Usefulness of capillary electrophoresis for the diagnostics of proteinuria

Analiza białek moczu jest ważnym badaniem diagnostycznym. Określenie typu białkomoczu dostarcza cennych informacji dotyczących stanu klinicznego pacjenta. Właściwa procedura diagnostyczna w pierwszym etapie powinna zawierać wstępne rozpoznanie rodzaju białkomoczu, a następnie ocenę ilościową konkretnego markera, potwierdzającą diagnozę i stopień zaawansowania choroby. Jednym z podstawowych badań moczu jest analiza z wykorzystaniem testów paskowych. Ten półilościowy test jest niedokładny i zawodny. Jednak ze względu na brak inwazyjności badania oraz niskie koszty, testy paskowe są powszechnie stosowane. Referencyjną metodą określania typu białkomoczu jest elektroforeza SDS. Pozwala określić typ białkomoczu ze względu na jego pochodzenie (cewkowy, kłębuszkowy lub mieszany), różnicując przy tym białkomocz kłębuszkowy na nieselektywny lub selektywny. Jest jednak czasochłonna i stosunkowo droga. Pomimo pojawienia się komercyjnych testów, w których zastosowano podłoża sieciujące z dodatkiem SDS lub podłoża agarozowe i przeciwciała skierowane przeciwko konkretnym białkom, nie udało się wyeliminować podstawowych wad metody elektroforetycznej. Elektroforeza kapilarna pozwala wyeliminować wiele czasochłonnych czynności związanych ze zwykłą elektroforezą. Ogromną zaletą tej metody jest mała objętość próbek i odczynników wymagana do rozdziału, szybkość analizy oraz możliwość automatyzacji. Celem pracy jest ocena możliwości zastosowania elektroforezy kapilarnej do charakterystyki białkomoczu. W szczególności weryfikacja opisanych w piśmiennictwie procedur identyfikacji białkomoczy metodą elektroforezy kapilarnej oraz analiza trudności związanych z implementacją tej metody do rutynowej diagnostyki.Z niniejszej pracy wynika, że system rozdziału oparty na klasycznym buforze boranowym obarczony jest licznymi wadami. W pracy zoptymalizowano glukaminowy system buforowy ze zmodyfikowaną procedurą aktywacji kapilary. Adsorpcja białek do ścian kapilary jest istotnym problemem, jednak poprzez dodatki różnych związków opłaszczających kapilarę, można regulować ten proces. Badania wykazały, że pomimo licznych zalet elektroforezy kapilarnej, zastosowanie tej metody do diagnostyki białkomoczy nie jest możliwe bez uprzedniego przygotowania próbki poprzez filtrację. Przyczyną są pojawiające się na elektroforegramach liczne piki pochodzące od związków niebiałkowych, znacznie utrudniające interpretację. Proces filtracji jest jednak kosztowny i czasochłonny, co skutkuje tym, że prosty system elektroforezy kapilarnej nie nadaje się do rutynowej diagnostyki białkomoczy.

Analysis of proteinuria is important diagnostic survey. Qualification of proteinuria’s type provides valuable information about patient’s clinical condition. The correct diagnostic procedure should include initial diagnosis of proteinuria’s type in a first period, then quantitative analysis of specific marker, confirming diagnosis and severity of disease. One of the basic research of urine is the analysis using test strips. This semiquantitative test is inaccurate and unreliable. However, test strips are commonly used in routine research because of lack of invasiveness and most of all, a low cost. SDS electrophoresis is referential method of determination of proteinuria’s type. This method allows to determine the type of proteinuria in view of origin (tubular, glomerular or mixed), differentiating glomerular proteinuria on non-selective or selective. Nevertheless, it is time-consuming and relatively expensive. Despite appearance of commercial tests using SDS or antibodies against specific proteins, the primary disadvantages of electrophoretic method have not been eliminated. Capillary electrophoresis allows to eliminate many time-consuming actions connected with common electrophoresis. Huge advantages of this method are small volume of samples and reagents required to separation, velocity of analysis and possibility of automation. The aim of this work was to verify possibility of application of capillary electrophoresis to investigation of proteinuria. In particular examination of procedures of proteinuria’s identification by capillary electrophoresis described in literature and assessment of difficulties connected with implementation of this method to routine diagnostics. This study has shown, that separations performed by borate buffer system has many disadvantages. Glucamine buffer system with modified procedure of capillary activation was admitted as optimal. Adsorption of proteins into the capillary wall is substantial problem but it may be regulated by addition of different compounds coating capillary. Studies have shown that despite numerous advantages of capillary electrophoresis, application of this method to diagnostics of proteinuria is impossible without prior sample preparation by filtration. It results from numerous peaks derived from non-protein compounds, which are present on electrophoregrams and significantly differ between patients make interpretation difficult. In conclusion, direct implementation of capillary electrophoresis for assessment of proteinuria in routine clinical laboratory is controversial.