LABORATORIO DE URGENCIAS

Legumain Sérica - Posible Biomarcador de Neumonía Adquirida en la Comunidad.

Estudio de cohorte prospectivo.

Xian-Ling Meng, Kai-Shu Ma, Kai-Xin Qu, Zhen-Yu Cheng, Lin Fu, Yi-Qing Qu
Department of Pulmonary and Critical Care Medicine, Qilu Hospital of Shandong University, Jinan, China.
Department of Respiratory and Critical Care Medicine, Funan County People’s Hospital, Fuyang, China. Department of Respiratory and Critical Care Medicine, Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei, China.
Institute of Respiratory Diseases, Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei,China.
Center for Big Data and Population Health of IHM, The Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei, Anhui, 230601, China.

International J. of Medical Sciences, 2025; 22(5): 1072-1080. doi: 10.7150/ijms.106118

La neumonía es un tipo de enfermedad respiratoria aguda que afecta el árbol bronquial distal y los alvéolos de los pulmones en humanos. La neumonía se ha convertido en un factor significativo que influye en la morbilidad y la mortalidad en todo el mundo [1]. Las categorías frecuentes de neumonía incluyen la neumonía adquirida en la comunidad (NAC), que ocurre principalmente fuera de los entornos hospitalarios y es causada por microorganismos, y la neumonía adquirida en el hospital, que ocurre más de 48 horas después de la hospitalización [2-3]. La NAC es una enfermedad potencialmente mortal que se acompaña de inflamación aguda en el parénquima pulmonar [4]. Se estima que hay más de 5 millones de pacientes con neumonía en Estados Unidos y que uno de cada cinco pacientes necesita ser hospitalizado. Aproximadamente 60000 personas mueren de neumonía o influenza cada año en todo el mundo [5]. Además, los niños y los ancianos tienen un alto riesgo de NAC [6]. Un estudio epidemiológico reveló que la tasa de incidencia en adultos en Estados Unidos es de 5.16~6.11‰. Sin embargo, la tasa puede ser tan alta como 12 a 18‰ en niños menores de 4 años y 20‰ en individuos mayores de 60 años [7]. Entre estos grupos en riesgo, los casos parciales pueden progresar a NAC grave y dificultad respiratoria aguda grave, incluso resultando en la muerte [8]. La legumaína pertenece a la familia C13 de cisteína proteasas e hidroliza específicamente enlaces asparaginilo [9]. En mamíferos, la legumaína fue identificada por primera vez en cerdos como una glicoproteína. La legumaína de mamíferos se localiza principalmente en cromosomas y se expresa altamente en múltiples órganos [10, 11]. Bajo condiciones normales, la prolegumaína de 433 aminoácidos se sintetiza a zimógenos inactivos e inhibe la proteólisis del sustrato. La prolegumaína es posteriormente transferida desde el aparato de Golgi a los compartimentos endolisosomales. Finalmente, la prolegumaína es escindida a la legumaína activa en los lisosomas [12]. Investigaciones previas han demostrado que la legumain participa en la degradación de la matriz extracelular, la proliferación celular, la angiogénesis y otros procesos fisiológicos [13, 14]. Además, la deficiencia de legumain alivia la lesión tubular aguda en ratones al inhibir la ferroptosis [15]. Por el contrario, la deficiencia de legumain inhibe la eferocitosis de los macrófagos y provoca la muerte de los cardiomiocitos [16]. Además, cada vez hay más evidencia que indica que la legumain está implicada en numerosas enfermedades pulmonares. Un experimento con animales sugirió que el aumento de legumain promueve la hipertensión arterial pulmonar en ratones al agravar la deposición de colágeno [17].
Además, la concentración plasmática de legumain aumenta en individuos con infección por SARS-CoV-2 [18].
Además, la expresión de legumain está sobreexpresada en los pulmones de ratones con fibrosis pulmonar inducida por bleomicina [19], y la leguminosa puede promover la fibrogénesis mediante la activación del factor de crecimiento transformante β1 y el aumento de la síntesis de la matriz extracelular [20]. Sin embargo, la relación entre la leguminosa y la NAC no está clara. Debido a las importantes funciones de la legumain en diversas enfermedades, este estudio buscó analizar la relación entre la legumain sérica y la gravedad y el pronóstico en pacientes con NAC. Se diseñó y llevó a cabo un estudio de cohorte prospectivo. Se seleccionaron y reclutaron pacientes elegibles con NAC en hospitales. Se recopilaron muestras biológicas e información básica. Se midió  legumain sérica en pacientes con NAC y la relación entre la legumain sérica  y pacientes con NAC con diversos modelos estadísticos. Nuestra investigación proporcionó inicialmente pistas importantes sobre el papel de la leguminosa en pacientes con NAC.

MATERIALES Y MÉTODOS

Todos los pacientes con NAC se reclutaron en dos hospitales: el Segundo Hospital Afiliado de la Universidad Médica de Anhui y el Hospital Popular del Condado de Funan.
Todos los pacientes fueron diagnosticados y cumplieron con el criterio diagnóstico de NAC [21]. En resumen, todos los casos se produjeron en la comunidad y presentaron características clínicas evidentes de neumonía con diagnósticos torácicos específicos.
Con estudios previos de nuestro grupo, establecimos criterios de inclusión y exclusión [22-25]. Para descartar a los pacientes con enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), todos los sujetos incluidos se sometieron a pruebas de ácido nucleico y se seleccionaron los pacientes con resultados negativos.
Asimismo, se excluyeron otras infecciones concurrentes.
Tras la hospitalización, se extrajo sangre periférica en ayunas a los pacientes con NAC antes de la intervención o el tratamiento.
Se obtuvieron datos básicos, como características demográficas y datos de la exploración física e información de la radiografía de tórax. El grado de la enfermedad se evaluó mediante el sistema de puntuación, que consistió principalmente en las puntuaciones CURB-65, PSI, SMART-COP y APACHE II.
Ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA)
Las muestras de suero se centrifugaron, se separaron y posteriormente se almacenaron en un ultracongelador hasta el momento de realizar los ensayos.
Los kits ELISA de legumain humanas (CSB-EL012903HU, https://www.cusabio.com/) se adquirieron en CUSABIO (Wuhan, China).
El nivel de legumain séricas se determinó mediante ELISA según las instrucciones del fabricante.
Análisis estadístico
En el presente estudio, todos los datos se analizaron mediante el programa SPSS y GraphPad Prism. Los datos de enumeración se presentan como frecuencias. Además, los datos de medición se expresan como medias o medianas. Las diferencias en los datos de medición se exploraron mediante ANOVA o pruebas no paramétricas con corrección de Bonferroni.
Las diferencias en la información de enumeración se evaluaron mediante la prueba χ². Las correlaciones entre dos indicadores se analizaron con el coeficiente de correlación de rangos de Spearman. Las relaciones entre la concentración sérica de legumain y la puntuación de gravedad se evaluaron mediante un modelo de regresión lineal. Además, los pacientes con NAC se asignaron a tres subgrupos en función de las concentraciones séricas de legumain: tercil (T) 1, legumain sérica 2,05 ng/mL. Por lo tanto, la asociación de la legumain sérica con los resultados pronósticos se evaluó mediante un modelo de regresión logística. La eficiencia predictiva de los diferentes parámetros se determinó mediante curvas ROC (curvas de curvas ROC). Los valores de p < 0,05 se consideraron significativamente diferentes. RESULTADOS
Información básica
Se incluyeron los 293 pacientes con NAC, Hubo 49 (50,0%) varones en los grupos T1 y T2, y 50 (51,5%) varones en el grupo T3.
La incidencia de hipertensión e infarto cerebral fue elevada en los pacientes con NAC con concentraciones elevadas de legumains circulantes.
No se observaron diferencias en el tabaquismo, la diabetes mellitus, la enfermedad coronaria ni la bronquitis entre los tres subgrupos. No se observaron diferencias en los leucocitos (GB), neutrófilos, linfocitos, monocitos, alanina aminotransferasa (ALT), aspartato aminotransferasa (AST), ácido úrico, creatincinasa, isoenzima de la creatincinasa, troponina cardíaca I ni lactato deshidrogenasa entre los pacientes con NAC con diferentes concentraciones de legumain sérica. Sin embargo, se detectaron diferencias significativas en los niveles de plaquetas, nitrógeno ureico, creatinina, mioglobina, procalcitonina, dímero D, proteína C reactiva (PCR) e interleucina-6 (IL-6) en los tres subgrupos.
Concentración de legumain sérica en pacientes con NAC
Se detectó la concentración de legumain sérica. Esta aumentó gradualmente de acuerdo con la puntuación CURB-65. Además, se comparó la concentración de legumain sérica con diferentes puntuaciones del PSI. La concentración de legumain sérica fue menor en los pacientes de Grado Ⅰ y mayor en los de Grado Ⅴ. Según la puntuación SMART-COP, la expresión de legumain aumentó con el aumento de la gravedad.
Además, la tendencia creciente de la concentración sérica de legumains fue similar a la de la puntuación APACHE II.
Fue similar a la de la puntuación APACHE II.
Relación entre la concentración sérica de legumains y las características clínicas en pacientes con NAC
Se observaron diferencias evidentes en la presión arterial sistólica, el recuento plaquetario, el nitrógeno ureico, la creatinina, la mioglobina, el dímero D, la procalcitonina, la PCR y la IL-6 en los tres grupos de pacientes con NAC.
Posteriormente, se evaluó la relación entre la concentración sérica de legumains y las características clínicas mediante el coeficiente de correlación de Spearman. La concentración sérica de legumains se asoció positivamente con la presión sistólica (R = 0,200; P = 0,001), el nitrógeno ureico (R = 0,280; P = 0,001), la creatinina (R = 0,183; P = 0,002), la mioglobina (R = 0,236; P = 0,025), el dímero D (R = 0,224; P < 0,001), la procalcitonina (R = 0,148; P = 0,028), la PCR (R = 0,254; P = 0,017) y la IL-6 (R = 0,242; P = 0,002).
Correlaciones de la legumain sérica con las puntuaciones de gravedad en pacientes con NAC.
Un modelo de regresión lineal multivariante reveló que cada aumento de 1 ng/mL en la concentración sérica de legumains se asoció con una elevación de 0,059 (IC del 95 %: 0,007~0,111) en la puntuación CURB-65, 8,504 (IC del 95 %: 7,426~9,581) en la puntuación PSI, 0,770 (IC del 95 %: 0,659~0,882) en la puntuación SMART-COP y 0,350 (IC del 95 %: 0,122~0,578) en la puntuación APACHE II.
Correlaciones de la legumain sérica con los resultados pronósticos en pacientes con NAC
La concentración sérica de legumain al ingreso aumentó drásticamente en los pacientes sometidos a ventilación mecánica, que recibían agentes vasoactivos, que ingresaron en la UCI y que fallecieron durante la hospitalización (Figura 3). Posteriormente, se evaluaron las relaciones entre la concentración sérica de legumain y los resultados pronósticos. La prueba χ² sugirió que el número de pacientes con mal pronóstico aumentó con el aumento de la concentración sérica de legumain.
El análisis de regresión logística multivariante reveló que los riesgos relativos (RR) de ventilación mecánica, uso de agentes vasoactivos e ingreso en UCI se relacionaron positivamente con la concentración de legumain sérica en pacientes con NAC al ingreso.
Eficiencia predictiva de la legumain sérica para el pronóstico en pacientes con NAC
La eficiencia predictiva para los resultados pronósticos se evaluó mediante curvas ROC. Las áreas bajo la curva ROC para ventilación mecánica fueron las siguientes: CURB-65, 0,812; PSI, 0,816; APACHE II, 0,892; SMART-COP, 0,820; legumain sérica, 0,844; IL-6, 0,734; y PCR, 0,610 (Figura 4A). Además, la capacidad predictiva de los agentes vasoactivos fue la siguiente: CURB-65, 0,677; PSI, 0,640; APACHE II, 0,691; SMART-COP, 0,660; legumains séricas, 0,671; IL-6, 0,652; y PCR, 0,614 (Figura 4B). Además, la predictibilidad para el ingreso en UCI fue la siguiente: CURB-65, 0,797; PSI, 0,919; APACHE II, 0,845; SMART-COP, 0,762; legumains séricas, 0,839; IL-6, 0,685; y PCR, 0,577. Finalmente, la capacidad para predecir la muerte fue la siguiente: CURB-65, 0,862; PSI, 0,838; APACHE II, 0,890; SMART-COP, 0,788; legumains séricas, 0,799; IL-6, 0,685; y PCR, 0,621. Análisis posteriores no revelaron diferencias en la capacidad de la legumain circulatoria para predecir el pronóstico de pacientes con NAC según la puntuación de gravedad.

DISCUSIÓN

En este estudio, analizamos primero la relación entre la legumain circulante y NAC, y revelamos que la concentración sérica de legumain fue significativamente mayor en pacientes graves que en pacientes leves. La concentración de legumain circulante se asoció positivamente con las puntuaciones de gravedad. La concentración de legumain circulante al ingreso aumentó en pacientes con mal pronóstico durante la hospitalización.
Un nivel elevado de legumain circulante al ingreso aumentó el riesgo de mal pronóstico en los hospitales. La eficiencia predictiva de la legumain circulante para resultados de mal pronóstico fue similar a la de las puntuaciones de gravedad.
La legumain, cisteína proteasa endolisosomal, se halló inicialmente en el frijol común [10]. Hay más evidencia que sugiere: legumain se expresa abundantemente en diferentes tipos de órganos humanos, como riñón, testículos, placenta, corazón e intestino medio [26-29].
Investigadores informaron que la legumain también se expresa en gran medida en los tejidos pulmonares [17-19].
Un número creciente de estudios ha sugerido que la legumain está implicada en diversas enfermedades inflamatorias, como aterosclerosis, pancreatitis y enfermedad de Alzheimer [30-32].
La NAC es una enfermedad inflamatoria pulmonar que se caracteriza por un aumento de los niveles de citocinas inflamatorias. Creemos que la legumain podría desempeñar un papel parcial en la NAC. La investigación actual sugirió que la concentración de legumain fue mayor en pacientes graves que en pacientes leves.
El modelo de regresión lineal reveló claramente que la expresión de legumain se relacionó positivamente con las puntuaciones CURB-65, PSI, SMART-COP y APACHE II.
Además, se encontraron correlaciones obvias entre la legumain sérica y los parámetros clínicos, incluidos los indicadores de la función renal y las citocinas inflamatorias. Estos hallazgos concordaron con estudios previos [33, 34].
En conjunto, estos datos sugieren firmemente que la legumain podría estar implicada en la fisiopatología de la NAC.
Esta investigación sugirió que la legumain podría utilizarse para el diagnóstico de pacientes con NAC.
Investigaciones ha revelado que el nivel de expresión de legumain se relaciona con el pronóstico en muchas enfermedades.  Investigaciones han revelado que la expresión de legumain se relaciona positivamente con el riesgo de metástasis a distancia en pacientes con cáncer gástrico [35].
Un alto nivel de legumain aumenta el grado de malignidad en tumores malignos de ovario humanos [36].
Un aumento de legumain se relaciona con el comportamiento maligno del melanoma uveal [37].
Consideramos que la concentración sérica de legumain podría utilizarse como un indicador pronóstico negativo para la NAC.
Observamos que la concentración sérica de legumain elevada en pacientes con NAC fue mal pronóstico durante la hospitalización. Los niveles séricos más altos de legumain se asocian con un mal pronóstico durante la hospitalización.
La capacidad de la concentración sérica de legumain para predecir un mal pronóstico fue similar a la del índice de gravedad.
Se comparó las eficiencias predictivas para el mal pronóstico de legumain sérica y las citocinas inflamatorias. Los resultados sugirieron que la capacidad de la legumain sérica para predecir un mal pronóstico era mayor que la de las citocinas inflamatorias.
Por lo tanto, estos datos sugieren que la concentración sérica de legumain podría ser un mejor factor pronóstico para la progresión adversa de la NAC.
La legumain sérica es un biomarcador sérico fácil de medir y resultados rápidos.
Si bien las puntuaciones de gravedad de la NAC ofrecen grandes ventajas y potencial para estimar la gravedad y el pronóstico en pacientes con NAC, estas puntuaciones requieren evaluar muchos índices, por ende mucho más tiempo para obtener información, lo cual implica demoras de consideración. Conclusión: es más fácil determinar la concentración sérica de legumain que determinar la puntuación de gravedad de la NAC.
El poder predictivo de legumain sérica para pronóstico desfavorable es mayor que el de los indicadores sanguíneos rutinarios comunes y las citocinas inflamatorias.
Además los pacientes con NAC con niveles más altos de legumain sérica al ingreso indican mayor riesgo de ventilación mecánica, uso de agentes vasoactivos e ingreso en UCI durante la hospitalización. Los hallazgos sugieren que los médicos deben prestar más atención a aquellos casos que puedan tener un pronóstico desfavorable en el futuro para así implementar tratamiento oportuno y dinámico de asistencia respiratoria e intervención farmacológica, para reducir el riesgo de mortalidad.
Este método puede ser dinámico y útil para medir el nivel de legumain sérica en pacientes con NAC. La investigación actual ya no es un estudio observacional, si la detección de legumain sérica se va a aplicar en la práctica clínica cotidiana,es incierto, aún queda un camino por recorrer. En primer lugar, revelamos la relación entre la expresión de legumain sérica y la NAC.
Debemos reconocer varias limitaciones en esta investigación.
- En primer lugar, todos los participantes procedían de dos hospitales y el tamaño de la muestra fue relativamente pequeño. Estos defectos pueden provocar sesgos o una sobreestimación general de las asociaciones.
Por lo tanto, se necesita una investigación multicéntrica con un tamaño de muestra mayor en el futuro.
- En segundo lugar, solo se midió la legumain circulante. No se pueden obtener muestras de tejido pulmonar ni de líquido de lavado broncoalveolar de pacientes con NAC. La expresión local de legumain no se puede medir en tejido pulmonar ni en líquido de lavado broncoalveolar.
- En tercer lugar, la presente investigación fue solo un estudio observacional y el mecanismo de elevación de la legumain  en pacientes con NAC aún no se ha esclarecido. Estudios previos han indicado que la ferroptosis ocurre durante la progresión de la neumonía [38, 39]. La expresión de legumaína aumenta en la lesión renal aguda, y el aumento de su expresión puede agravar la degradación de GPX4 y provocar ferroptosis durante la lesión renal aguda [15]. La legumaín se sobreexpresa en los macrófagos en enfermedades inflamatorias. Los macrófagos proinflamatorios se activan en el tejido pulmonar de pacientes con neumonía viral y secretan legumaína [40, 41]. Por lo tanto, nuestra hipótesis es que la ferroptosis y la activación de macrófagos, u otros procesos fisiológicos, podrían estar involucrados en la progresión de la NAC y mediar el aumento de legumaín.
Estudios in vivo e in vitro podrían ayudar a esclarecer el mecanismo de regulación positiva de legumaína en pacientes con NAC.

CONCLUSIÓN

Este estudio es el primero en explorar la relación entre la concentración sérica de legumain y la NAC, así como la importancia clínica de dicha concentración, basándose en un estudio de cohorte prospectivo.
Este estudio reveló que la concentración sérica de legumains está elevada en pacientes graves.
La concentración sérica de legumain presenta una fuerte relación positiva con la gravedad y el pronóstico adverso, lo que sugiere que la legumain podría estar implicada en los procesos fisiopatológicos de la NAC. Por lo tanto, un aumento de la concentración sérica de legumains es un factor desfavorable para la gravedad y el pronóstico, y puede orientar las decisiones clínicas en pacientes con NAC. La concentración sérica de legumains podría utilizarse como posible biomarcador y objetivo molecular para el tratamiento de la NAC en la práctica clínica.

NOTA: Esta es una parte sustancial del texto del trabajo. Las tablas y figuras se pueden encontrar en la revista mencionada al comienzo del presente.

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