Caratteristiche alla baseline
Sono stati inclusi un totale di 8.218 partecipanti dello studio NHANES 2011–2018, di cui 623 sono stati classificati come affetti da DKD e 7.595 come Non-DKD. Sono state osservate differenze significative tra i gruppi DKD e Non-DKD per età, sesso, razza/etnia, stato civile, livello di istruzione, PIR, BMI, pressione sanguigna, ipertensione, consumo di alcol, abitudine al fumo, assunzione di vitamina B12 e apporto dietetico (tutti i valori di p < 0,05). Differenze significative sono state inoltre osservate per ACR, eGFR, Scr, BUN, TC e TG (Tabella 1).
Sono state osservate differenze significative tra i quartili di assunzione di vitamina B12 per livello di istruzione, ipertensione, stato di DKD e assunzione di energia. Al contrario, non sono state osservate differenze significative tra i quartili per età, stato civile, BMI, pressione arteriosa, consumo di alcol, eGFR, ACR, acido urico sierico, Scr o TG (Tabella 2).
Associazione tra vitamina B12 e DKD
L'assunzione di vitamina B12 è stata suddivisa in quartili (Q1–Q4) e i risultati delle analisi di regressione logistica multivariata sono riportati nella Tabella 3. Nel modello completamente aggiustato (Modello 3), i partecipanti appartenenti al quartile più alto di assunzione di vitamina B12 (Q4) presentavano una probabilità significativamente inferiore di DKD rispetto a quelli del quartile più basso (Q1) (OR = 0,70, IC 95%: 0,50–0,97, p = 0,034), mentre nessuna associazione significativa è stata osservata per Q2 (OR = 1,14, IC 95%: 0,85–1,53, p = 0,386) né per Q3 (OR = 0,94, IC 95%: 0,69–1,28, p = 0,684). Inoltre, la tendenza lineare nel modello completamente aggiustato non ha raggiunto la significatività statistica (p per la tendenza = 0,086), sebbene la direzione complessiva dell'associazione fosse inversa. Questi risultati suggeriscono che un'assunzione maggiore di vitamina B12, in particolare nel quartile più alto, è associata a minori probabilità di sviluppare DKD, ma i dati non supportano una relazione dose-risposta lineare stabile tra l'assunzione di vitamina B12 e la DKD.
Analisi di sottogruppo dell'associazione tra vitamina B12 e DKD
Sono state effettuate analisi per sottogruppi per verificare se l'associazione tra l'assunzione di vitamina B12 e la DKD fosse coerente tra diverse caratteristiche dei partecipanti. Nel Modello 1, i partecipanti appartenenti al quartile più alto di assunzione di vitamina B12 (Q4) presentavano probabilità significativamente minori di DKD rispetto a quelli nel Q1 sia nel sottogruppo maschile che in quello femminile (p < 0,05; Tabella 4). Le associazioni nei sottogruppi di ACR risultavano più eterogenee. Tra i partecipanti con ACR < 30 mg/g, sono state osservate associazioni significative per alcuni quartili intermedi di assunzione di vitamina B12, mentre il modello risultava attenuato dopo la stratificazione per livelli più elevati di ACR. Nessuna associazione significativa è stata osservata nei sottogruppi di eGFR.
Relazione non lineare tra vitamina B12 e DKD
L'analisi RCS completamente aggiustata ha mostrato un'associazione non lineare significativa tra l'assunzione di vitamina B12 e la DKD (Figura 2, p per non linearità = 0,037). Il modello RCS ha utilizzato quattro nodi posizionati al 5°, 35°, 65° e 95° percentile della distribuzione dell'assunzione di vitamina B12, con un valore di riferimento pari a 3,24 μg/giorno. Un'analisi successiva dei punti di rottura ha identificato due punti di rottura basati sui dati a 3,24 μg/giorno (IC 95%: 2,86–3,62) e 8,36 μg/giorno (IC 95%: 7,52–9,20), suddividendo l'assunzione di vitamina B12 in tre intervalli. Per un'assunzione di vitamina B12 < 3,24 μg/giorno, non è stata osservata alcuna associazione significativa con la DKD (OR = 1,07, p = 0,575). Nell'intervallo compreso tra 3,24 e 8,36 μg/giorno, l'assunzione di vitamina B12 è risultata inversamente associata alla DKD (OR = 0,87, p = 0,025). Per un'assunzione > 8,36 μg/giorno, non è stata osservata alcuna associazione significativa (OR = 1,00, p = 0,995) (Tabella 5). Questi risultati sono coerenti con un andamento non lineare, con un'associazione inversa significativa osservata soltanto nell'intervallo intermedio di assunzione. Per valutare la robustezza di questi risultati, sono state effettuate analisi di sensibilità utilizzando specifiche alternative del modello RCS con tre e cinque nodi. Sono stati osservati schemi di associazione generali simili, con associazioni globali statisticamente significative in tutti i Modelli 1–3 in entrambe le specifiche dei nodi, mentre i modelli a cinque nodi hanno ulteriormente supportato una relazione non lineare (Figura Supplementare 1).
Identificazione di geni candidati correlati alla vitamina B12 nella nefropatia diabetica
Nel set di dati GSE30528, abbiamo identificato 493 geni differenzialmente espressi (DEG) tra campioni di DKD e campioni normali, costituiti da 126 geni upregolati e 367 geni downregolati (|log₂FC| > 1, FDR < 0,05; Figura 3A,B, Tabella Supplementare 1). L'analisi dei percorsi KEGG ha rivelato un arricchimento significativo di questi DEG nei percorsi di interazione tra matrice extracellulare (ECM) e recettore, adesione focale, segnalazione delle integrine e regolazione del citoscheletro di actina (Figura 3C, Tabella Supplementare 2). L'analisi dell'arricchimento GO ha inoltre indicato che i DEG erano prevalentemente associati alla matrice extracellulare contenente collagene, sviluppo del glomerulo, adesione focale e sviluppo del nefrone (Figura 3D, Tabella Supplementare 2).
L'analisi dell'intersezione tra i geni differenzialmente espressi (DEG) e il set di geni associati alla vitamina B12 ha identificato 20 geni candidati sovrapposti (Figura 3E). Questi geni sono stati successivamente utilizzati per costruire una rete di interazioni proteina-proteina (PPI) mediante il database STRING, filtrando le interazioni con un punteggio di confidenza minimo pari a 0,4. La rete risultante era composta da 11 nodi e 20 archi, che rappresentavano rispettivamente le proteine e le loro interazioni (Figura 3F). Le relazioni tra i 20 geni candidati sono state ulteriormente visualizzate utilizzando GeneMANIA (Figura 3G).
Caratterizzazione esplorativa di P2RY14 come gene candidato associato alla vitamina B12 nel DKD
Sulla base dell'associazione osservata tra l'assunzione di vitamina B12 e lo stato di DKD, abbiamo successivamente cercato di identificare i principali geni correlati alla vitamina B12 coinvolti nella patogenesi della DKD mediante analisi trascrittomica. Tra i 20 geni candidati sovrapposti, abbiamo ulteriormente confrontato i loro profili di espressione in diversi dataset relativi alla DKD. Nei dataset GSE30528 e GSE30529, l'espressione di P2RY14 risultava significativamente aumentata nei campioni di DKD rispetto ai controlli normali (Figura 4A,B). P2RY14 codifica per un recettore accoppiato a proteina G ed è stato riportato come coinvolto nel chemiotassi delle cellule immunitarie, nel riarrangiamento del citoscheletro, nelle risposte infiammatorie e nello stress ossidativo28,29. Tuttavia, il suo ruolo nella DKD non è stato ancora direttamente indagato. Considerando il suo aumento costante nei diversi dataset indipendenti di DKD e la sua potenziale rilevanza biologica, P2RY14 è stato selezionato per successive analisi di convalida e funzionali. È stata quindi eseguita un'analisi della curva ROC per valutare preliminarmente la capacità discriminante di P2RY14. Nel dataset di scoperta GSE30528, l'AUC era pari a 0,923 (IC 95%: 0,807–1,000), mentre nel dataset preliminare di convalida esterna GSE30529, l'AUC era di 0,883 (IC 95%: 0,744–1,000). Nel dataset aggiuntivo di convalida GSE142025, l'AUC era di 0,663 (IC 95%: 0,478–0,847), indicando una capacità discriminante limitata (Figura 4C–E). Nel complesso, questi risultati forniscono evidenze preliminari sul potenziale valore discriminante di P2RY14, sebbene le sue prestazioni diagnostiche richiedano ulteriore convalida in coorti indipendenti più ampie.
Per esplorare le funzioni biologiche e le vie associate a P2RY14 espressione nel DKD, i campioni GSE30528 sono stati suddivisi in P2RY14-alto e P2RY14-bassi in base al livello mediano di espressione di P2RY14L'analisi di espressione differenziale è stata eseguita tra i due gruppi. Successivamente, sono state condotte analisi di arricchimento GO e KEGG per caratterizzare le funzioni biologiche e i percorsi associati all'espressione di P2RY14. L'analisi di arricchimento GO ha rivelato che P2RY14 era associato a ECM contenente collagene, sviluppo del glomerulo, costituente strutturale della matrice extracellulare e sviluppo del rene (Figura 4F, Tabella Suppletiva 3). L'analisi KEGG ha ulteriormente implicato P2RY14 nell'interazione ECM–recettore, nell'adesione focale e nelle cascate del complemento e della coagulazione (Figura 4G, Tabella Supplementare 3).
Inoltre, l'analisi GSEA ha mostrato che il percorso di segnalazione di NF-κB e il percorso di segnalazione di TNF erano significativamente arricchiti nel gruppo con espressione elevata di P2RY14 , suggerendo che un'elevata espressione di P2RY14 potrebbe essere associata alla segnalazione infiammatoria nella nefropatia diabetica (DKD) (Figura 4H, Tabella Supplementare 3).
Docking molecolare esplorativo di MC-1 con P2RY14
Cinque composti candidati associati a P2RY14 sono stati identificati mediante screening su GeneCards e DGIdb, e MC-1 è stato selezionato per un'analisi esplorativa di docking molecolare (Figura 5A). Utilizzando MC-1 come ligando e P2RY14 come recettore, l'analisi di docking ha predetto una possibile conformazione di legame di MC-1 all'interno di una tasca candidata di P2RY14, con un punteggio Vina di −6,0 kcal/mol. La conformazione predetta prevede interazioni con residui di Tyr, Lys, Asn, Asp e Glu e la formazione di sette legami a idrogeno (Figura 5B–D).
Dichiarazione sulla disponibilità dei dati
I dati utilizzati in questo studio sono disponibili pubblicamente. I dati NHANES dei cicli di indagine 2011–2018 sono disponibili presso il National Center for Health Statistics. I set di dati trascrittomici GSE30528, GSE142025 e GSE30529 sono disponibili pubblicamente nel database Gene Expression Omnibus (GEO). I risultati elaborati relativi all'espressione differenziale, all'arricchimento funzionale e all'analisi GSEA generati in questo studio sono forniti nei file supplementari.

Figura 1: Diagramma di flusso della selezione dei partecipanti per l'analisi NHANES. Il diagramma di flusso mostra i criteri di esclusione sequenziali applicati ai partecipanti ai cicli NHANES del 2011–2018 e la popolazione finale dello studio inclusa nell'analisi. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Associazione non lineare tra l'assunzione di vitamina B12 e la DNE utilizzando un modello di spline cubica limitata. La linea continua rappresenta il rapporto di probabilità stimato per la DNE in relazione all'assunzione alimentare di vitamina B12, mentre l'area ombreggiata rappresenta l'intervallo di confidenza al 95%. Il modello è stato aggiustato utilizzando i covarianti inclusi nel Modello 3. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 3: Identificazione di geni candidati correlati alla vitamina B12 nella nefropatia diabetica (DKD). (A,B) Diagramma a vulcano e mappa termica che mostrano i profili di espressione dei geni differenzialmente espressi (DEG) tra campioni di nefropatia diabetica (DKD) e campioni normali nel dataset GSE30528. (C,D) Le prime 15 vie metaboliche KEGG e termini GO arricchiti nei DEG. (E) Analisi incrociata tra DEG e geni correlati alla vitamina B12. (F) Rete di interazione proteina-proteina (PPI). (G) Rete GeneMANIA dei 20 geni correlati alla vitamina B12. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 4: Caratterizzazione esplorativa di P2RY14 come gene candidato associato alla vitamina B12 nel DKD. (A,B) Grafici a scatola (box plot) che mostrano i livelli di espressione dei geni candidati sovrapposti in campioni di DKD e controlli normali nei set di dati GSE30528 e GSE30529, rispettivamente. (C–E) Analisi delle curve ROC (receiver operating characteristic) di P2RY14 nei set di dati GSE30528, GSE30529 e GSE142025, rispettivamente. (F) Analisi dell'arricchimento Gene Ontology (GO). (G) Analisi dell'arricchimento del percorso Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). (H) GSEA dei gruppi con espressione elevata e bassa di P2RY14, che mostra l'arricchimento dei percorsi di segnalazione NF-κB e TNF in GSE30528. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 5: Analisi di screening farmaco-target e docking molecolare esplorativo di P2RY14. (A) Rete di interazione tra farmaci e target dei farmaci associati a P2RY14. (B–D) Docking molecolare di MC-1 con la proteina P2RY14. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Tabella 1: Caratteristiche di base della popolazione in studio. Vengono presentate le caratteristiche demografiche, cliniche, biochimiche e dietetiche dei partecipanti in base allo stato di DKD. Le variabili continue e categoriali sono riassunte mediante analisi pesata del campione. Cliccare qui per scaricare questa tabella.
Tabella 2: Caratteristiche di base dei partecipanti in base ai quartili di assunzione di vitamina B12. Le caratteristiche demografiche, cliniche, biochimiche e dietetiche della popolazione in studio sono presentate suddivise per quartili di assunzione alimentare di vitamina B12. Cliccare qui per scaricare questa tabella.
Tabella 3: Associazione tra l'assunzione di vitamina B12 e lo stato di DKN negli adulti statunitensi. Vengono presentati i rapporti di probabilità (OR) e gli intervalli di confidenza al 95% (IC) per l'associazione tra l'assunzione alimentare di vitamina B12 e lo stato di DKN in modelli di regressione logistica progressivamente aggiustati, con il quartile più basso di assunzione di vitamina B12 (Q1) come gruppo di riferimento. Cliccare qui per scaricare questa tabella.
Tabella 4: Associazione tra l'assunzione di vitamina B12 e lo stato di DKD nelle analisi per sottogruppi. Vengono presentati gli odds ratio (OR) e gli intervalli di confidenza al 95% (IC 95%) per la DKD nei quartili di assunzione di vitamina B12, stratificati per età, sesso, BMI, eGFR, ACR, ipertensione e sottogruppi di iperlipidemia, e aggiustati per i modelli specificati. Cliccare qui per scaricare questa tabella.
Tabella 5: Analisi di regressione lineare a tratti in tre segmenti dell'associazione tra l'assunzione di vitamina B12 e la DKD. Le associazioni tra l'assunzione alimentare di vitamina B12 e la DKD sono presentate per i tre intervalli di assunzione definiti dai due punti di rottura determinati dai dati, a 3,24 e 8,36 μg/giorno. Cliccare qui per scaricare questa tabella.
Figura supplementare 1: Analisi di sensibilità dell'associazione tra l'assunzione dietetica di vitamina B12 e DKD mediante modelli di spline cubiche restrittive. (A–C) Modelli con tre nodi. (D–F) Modelli con cinque nodi. La linea continua rappresenta l'OR stimato, l'area ombreggiata rappresenta l'IC al 95% e la linea tratteggiata indica OR = 1. I valori di p per l'associazione complessiva e la non linearità sono riportati in ciascun pannello.Cliccare qui per scaricare questo file.
Tabella supplementare 1: Geni differenzialmente espressi tra campioni di malattia renale diabetica (DKD) e campioni normali nel dataset GSE30528. I risultati dell'espressione differenziale per i geni identificati con |log₂FC| > 1 e FDR < 0,05 sono presentati insieme al set di geni correlati alla cobalamina utilizzato per lo screening dei geni candidati.Cliccare qui per scaricare il file.
Tabella Supplementare 2: Analisi di arricchimento funzionale dei geni differenzialmente espressi nella DKD. Vengono presentati i risultati dell'arricchimento Gene Ontology (GO) e Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) per i geni differenzialmente espressi identificati nel dataset GSE30528.Cliccare qui per scaricare il file.
Tabella Supplementare 3: Risultati dell'analisi di arricchimento funzionale e dell'analisi di arricchimento dei set genici associati a P2RY14 nel dataset GSE30528. Sono presentati i risultati di GO, KEGG e GSEA utilizzati per caratterizzare le funzioni biologiche e le vie associate a P2RY14.Cliccare qui per scaricare il file.