family without Cypriot ancestry.Kidney Int. 2013Google Scholar To detect rearrangements within the CFH-CFHR locus, copy number assays such as multiplex ligation–dependent probe assay, TaqMan qPCR, or genomic hybridization assays are needed. Outside of specifically testing for an established disease-associated variant (e.g., the internal duplication in the CFHR5 gene), complement genetic screening in these patients is de facto a candidate gene approach. It is therefore critical that the detected changes are rigorously analyzed to determine whether they represent disease-associated changes. Conditions for this could include the following: (i) the demonstration that the novel variant segregates with disease in familial cases. The lack of segregation would normally indicate that the variant is n
0

Identification of a central role for complement in osteoarthritis

Qian Wang et al.Nov 6, 2011
Osteoarthritis, the breakdown of cartilage in synovial joints, has long been viewed as the result of 'wear and tear', but this report shows that dysregulation of the complement system has an active role in the pathogenesis of this disease. Osteoarthritis, characterized by the breakdown of articular cartilage in synovial joints, has long been viewed as the result of 'wear and tear'1. Although low-grade inflammation is detected in osteoarthritis, its role is unclear2,3,4. Here we identify a central role for the inflammatory complement system in the pathogenesis of osteoarthritis. Through proteomic and transcriptomic analyses of synovial fluids and membranes from individuals with osteoarthritis, we find that expression and activation of complement is abnormally high in human osteoarthritic joints. Using mice genetically deficient in complement component 5 (C5), C6 or the complement regulatory protein CD59a, we show that complement, specifically, the membrane attack complex (MAC)-mediated arm of complement, is crucial to the development of arthritis in three different mouse models of osteoarthritis. Pharmacological modulation of complement in wild-type mice confirmed the results obtained with genetically deficient mice. Expression of inflammatory and degradative molecules was lower in chondrocytes from destabilized joints from C5-deficient mice than C5-sufficient mice, and MAC induced production of these molecules in cultured chondrocytes. Further, MAC colocalized with matrix metalloprotease 13 (MMP13) and with activated extracellular signal-regulated kinase (ERK) around chondrocytes in human osteoarthritic cartilage. Our findings indicate that dysregulation of complement in synovial joints has a key role in the pathogenesis of osteoarthritis.
0
Citation505
0
Save
0

Complement activation induces dysregulation of angiogenic factors and causes fetal rejection and growth restriction

Guillermina Girardi et al.Aug 21, 2006
Immune mechanisms have been implicated in placental dysfunction in patients with recurrent miscarriages and intrauterine growth restriction (IUGR), but the mediators are undefined. Here we show that complement activation, particularly C5a, is a required intermediary event in the pathogenesis of placental and fetal injury in an antibody-independent mouse model of spontaneous miscarriage and IUGR, and that complement activation causes dysregulation of the angiogenic factors required for normal placental development. Pregnancies complicated by miscarriage or growth restriction were characterized by inflammatory infiltrates in placentas, functional deficiency of free vascular endothelial growth factor (VEGF), elevated levels of soluble VEGF receptor 1 (sVEGFR-1, also known as sFlt-1; a potent anti-angiogenic molecule), and defective placental development. Inhibition of complement activation in vivo blocked the increase in sVEGFR-1 and rescued pregnancies. In vitro stimulation of monocytes with products of the complement cascade directly triggered release of sVEGFR-1, which sequesters VEGF. These studies provide the first evidence linking the complement system to angiogenic factor imbalance associated with placental dysfunction, and identify a new effector of immune-triggered pregnancy complications.
0
Citation473
0
Save
0

Management and treatment of glomerular diseases (part 1): conclusions from a Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Controversies Conference

Jürgen Floege et al.Jan 18, 2019
The Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) initiative organized a Controversies Conference on glomerular diseases in November 2017. The conference focused on the 2012 KDIGO guideline with the aim of identifying new insights into nomenclature, pathogenesis, diagnostic work-up, and, in particular, therapy of glomerular diseases since the guideline's publication. It was the consensus of the group that most guideline recommendations, in particular those dealing with therapy, will need to be revisited by the guideline-updating Work Group. This report covers general management of glomerular disease, IgA nephropathy, and membranous nephropathy. The Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) initiative organized a Controversies Conference on glomerular diseases in November 2017. The conference focused on the 2012 KDIGO guideline with the aim of identifying new insights into nomenclature, pathogenesis, diagnostic work-up, and, in particular, therapy of glomerular diseases since the guideline's publication. It was the consensus of the group that most guideline recommendations, in particular those dealing with therapy, will need to be revisited by the guideline-updating Work Group. This report covers general management of glomerular disease, IgA nephropathy, and membranous nephropathy. The Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) initiative published its first guideline on glomerular diseases in 2012.1Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Glomerulonephritis Work GroupKDIGO clinical practice guideline for glomerulonephritis.Kidney Int Suppl. 2012; 2: 139-274Google Scholar Given the enormous advances in understanding the pathogenesis of glomerular diseases, identification of new diagnostic biomarkers, and emerging therapies, about 100 experts from various disciplines (nephrology, pathology, rheumatology, pediatrics) and organizations (academia, pharmaceutical industry) convened on November 17–19, 2017. Through plenary and small group discussions, the conference aimed to evaluate consensus and controversies in nomenclature, general work-up and management of glomerular diseases, future needs in research, and, in particular, the critical assessment of existing guideline recommendations. This first of 2 reports covers general management of glomerular diseases. In addition, this report addresses 2 common forms of glomerulonephritis (GN), namely IgA nephropathy (IgAN) and membranous nephropathy. Primary podocytopathies, complement-mediated glomerular diseases, lupus nephritis, antineutrophil cytoplasmic antibody–associated nephritis, and monoclonal gammopathies of renal significance will be covered in the second report. These 2 conference summaries will lay the basis for the guideline updating process that began in August 2018. This section will consider newer concepts and controversies in the general management principles of glomerular disorders. Disease-specific issues, applications, or exceptions to these general statements will be discussed within each of the individual glomerular disease sections. Additional broad-based management principles for glomerular diseases may be found in chapter 2 of the 2012 KDIGO Clinical Practice Guideline for Glomerulonephritis.1Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Glomerulonephritis Work GroupKDIGO clinical practice guideline for glomerulonephritis.Kidney Int Suppl. 2012; 2: 139-274Google Scholar The kidney biopsy remains the cornerstone for the evaluation of glomerular disease.2Sethi S. D'Agati V.D. Nast C.C. et al.A proposal for standardized grading of chronic changes in native kidney biopsy specimens.Kidney Int. 2017; 91: 787-789Google Scholar, 3D'Agati V.D. Mengel M. The rise of renal pathology in nephrology: structure illuminates function.Am J Kidney Dis. 2013; 61: 1016-1025Google Scholar In very few and specific circumstances such as childhood steroid-sensitive nephrotic syndrome, diagnosis and treatment are often done without a kidney biopsy. In adults this approach is uncommon but may be considered in individual cases. For example, patients who have normal kidney function, acute onset of nephrotic syndrome, and are positive for anti-phospholipase A2 receptor (PLA2R) antibodies are likely to have membranous nephropathy. Treatment could be initiated without biopsy if such patients had a high risk of procedural complications, but care must be taken as other diseases may emulate all of these features.4Larsen C.P. Messias N.C. Silva F.G. et al.Determination of primary versus secondary membranous glomerulopathy utilizing phospholipase A2 receptor staining in renal biopsies.Mod Pathol. 2013; 26: 709-715Google Scholar, 5Dai H. Zhang H. He Y. Diagnostic accuracy of PLA2R autoantibodies and glomerular staining for the differentiation of idiopathic and secondary membranous nephropathy: an updated meta-analysis.Sci Rep. 2015; 5: 8803Google Scholar Kidney tissue is also critical for assessing the degree of histologic activity and chronicity and to identify unexpected features such as interstitial nephritis, acute kidney injury, and crescents, all factors that might significantly impact disease management. The kidney biopsy should be interpreted in the context of ethnicity, age, and hypertension, as these may modify the background kidney histology. For instance, understanding the "normal" range of age-related focal segmental glomerulosclerosis in a population might allow a better estimate of the extent of glomerular disease in an individual biopsy.6Hodgin J.B. Bitzer M. Wickman L. et al.Glomerular aging and focal global glomerulosclerosis: a podometric perspective.J Am Soc Nephrol. 2015; 26: 3162-3178Google Scholar Application of other modifiers, such as ethnicity, needs to be considered. The value of kidney tissue is likely to expand significantly in the near term. It is likely that taking a more system-related approach to the biopsy will enhance its value by providing more information important to diagnosis, prognosis, and treatment. For example, all clinical trials have treatment failures suggesting variations between individuals in the molecular pathways driving disease progression despite similar histopathology. To develop targeted therapies, identification of these pathways is necessary and will require a focus on mechanisms operative at the tissue level rather than relying solely on standard histologic findings. This also ties into the new concept of immunologic versus clinical remission.5Dai H. Zhang H. He Y. Diagnostic accuracy of PLA2R autoantibodies and glomerular staining for the differentiation of idiopathic and secondary membranous nephropathy: an updated meta-analysis.Sci Rep. 2015; 5: 8803Google Scholar, 7Beck Jr., L.H. Fervenza F.C. Beck D.M. et al.Rituximab-induced depletion of anti-PLA2R autoantibodies predicts response in membranous nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2011; 22: 1543-1550Google Scholar, 8De Vriese A.S. Glassock R.J. Nath K.A. et al.A proposal for a serology-based approach to membranous nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2017; 28: 421-430Google Scholar The need for electron microscopy for every biopsy remains controversial. It can be critical in some cases, for example, to differentiate between immunologically mediated and adaptive focal segmental glomerulosclerosis variants.9Sethi S. Glassock R.J. Fervenza F.C. Focal segmental glomerulosclerosis: towards a better understanding for the practicing nephrologist.Nephrol Dial Transplant. 2015; 30: 375-384Google Scholar Application at a worldwide level may be difficult, but it could possibly be leveraged by preservation of a small amount of tissue and, if judged critical to management, sent to an electron microscopy reference laboratory for evaluation. Most glomerular diseases are associated with significant proteinuria. Although ratios of albumin-to-creatinine or protein-to-creatinine (PCR) in random spot urines are commonly used, recent data highlight the poor agreement between these ratios and 24-hour urine protein measurements.10Hogan M.C. Reich H.N. Nelson P.J. et al.The relatively poor correlation between random and 24-hour urine protein excretion in patients with biopsy-proven glomerular diseases.Kidney Int. 2016; 90: 1080-1089Google Scholar Although spot albumin-to-creatinine ratio and PCR are helpful in general clinical management, they are not sufficiently accurate when therapeutic decisions about using high-risk medications are being made on small changes in proteinuria.11Reich H.N. Troyanov S. Scholey J.W. et al.Remission of proteinuria improves prognosis in IgA nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2007; 18: 3177-3183Google Scholar, 12Lv J. Zhang H. Wong M.G. et al.Effect of oral methylprednisolone on clinical outcomes in patients with IgA nephropathy: the TESTING randomized clinical trial.JAMA. 2017; 318: 432-442Google Scholar In such cases, a 24-hour urine protein or PCR should be measured. Importantly, the PCR from an intended 24-hour urine collection that is at least 50% complete has been shown to accurately reflect 24-hour proteinuria.13Hebert L.A. Birmingham D.J. Shidham G. et al.Random spot urine protein/creatinine ratio is unreliable for estimating 24-hour proteinuria in individual systemic lupus erythematosus nephritis patients.Nephron Clin Pract. 2009; 113: c177-c182Google Scholar In young children, obtaining a 24-hour urine collection is usually not possible and PCR is the preferred means to assess proteinuria. Monitoring serum albumin levels in nephrotic patients also represents a valuable tool to indirectly assess the extent of proteinuria. The gold standard for estimating renal excretory function remains inulin or isotopic clearance techniques, but these are expensive and require operator expertise. Newer, accurate techniques to measure glomerular filtration rate (GFR) are evolving.14Rizk D.V. Meier D. Sandoval R.M. et al.A novel method for rapid bedside measurement of GFR.J Am Soc Nephrol. 2018; 29: 1609-1613Google Scholar Presently, the Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration's (CKD-EPI) equation for estimating GFR is often used instead.15Ix J.H. Wassel C.L. Stevens L.A. et al.Equations to estimate creatinine excretion rate: the CKD epidemiology collaboration.Clin J Am Soc Nephrol. 2011; 6: 184-191Google Scholar Formulas have also been developed for children.16Gao A. Cachat F. Faouzi M. et al.Comparison of the glomerular filtration rate in children by the new revised Schwartz formula and a new generalized formula.Kidney Int. 2013; 83: 524-530Google Scholar, 17Schwartz G.J. Work D.F. Measurement and estimation of GFR in children and adolescents.Clin J Am Soc Nephrol. 2009; 4: 1832-1843Google Scholar However, estimated GFR (eGFR) equations have not been validated in specific glomerular diseases and patient populations. In addition, when estimating glomerular function in patients with high-grade proteinuria, the majority of studies still use 24-hour urine collections for creatinine clearance. Errors related to collection and laboratory measurements under these conditions can induce up to 50% of errors in GFR measurement.18Branten A.J. Vervoort G. Wetzels J.F. Serum creatinine is a poor marker of GFR in nephrotic syndrome.Nephrol Dial Transplant. 2005; 20: 707-711Google Scholar, 19Stevens L.A. Levey A.S. Measured GFR as a confirmatory test for estimated GFR.J Am Soc Nephrol. 2009; 20: 2305-2313Google Scholar, 20Inker L.A. Tonelli M. Hemmelgarn B.R. et al.Comparison of concurrent complications of CKD by 2 risk categorization systems.Am J Kidney Dis. 2012; 59: 372-381Google Scholar The accuracy of these methods may be partially compensated by frequent longitudinal measurement and use of data-smoothing techniques.21Tang L.L. Liu A. Chen Z. et al.Nonparametric ROC summary statistics for correlated diagnostic marker data.Stat Med. 2013; 32: 2209-2220Google Scholar A simple, reliable, and inexpensive biomarker of kidney function is still wanting. Macro- or microhematuria is associated with almost all glomerular disorders and identification of red cell casts may provide clues to nephritic diseases such as IgAN. Qualitatively, the routine urine dipstick can distinguish the presence or absence of microhematuria, but the capacity to quantitate hematuria has pitfalls, including timing between collection and examination, urine concentration, preparation of the urine pellet, pH of the urine, and the expertise of the examiner. The disappearance of hematuria, however, associated with complete clinical remission can be important in assessing the activity of diseases such as IgAN and antineutrophil cytoplasmic antibody vasculitis.22Geetha D. Seo P. Ellis C. et al.Persistent or new onset microscopic hematuria in patients with small vessel vasculitis in remission: findings on renal biopsy.J Rheumatol. 2012; 39: 1413-1417Google Scholar, 23Sevillano A.M. Gutierrez E. Yuste C. et al.Remission of hematuria improves renal survival in IgA nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2017; 28: 3089-3099Google Scholar Regulatory agencies still grant approval for drugs in GN based on the classic findings of complete remission of proteinuria, as a positive outcome, and end-stage kidney disease (ESKD) (or a 50% reduction in eGFR), and/or mortality as negative outcomes. Recent collaborations among the US Food and Drug Administration, the pharmaceutical industry, and members of nephrology organizations, under the umbrella organization, the Kidney Health Initiative, are developing alternative surrogate endpoints for drug approval. The first consensus meeting culminated in a decision to allow a 40% reduction in eGFR to serve as an endpoint, but earlier endpoints are needed in these rare diseases.24Levey A.S. Inker L.A. Matsushita K. et al.GFR decline as an end point for clinical trials in CKD: a scientific workshop sponsored by the National Kidney Foundation and the US Food and Drug Administration.Am J Kidney Dis. 2014; 64: 821-835Google Scholar In membranous nephropathy, recent data suggest that complete remission could serve as a surrogate endpoint and partial remission used as a basis for approval under the accelerated approval program in the United States.25Thompson A. Cattran D.C. Blank M. et al.Complete and partial remission as surrogate end points in membranous nephropathy.J Am Soc Nephrol. 2015; 26: 2930-2937Google Scholar Both outcomes are supported by statistical techniques that allow the prospective quantitation of the benefit of a partial remission of proteinuria based on its duration in an individual patient.26Cattran D.C. Kim E.D. Reich H. et al.Membranous nephropathy: quantifying remission duration on outcome.J Am Soc Nephrol. 2017; 28: 995-1003Google Scholar The Kidney Health Initiative group is currently evaluating surrogate endpoints in IgAN and lupus nephritis. The concept of futility can be critical to patient management. This "point of no return" is usually defined by a low eGFR, often < 30 ml/min per 1.73 m2 and/or kidney biopsy that shows a high degree of irreversible chronic changes.1Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Glomerulonephritis Work GroupKDIGO clinical practice guideline for glomerulonephritis.Kidney Int Suppl. 2012; 2: 139-274Google Scholar Noninvasive assessment of whole kidney chronicity/fibrosis is not ready for clinical application.27Morrell G.R. Zhang J.L. Lee V.S. Magnetic resonance imaging of the fibrotic kidney.J Am Soc Nephrol. 2017; 28: 2564-2570Google Scholar Currently, the rate of change in kidney function is likely more important than a single cross-sectional measurement of eGFR in defining futility. Additionally, age and overall wellness should be considered when determining futility. The question of futility also extends to clinical trials. Futility criteria are often used to exclude patients from clinical trials with the thought that risk will outweigh gain for such patients. Therefore, many patients miss the opportunity to participate in trials, complicating attainment of sample size and generalizability of results. It may be helpful to have more patient engagement in determining clinical trial eligibility. If the treating physician thinks it is reasonable to consider a clinical trial and their patient is fully informed, such patients could be considered if futility criteria were less rigid. This concept is commonly followed in clinical practice. Although controversial, patient engagement may become more relevant as low-risk treatments become available. Quality of life and health are important components of determining treatment value and are increasingly used by regulatory agencies to assess overall worth of a new treatment.1Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Glomerulonephritis Work GroupKDIGO clinical practice guideline for glomerulonephritis.Kidney Int Suppl. 2012; 2: 139-274Google Scholar In glomerular diseases, patient-related outcomes and patient-related outcome measurements are evolving, but standards for clinical practice guidelines do not yet exist. In addition to well-established progression factors such as persistent proteinuria, poorly controlled hypertension or diabetes, smoking, or widespread cardiovascular disease,28Hebert L.A. Wilmer W.A. Falkenhain M.E. et al.Renoprotection: one or many therapies?.Kidney Int. 2001; 59: 1211-1226Google Scholar new evidence supports prematurity as having an impact on nephron endowment and potentially limiting renal reserve and increasing risk of progression in glomerular diseases (Table 1).29Bertram J.F. Douglas-Denton R.N. Diouf B. et al.Human nephron number: implications for health and disease.Pediatr Nephrol. 2011; 26: 1529-1533Google Scholar This can be approximated by birth weight, a readily available, low-cost demographic. Its value within specific diseases is still speculative, but it could be considered as basic information that may affect treatment and outcomes of glomerular diseases.Table 1Established and emerging risk factors for progression of kidney diseaseRisk factors for progressive loss of GFREmerging risk factors for progressive loss of GFR•Persistent proteinuria•Poorly controlled hypertension•Poorly controlled diabetes mellitus•Smoking•Widespread cardiovascular disease•Use of nephrotoxic drugs•Prematurity (low birth weight) and other reasons for low nephron number29Bertram J.F. Douglas-Denton R.N. Diouf B. et al.Human nephron number: implications for health and disease.Pediatr Nephrol. 2011; 26: 1529-1533Google Scholar•Low-sleep duration and other related disorders (e.g., restless legs syndrome, sleep apnea)30Ricardo A.C. Goh V. Chen J. et al.Association of sleep duration, symptoms, and disorders with mortality in adults with chronic kidney disease.Kidney Int Rep. 2017; 2: 866-873Google Scholar•Obesity31Morales E. Valero M.A. Leon M. et al.Beneficial effects of weight loss in overweight patients with chronic proteinuric nephropathies.Am J Kidney Dis. 2003; 41: 319-327Google Scholar, 32Afshinnia F. Wilt T.J. Duval S. et al.Weight loss and proteinuria: systematic review of clinical trials and comparative cohorts.Nephrol Dial Transplant. 2010; 25: 1173-1183Google Scholar, 33Kittiskulnam P. Kanjanabuch T. Tangmanjitjaroen K. et al.The beneficial effects of weight reduction in overweight patients with chronic proteinuric immunoglobulin a nephropathy: a randomized controlled trial.J Ren Nutr. 2014; 24: 200-207Google Scholar•Gender?34Cattran D.C. Reich H.N. Beanlands H.J. et al.The impact of sex in primary glomerulonephritis.Nephrol Dial Transplant. 2008; 23: 2247-2253Google ScholarGFR, glomerular filtration rate. Open table in a new tab GFR, glomerular filtration rate. Another recently defined health risk factor is sleep hygiene. From the National Health and Nutrition Examination Survey in the CKD population, low-sleep duration and other related disorders (e.g., restless legs syndrome, sleep apnea) were associated with all-cause mortality and cardiovascular mortality. Extrapolation into the glomerular disease population seems relevant as this is a modifiable factor and can be applied broadly to all patients.30Ricardo A.C. Goh V. Chen J. et al.Association of sleep duration, symptoms, and disorders with mortality in adults with chronic kidney disease.Kidney Int Rep. 2017; 2: 866-873Google Scholar Weight reduction in obese patients may benefit glomerular diseases.31Morales E. Valero M.A. Leon M. et al.Beneficial effects of weight loss in overweight patients with chronic proteinuric nephropathies.Am J Kidney Dis. 2003; 41: 319-327Google Scholar, 32Afshinnia F. Wilt T.J. Duval S. et al.Weight loss and proteinuria: systematic review of clinical trials and comparative cohorts.Nephrol Dial Transplant. 2010; 25: 1173-1183Google Scholar, 33Kittiskulnam P. Kanjanabuch T. Tangmanjitjaroen K. et al.The beneficial effects of weight reduction in overweight patients with chronic proteinuric immunoglobulin a nephropathy: a randomized controlled trial.J Ren Nutr. 2014; 24: 200-207Google Scholar Small studies, focusing on diet and bypass surgery, have shown at least short-term benefits. Weight reduction and sleep improvement are intriguing possible additions to standard treatment approaches that are economical, widely applicable, and that foster patient engagement. Sex is another issue that is often considered to be an important part of disease risk stratification in GN. Recent data, however, suggest that different rates of progression are more driven by the histologic category, blood pressure (BP), and severity of proteinuria than by sex.34Cattran D.C. Reich H.N. Beanlands H.J. et al.The impact of sex in primary glomerulonephritis.Nephrol Dial Transplant. 2008; 23: 2247-2253Google Scholar Genetic testing has rapidly evolved and its role has expanded to include not only confirming clinical diagnoses, but also establishing inheritance patterns, differentiating heterogeneous disorders, determining appropriate treatment, guiding decisions about family planning, and determining the cause of unexplained familial kidney disorders. It is also expected to be used for identifying new risk factors for susceptibility and progression. Currently cost and unclear clinical implications limit the use of genetic testing.35Sampson M.G. Hodgin J.B. Kretzler M. Defining nephrotic syndrome from an integrative genomics perspective.Pediatr Nephrol. 2015; 30: 51-63Google Scholar, 36Preston R, Stuart HM, Lennon R. Genetic testing in steroid-resistant nephrotic syndrome: why, who, when and how? [e-pub ahead of print]. Pediatr Nephrol. https://doi.org/10.1007/s00467-017-3838-6. Accessed December 15, 2018.Google Scholar Hypertension control remains crucial to the management of GN. Although some controversy remains, data support a BP target of 125/75 mm Hg in the GN patient with proteinuria >1 g/d. Critical to the management of resistant hypertension is a careful review of the patient's dietary sodium intake. Educating the patient on how to interpret food labels and providing feedback by assessing sodium intake with 24-hour urine sodium estimates are effective strategies.37Agarwal R. Resistant hypertension and the neglected antihypertensive: sodium restriction.Nephrol Dial Transplant. 2012; 27: 4041-4045Google Scholar, 38Bibbins-Domingo K. Chertow G.M. Coxson P.G. et al.Projected effect of dietary salt reductions on future cardiovascular disease.N Engl J Med. 2010; 362: 590-599Google Scholar Sodium restriction will not only lower BP, but may enhance the antiproteinuric effects of renin–angiotensin system (RAS) blockers. The Institute of Medicine currently recommends limiting dietary sodium to <1500 mg/d (65 mmol/d), which is a 50% to 75% reduction from the average North American intake. There are no clear data on optimal sodium restriction in children. Proteinuria reduction remains a goal in virtually all glomerular diseases. The main approach is through RAS blockade. An area of controversy is whether angiotensin-converting enzyme inhibitors or angiotensin receptor blockers should be used alone, as dual therapy and/or in combination with an aldosterone antagonist. Previously, hyperkalemia and acute kidney injury outweighed benefits of dual therapy, but recent studies indicate that with careful monitoring, combination therapy can be safe.39Voskamp P.W.M. Dekker F.W. van Diepen M. et al.Effect of dual compared to no or single renin-angiotensin system blockade on risk of renal replacement therapy or death in predialysis patients: PREPARE-2 study.J Am Soc Hypertens. 2017; 11: 635-643Google Scholar Nonetheless, the benefit for dual RAS blockade in GN with high-grade proteinuria is not clear.39Voskamp P.W.M. Dekker F.W. van Diepen M. et al.Effect of dual compared to no or single renin-angiotensin system blockade on risk of renal replacement therapy or death in predialysis patients: PREPARE-2 study.J Am Soc Hypertens. 2017; 11: 635-643Google Scholar A practical approach to ameliorating risks due to RAS blockers, particularly acute kidney injury, is by providing "sick day instructions" to withhold or decrease the dose of these medications during periods when volume depletion may occur, as with vomiting or diarrhea. Aldosterone blockade reduces cardiovascular mortality in patients with heart failure and also reduces albuminuria.40Joseph J.J. Echouffo-Tcheugui J.B. Kalyani R.R. et al.Aldosterone, renin, cardiovascular events, and all-cause mortality among African Americans: the Jackson Heart Study.JACC Heart Fail. 2017; 5: 642-651Google Scholar, 41Petrykiv S.I. Laverman G.D. Persson F. et al.Pooled analysis of multiple crossover trials to optimize individual therapy response to renin-angiotensin-aldosterone system intervention.Clin J Am Soc Nephrol. 2017; 12: 1804-1813Google Scholar, 42Antlanger M. Bernhofer S. Kovarik J.J. et al.Effects of direct renin inhibition versus angiotensin II receptor blockade on angiotensin profiles in non-diabetic chronic kidney disease.Ann Med. 2017; 49: 525-533Google Scholar However, the absolute risk-benefit ratio for aldosterone blockade in GN remains unclear. The sodium-glucose transport proteins 2 (SGLT2) inhibitors may offer a new proteinuria reduction strategy. However, in a recent study, short-term treatment with the SGLT2 inhibitor dapagliflozin did not modify renal hemodynamic function or attenuate proteinuria in nondiabetic humans with focal segmental glomerulosclerosis, possibly because of downregulation of renal SGLT2 expression in focal segmental glomerulosclerosis.43Rajasekeran H. Reich H.N. Hladunewich M.A. et al.Dapagliflozin in focal segmental glomerulosclerosis: a combined human-rodent pilot study.Am J Physiol Renal Physiol. 2018; 314: F412-F422Google Scholar Several large studies are currently investigating SGLT2 inhibitors in nondiabetic CKD (e.g., The Study of Heart and Kidney Protection With Empagliflozin [EMPA-KIDNEY], NCT03594110; Effects of Dapagliflozin in Nondiabetic Patients With Proteinuria [DIAMOND], NCT03190694; A Study to Evaluate the Effect of Dapagliflozin on Renal Outcomes and Cardiovascular Mortality in Patients With Chronic Kidney Disease [Dapa-CKD], NCT03036150). The accelerated vascular disease seen in patients with CKD includes those with GN, and recent data suggest this may be worse in some glomerular diseases than others.44Markossian T. Burge N. Ling B. et al.Controversies regarding lipid management and statin use for cardiovascular risk reduction in patients with CKD.Am J Kidney Dis. 2016; 67: 965-977Google Scholar, 45Lee T. Derebail V.K. Kshirsagar A.V. et al.Patients with primary membranous nephropathy are at high risk of cardiovascular events.Kidney Int. 2016; 89: 1111-1118Google Scholar Although traditionally statins have been used to treat hyperlipidemia and are effective, target values may not be achieved, especially in the new era of very low target low-density lipoprotein levels. Novel powerful agents such as proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 inhibitors (e.g., evolocumab, alirocumab) need to be studied in the GN population.46Sabatine M.S. Giugliano R.P. Keech A.C. et al.Evolocumab and clinical outcomes in patients with cardiovascular disease.N Engl J Med. 2017; 376: 1713-1722Google Scholar Evidence that lipid-lowering therapy in children is beneficial is of poor quality but needs to be explored given their expected longevity.47Kotur-Stevuljevic J. Peco-Antic A. Spasic S. et al.Hyperlipidemia, oxidative stress, and intima media thickness in children with chronic kidney disease.Pediatr Nephrol. 2013; 28: 295-303Google Scholar In contrast to cardiovascular benefits of statins, renal benefits are not well established.48Haynes R. Lewis D. Emberson J. et al.Effects of lowering LDL cholesterol on progression of kidney disease.J Am Soc Nephrol. 2014; 25: 1825-1833Google Scholar Concerning the risk-benefit ratio of prophylactic anticoagulation in nephrotic patients, especially in those with glomerular diseases associated with thrombotic events, decision aids are available online particularly for patients with membranous nephropathy (www.med.unc.edu/gntools).49Lee T. Biddle A.K. Lionaki S. et al.Personalized prophylactic anticoagulation decision analysis in patients with membranous nephropathy.Kidney Int. 2014; 85: 1412-1420Google Scholar, 50Barbour S.J. Greenwald A. Djurdjev O. et al.Disease-specific risk of venous thromboembolic events is increased in idiopathic glomerulonephritis.Kidney Int. 2012; 81: 190-195Google Scholar Whether non-vitamin-K antagonist oral anticoagulants can be safely used has only been demonstrated above an eGFR of 30 ml/min per 1.73 m2. Effects of more severe CKD and proteinuria on non-vitamin-K antagonist oral anticoagulant metabolism and clearance require further study.51Stamellou E. Floege J. Novel oral anticoagulants in patients with chronic kidney disease and atrial fibrillation.Nephrol Dial Transplant. 2018; 33: 1683-1689Google Scholar There is a risk of infection with most of the medications used to treat the glomerular diseases, including
0

Mechanisms of SARS‐CoV‐2‐induced lung vascular disease: potential role of complement

Kurt Stenmark et al.Apr 1, 2021
The outbreak of COVID‐19 disease, caused by SARS‐CoV‐2 beta‐coronovirus, urges a focused search for the underlying mechanisms and treatment options. The lung is the major target organ of COVID‐19, wherein the primary cause of mortality is hypoxic respiratory failure, resulting from acute respiratory distress syndrome, with severe hypoxemia, often requiring assisted ventilation. While similar in some ways to acute respiratory distress syndrome secondary to other causes, lungs of some patients dying with COVID‐19 exhibit distinct features of vascular involvement, including severe endothelial injury and cell death via apoptosis and/or pyroptosis, widespread capillary inflammation, and thrombosis. Furthermore, the pulmonary pathology of COVID‐19 is characterized by focal inflammatory cell infiltration, impeding alveolar gas exchange resulting in areas of local tissue hypoxia, consistent with potential amplification of COVID‐19 pathogenicity by hypoxia. Vascular endothelial cells play essential roles in both innate and adaptive immune responses, and are considered to be “conditional innate immune cells” centrally participating in various inflammatory, immune pathologies. Activated endothelial cells produce cytokines/chemokines, dynamically recruit and activate inflammatory cells and platelets, and centrally participate in pro‐thrombotic processes (thrombotic microangiopathies). Initial reports presented pathological findings of localized direct infection of vascular endothelial cells with SARS‐CoV‐2, yet emerging evidence does not support direct infection of endothelial or other vascular wall cell and thus widespread endothelial cell dysfunction and inflammation may be better explained as secondary responses to epithelial cell infection and inflammation. Endothelial cells are also actively engaged in a cross‐talk with the complement system, the essential arm of innate immunity. Recent reports present evidence for complement deposition in SARS‐CoV‐2‐damaged lung microcirculation, further strengthening the idea that, in severe cases of COVID‐19, complement activation is an essential player, generating destructive hemorrhagic, capillaritis‐like tissue damage, clotting, and hyperinflammation. Thus, complement‐targeted therapies are actively in development. This review is intended to explore in detail these ideas.
0
Citation41
0
Save
0

The Role of Complement in Kidney Disease: Conclusions From a Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Controversies Conference

Marina Vivarelli et al.Jun 1, 2024
Uncontrolled complement activation can cause or contribute to glomerular injury in multiple kidney diseases. While complement activation plays a causal role in atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS) and C3 glomerulopathy (C3G), over the past decade a rapidly accumulating body of evidence has shown a role for complement activation in multiple other kidney diseases, including diabetic nephropathy and several glomerulonephritides. The number of available complement inhibitor therapies has also increased during the same period. In 2022 KDIGO convened a Controversies Conference, The Role of Complement in Kidney Disease, to address the expanding role of complement dysregulation in the pathophysiology, diagnosis, and management of various glomerular diseases, diabetic nephropathy, and other forms of HUS. Conference participants reviewed the evidence for complement playing a primary causal or secondary role in progression for several disease states and considered how evidence of complement involvement might inform management. Participating patients with various complement-mediated diseases and caregivers described concerns related to life planning, implications surrounding genetic testing, and the need for inclusive implementation of effective novel therapies into clinical practice. The value of biomarkers in monitoring disease course and the role of the glomerular microenvironment in complement response were examined, and key gaps in knowledge and research priorities were identified.
0
Citation4
0
Save
Load More