Emerging aspects of membranoproliferative glomerulonephritis

Abstract

Historically, findings on light and electron microscopy have been used to subclassify membranoproliferative glomerulonephritis (MPGN). Recent advances in understanding of the underlying pathobiology have led to a classification scheme based on immunofluorescence findings. MPGN can result from subendothelial and mesangial deposition of complement owing to dysregulation of the alternative pathway of complement. Complement-mediated MPGN includes dense deposit disease and proliferative glomerulonephritis with C3 deposits. Dysregulation of complement cascade can result from genetic mutations or development of autoantibodies to complement regulating proteins. MPGN is also a pattern of injury that results from subendothelial and mesangial deposition of immune complexes (IC). The common causes of IC-mediated MPGN include chronic infections, autoimmune diseases, and monoclonal gammopathy/dysproteinemias. This category also includes mixed cryoglobulinaemia-glomerulonephritis. Most of these cases are associated with the presence of a hepatitis C virus (HCV) infection. A number of patients with high clinical suspicion for cryoglobulinaemic vasculitis show negative results for the detection of cryoglobulins using standard methods, but are found to have detectable levels of cyoprecipitable immunoglobulins (hypocryoglobulins) using more sensitive techniques. A subset of patients with low level of circulating hypocryoglobulins can present with glomerulonephritis, often isolated, with membranoproliferative pattern MPGN. They can be negative for HCV infection detection and can have normal rheumatoid activity and complement levels. Hypocryoglobulinemic nephritis might represent a distinct entity.

Keywords: Membranoproliferative Glomerulonephritis, C3 Glomerulonephritis, Hypocryoglobulinemic Nephritis

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Introduzione

La glomerulonefrite membranoproliferativa (GNMP) rappresenta il 7-10% delle diagnosi nefrobioptiche [1]. Essa viene diagnosticata sulla base di un pattern istologico comune a un gruppo eterogeneo di malattie. Fino a circa dieci anni fa, la GNMP veniva sottoclassificata, sulla base della localizzazione dei depositi nei capillari glomerulari identificabili in microscopia elettronica, in tre tipi [2]: tipo I, la forma più comune, caratterizzata da depositi subendoteliali e mesangiali costituiti da immunoglobuline e complemento (C3 in particolare); tipo II (o malattia da depositi densi), caratterizzata da depositi elettrondensi intramembranosi, costituiti prevalentemente da complemento; tipo III, più rara, caratterizzata da depositi sia subepiteliali che subendoteliali. Questa classificazione non differenziava entità clinico-patologiche a patogenesi molto diversa. Nello specifico, le forme di tipo I e III includevano sia i casi in cui la deposizione di immunocomplessi costituiva l’elemento patogenetico fondamentale che condizioni mediate prioritariamente dal complemento. Nel 2012 la classificazione istologica della GNMP è stata rivisitata [3] mediante l’analisi immunoistochimica della natura dei depositi glomerulari, ciò che consentiva di distinguere forme da immuno-complessi (GNMP-IC) con prevalenza di depositi di IgG da forme a prevalente deposizione di C3 associate a disregolazione della via alternativa del complemento (GN-C3) (Figura 1). L’analisi in microscopia elettronica consentiva di discriminare all’interno del cluster complemento-mediato la malattia a depositi densi, osmiofili e ondulati addensati nella membrana basale.

Nella pratica clinica l’ovvia criticità dell’impiego di questo nuovo approccio classificativo risiede nella qualità della lettura dell’immunofluorescenza che richiede una consolidata esperienza del patologo.

Fig. 1: Differenze tra classificazione tradizionale e nuova classificazione.
Fig. 1: Differenze tra classificazione tradizionale e nuova classificazione.

 

Glomerulonefrite membranoproliferativa complemento-mediata

La GN-C3 è caratterizzata dalla presenza di depositi mesangiali e subendoteliali, talvolta anche subepiteliali e intramembranosi. I dati di microdissezione laser e l’analisi spettrometrica di massa dei glomeruli ottenuti da pazienti con GN-C3 ne suggeriscono una patogenesi sostenuta da un’attivazione continuativa della via alternativa del complemento. Il profilo proteomico è simile a quello dei pazienti con malattia da depositi densi a supportare l’ipotesi che la malattia da depositi densi e la GN-C3 rappresentino un continuum. A riprova, sono stati descritti casi con caratteristiche intermedie tra le due forme, con alcune anse capillari che all’esame ultrastrutturale mostrano i depositi intramembranosi tipici della malattia da depositi densi, e altri che mostrano i depositi subendoteliali e subepiteliali caratteristici della GN-C3.

Il ruolo chiave della cascata complementare e delle alterazioni dei sistemi di regolazione

La cascata del complemento ha un ruolo fondamentale nell’immunità innata [4, 5]. I fattori del complemento possono indurre una potente risposta infiammatoria che si traduce in chemiotassi dei fagociti, opsonizzazione e lisi delle cellule inglobanti i microrganismi. L’attivazione del complemento avviene attraverso la via classica, lectinica e alternativa, che convergono a formare la C3 convertasi, responsabile della scissione del C3 in C3a e C3b. Il C3b, in presenza del fattore B e del fattore D, si associa alla C3 convertasi, generando nuova C3 convertasi e amplificandone l’azione. La C3 convertasi è un punto nodale della cascata del complemento. L’associazione di C3b e C3 convertasi determina la formazione di C5 convertasi che favorisce la formazione del complesso di attacco di membrana (C5b-C9) sulle superfici cellulari con conseguente lisi cellulare. Esistono sistemi di regolazione a diversi livelli della cascata, in particolare a livello della C3 e C5 convertasi. Tali regolatori includono i fattori H e I, le proteine ​​correlate al fattore H.

La disregolazione della via alternativa può essere secondaria a mutazioni o alla presenza di autoanticorpi contro le proteine ​​​​regolatrici del complemento [6, 7]. Anche alcuni polimorfismi genetici dei fattori H, B e C3 possono associarsi a GN-C3. Nonostante i molteplici fattori di rischio genetici, la GN-C3 ha un esordio tardivo, suggerendo la necessità di ulteriori trigger per lo sviluppo della malattia. È ad esempio verosimile che a seguito di infezioni che innescano l’attivazione del sistema complementare possano venir soverchiati meccanismi di regolazione compensatoria che normalmente temperano il potenziale di iperattivazione complementare. Questa ipotesi può spiegare gli episodi ricorrenti di ematuria macroscopica associati a infezioni che si osservano in molti pazienti con MPGN. Allo stesso modo la sintesi di autoanticorpi ​​monoclonali diretti contro proteine ​​di regolazione del complemento in pazienti con gammopatia monoclonale potrebbe essere responsabile di una disregolazione della via alternativa con conseguente comparsa di MPGN.

Qualunque sia il meccanismo, la disregolazione del percorso alternativo si traduce in una iperattivazione ​​del complemento con conseguente deposizione di prodotti complementari nel mesangio e in sede subendoteliale. Con l’eccezione degli autoanticorpi monoclonali anti proteine complementari delle GNMP in corso di gammopatia monoclonale, le immunoglobuline non sono coinvolte in questo meccanismo, e nelle forme di MPGN complemento-mediate l’immunofluorescenza è negativa per immunoglobuline, ma positiva per C3 (Figura 2).

 

Glomerulonefrite membranoproliferativa da deposizione di immunocomplessi

La GNMP da deposizione di immunocomplessi può essere associata ad una infezione cronica (virale, soprattutto da virus epatitici C e B, batteriche, fungine e parassitarie), ad una malattia autoimmune (lupus eritematoso sistemico, crioglobulinemia mista e meno frequentemente sindrome di Sjögren, artrite reumatoide e connettivite mista) o paraproteinemia (soprattutto gammopatia monoclonale di significato indeterminato, linfoma a cellule B di basso grado, linfoma linfoplasmocitico, leucemia linfocitica cronica e mieloma multiplo) [8]. La deposizione di immunocomplessi costituisce il trigger per l’attivazione della via classica del complemento e per la deposizione di fattori del complemento nel mesangio e lungo le pareti dei capillari (Figura 2).

Fig.2: Fisiopatologia delle glomerulonefriti membranoproliferative (GNMP). GN: glomerulonefriti.
Fig.2: Fisiopatologia delle glomerulonefriti membranoproliferative (GNMP). GN: glomerulonefriti.

La deposizione di immunoglobuline, complemento o entrambi a livello mesangiale e subendoteliale, è responsabile di un danno acuto e una fase infiammatoria “iperplastica” (caratterizzata dalla proliferazione cellulare) e una fase riparativa “ipertrofica”, nella quale l’espansione mesangiale è condizionata dalla produzione di nuova matrice.

La nefrite ipocrioglobulinemica: varietà emergente di glomerulonefrite membranoproliferativa da deposizione di immunocomplessi crioprecipitabili  

Si è detto come le condizioni più comuni associate alla deposizione di immunoglobuline includano le infezioni croniche, alcune malattie autoimmuni, alcune gammopatie monoclonali e alcune disprotidemie. Fa parte di questo gruppo la crioglobulinemia mista, caratterizzata dalla presenza nel siero di immunocomplessi crioprecipitabili costituiti da combinazioni di IgM monoclonali e IgG policlonali (cryoglobulinemia di tipo II), o di IgG e IgM policlonali (tipo III).

La crioglobulinemia mista di tipo III è piu frequentemente associata a patologie infettive o autoimmuni. Le crioglobulinemie di tipo II, II-III, e un numero considerevole di casi di tipo III si estrinsecano clinicamente in un’entità autonoma, la crioglobulinemia mista, che presenta i caratteri di una vasculite dei piccoli vasi. Nella maggior parte dei casi è rilevabile un’infezione da HCV (anche pregressa).

In una proporzione minore di pazienti con elevato sospetto clinico per vasculite crioglobulinemica, le crioglobuline non sono determinabili coi metodi convenzionali o sono presenti in tracce minime non tipizzabili. Alcuni autori americani definiscono questa condizione “crioglobulinemia sieronegativa” perché il quadro istologico di nefrite crioglobulinemica non si associa al rilievo di crioglobuline circolanti [9]. In realtà con metodi di precipitazione in mezzo ipoionico materiale crioprecipitabile è isolabile e tipizzabile nella maggior parte dei casi. Il nostro gruppo ha definito questa condizione “ipocrioglobulinemia” [10]. Nel processo di riconoscimento di questa condizione, che ha impiegato una tecnica di precipitazione in mezzo ipoionico dei crioprecipitati sierici “minimi”, sono stati identificati 237 pazienti con criocrito < 0,5% e sospetto clinico di malattia autoimmune. Di questi 237 pazienti, solo 54 avevano una storia di infezione da HCV, 179 (71%) avevano una malattia di base accertata, mentre 68 pazienti (28,6%) non avevano alterazioni clinico-laboratoristiche orientative di una patologia specifica. Questi 68 casi sono stati definiti come affetti da “ipocrioglobulinemia idiopatica” [10]. Nella maggior parte dei casi le ipocrioglobuline sono di tipo misto policlonale, raramente si associa un’infezione HCV e i livelli di fattore reumatoide e dei componenti complementari possono essere normali. Più tipicamente si tratta di malattie oligoespresse con nefrite spesso isolata. Il pattern istopatologico è virtualmente indistinguibile da una classica glomerulonefrite crioglobulinemica, ancorché i depositi presentino all’esame in microscopia elettronica una minore strutturazione. È stato ipotizzato si possa trattare di un’entità separata (Tabella I).

Ipocrioglobulinemia

idiopatica

N=9

Crioglobuliaemia

mista

N=16

 

P

HCV+ N. (%) 2 (22) 16 (100) <0.01
Proteinuria > 3.5 g/die – N. (%) 4 (44) 12 (75) 0.12
Ematuria N. (%) 5 (55) 11 (69) 0.5
sCr> 1.5 mg/dl N. (%) 8 (88) 15 (94) 0.6
Coinvolgimento renale isolato – N. (%) 8 (88) 0 (0) <0.01
Crioglobulinaemia N. (%) Type III (trace amounts)

in 9 (100)

Type II in 16 (100) <0.05
Tabella I: Differenze clinico-laboratoristiche tra ipocrioglobulinemia idiopatica e crioglobulinemia mista.

Con l’introduzione del concetto di ipocrioglobulinemia idiopatica, i risultati di questo studio hanno ridefinito le caratteristiche cliniche e i percorsi diagnostici delle patologie da deposizione di immunocomplessi crioprecipitabili, promuovendo il riconoscimento precoce di un numero di casi altrimenti indiagnosticati. Pazienti che presentino un robusto sospetto clinico di vasculite, in particolare di quelli con glomerulonefrite a pattern membranoproliferativo, e tuttavia risultino negativi alla ricerca delle crioglobuline con tecniche standard, potrebbero richiedere indagini più approfondite anche in assenza di infezione da HCV, attività RF o segni di consumo di complemento. In questi casi la biopsia renale e un’accurata analisi in microscopia elettronica sono irrinunciabili.

 

Bibliografia

  1. Swaminathan S, Leung N, Lager DJ, et al. Changing incidence of glomerular disease in Olmsted County, Minnesota: a 30- year renal biopsy study. Clin J Am Soc Nephrol 2006;1:483-7. https://doi.org/2215/CJN.00710805.
  2. Kumar V, Abul AK, Fausto N, Aster J. Pathologic basis of disease. 8th ed. Philadelphia: Elsevier Saunders, 2010.
  3. Sethi S, Fervenza FC. Membranoproliferative glomerulonephritis–a new look at an old entity. N Engl J Med. 2012 Mar 22;366(12):1119-31. https://doi.org/10.1056/NEJMra1108178.
  4. Zipfel PF, Skerka C. Complement regulators and inhibitory proteins. Nat Rev Immunol 2009;9:729-40. https://doi.org/10.1038/nri2620.
  5. Ahmad SB, Bomback AS. C3 Glomerulopathy: Pathogenesis and Treatment. Adv Chronic Kidney Dis. 2020 Mar;27(2):104-110. https://doi.org/10.1053/j.ackd.2019.12.003.
  6. Zipfel PF, Smith RJH, Skerka C. Factor I and factor H deficiency in renal diseases: similar defects in the fluid phase have a different outcome at the surface of the glomerular basement membrane. Nephrol Dial Transplant 2009;24:385-7, https://doi.org/1093/ndt/gfn652.
  7. Kaartinen K, Safa A, Kotha S, Ratti G, Meri S. Complement dysregulation in glomerulonephritis. Semin Immunol. 2019 Oct;45:101331. https://doi.org/10.1016/j.smim.2019.101331.
  8. Fakhouri F, Le Quintrec M, Frémeaux-Bacchi V. Practical management of C3 glomerulopathy and Ig-mediated MPGN: facts and uncertainties. Kidney Int 2020; 98:1135–1148. https://doi.org/1016/j.kint.2020.05.053.
  9. Javaugue V, Valeri AM, Jaffer Sathick I, Said SM et al. The characteristics of seronegative and seropositive non-hepatitis-associated cryoglobulinemic glomerulonephritis. Kidney Int. 2022 Aug;102(2):382-394. https://doi.org/10.1016/j.kint.2022.03.030.
  10. Roccatello D, Sciascia S, Naretto C, Barreca A, Solfietti L, Battaglia L, Viziello L, Fenoglio R, Rossi D. Recognizing the new disorder “idiopathic hypocryoglobulinaemia” in patients with previously unidentified clinical conditions. Sci Rep. 2022 Sep 1;12(1):14904. https://doi.org/10.1038/s41598-022-18427-x.

Monoclonal gammopathy of renal significance and membranoproliferative glomerulonephritis: a complex relationship with promising therapeutic opportunities

Abstract

In the last few years, the increasing awareness of the complex interaction between monoclonal component and renal damage has determined not only a new classification of the associated disorders, called Monoclonal Gammopathy of Renal Significance (MGRS), but has also contributed to emphasize the importance of an early diagnosis of the renal involvement, which is often hard to detect but can evolve towards terminal uraemia; it has also pointed at the need to treat these disorders  with aggressive regimens, even if they are not strictly neoplastic.

The case described here presented urinary abnormalities and renal failure secondary to a membranoproliferative glomerulonephritis (MPGN), with intensively positive immunofluorescence (IF) for monoclonal k light chain and C3, and in the absence of a neoplastic lympho-proliferative disorder documented on bone marrow biopsy. After the final diagnosis of MGRS, the patient was treated with several cycles of a therapy including dexamethasone, cyclophosphamide and bortezomib, showing a good functional and clinical response.

 

Keywords: monoclonal gammopathy of renal significance, membranoproliferative glomerulonephritis, kidney biopsy

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Introduzione

Negli ultimi anni l’interesse scientifico verso la conoscenza delle complesse interazioni tra le componenti monoclonali e il parenchima renale risulta in continua evoluzione, con risvolti di ordine classificativo e di approccio terapeutico. Nel 2012 è stato infatti coniato dall’International Kidney and Monoclonal Gammopathy Research Group l’acronimo MGRS, ovvero “Monoclonal Gammopathy of Renal Significance”, con l’obiettivo di raggruppare un multiforme spettro di patologie renali (con interessamento di glomerulo, tubulo e/o interstizio) accomunate dal meccanismo patogenetico secondario alla paraproteina secreta da un disordine linfoproliferativo di basso grado [1]. 

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Membranoproliferative glomerulonephritis with relapsing episodes of acute kidney injury in the Schnitzler syndrome

Abstract

The Schnitzler syndrome (SS) is a rare and underdiagnosed entity that associates a chronic urticarial rash, monoclonal IgM (or sometimes IgG) gammopathy and signs and symptoms of systemic inflammation. During the past 45 years the SS has evolved from an elusive, little-known disorder to the paradigm of a late-onset auto-inflammatory acquired syndrome. Though there is no definite proof of its precise pathogenesis, it should be considered as an acquired disease involving abnormal stimulation of the innate immune system, which can be reversed by the interleukin 1 (IL-1) receptor antagonist anakinra. Here we describe the case of a 56-year-old male Caucasian patient affected by SS and hospitalized several times in our unit because of relapsing episodes of acute kidney injury. He underwent an ultrasound-guided percutaneous kidney biopsy in September 2012, which showed the histologic picture of type I membranoproliferative glomerulonephritis. He has undergone conventional therapies, including nonsteroidal anti-inflammatory drugs, steroids and immunosuppressive drugs; more recently, the IL-1 receptor antagonist anakinra has been prescribed, with striking clinical improvement. Although the literature regarding kidney involvement in the SS is lacking, it can however be so severe, as in the case reported here, to lead us to recommend the systematic search of nephropathy markers in the SS.

 

Keywords: Acute kidney injury, auto-inflammatory diseases, chronic urticarial rash, membranoproliferative glomerulonephritis, monoclonal IgM gammopathy, Schnitzler syndrome

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Introduzione        

Molte malattie sistemiche colpiscono il rene e la pelle, ivi inclusi disordini immunologici e infiammatori relativamente comuni (ad esempio lupus eritematoso sistemico, sclerodermia, crioglobulinemia, porpora di Henoch-Schönlein, poliangioite microscopica e malattia ateroembolica) e rare condizioni ereditarie, come la malattia di Fabry [1]. 

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