Haptoglobin as a biomarker

Abstract

Haptoglobin (Hp) is a blood plasma glycoprotein that binds free hemoglobin (Hb) and plays a critical role in tissue protection and the prevention of oxidative damage. In addition, it has a number of regulatory functions. Haptoglobin is an acute phase protein, its concentration in plasma changes in pathology, and the test for its concentration is part of normal clinical practice. Haptoglobin is a conservative protein synthesized mainly in the liver and lungs and is the subject of research as a potential biomarker of many diseases, including various forms of malignant neoplasms. Haptoglobin has several unique biophysical characteristics. Only in humans, the Hp gene is polymorphic, has three structural alleles that control the synthesis of three major phenotypes of Hp, homozygous Hp1-1 and Hp2-2, and heterozygous Hp2-1, determined by a combination of allelic variants that are inherited. Numerous studies indicate that the phenotype of haptoglobin can be used to judge the individual's predisposition to various diseases. In addition, Hp undergoes various post-translational modifications (PTMs). These are structural transformations (removal of the signal peptide, cutting of the Pre-Hp precursor molecule into two subunits, α and β, limited proteolysis of α-chains, formation of disulfide bonds, multimerization), as well as chemical modifications of α-chains and glycosylation of the β-chain. Glycosylation of the β-chain of haptoglobin at four Asn sites is the most important variable PTM that regulates the structure and function of the glycoprotein. The study of modified oligosaccharides of the Hp β-chain has become the main direction in the study of pathological processes, including malignant neoplasms. Many studies are focused on the identification of PTM and changes in the level of the α2-chain of this protein in pathology. These characteristics of Hp indicate the possibility of the existence of this protein as different proteoforms, probably with different functions. This review is devoted to the description of the structural and functional diversity of Hp and its potential use as a biomarker of various pathologies.

Evaluating the potential benefits and pitfalls of combining protein and expression quantitative trait loci in evidencing drug targets

“…However, there appeared to be a consistent set of QTL pairs which did not show concordance between pQTL and eQTL effects. By way of example, the HP gene (which encodes haptoglobin) is well-characterised and has been shown to be highly expressed in the liver and secreted to blood where its primary function of binding free haemoglobin takes place [16][17][18] . However, we found that the genetic effect on HP expression measured in liver tissue was discordant with the genetic effect on protein abundance measured in blood plasma.…”

Endothelial Microvascular Dysfunction and Its Relationship with Haptoglobin Levels in Patients with Different Phenotypes of Chronic Heart Failure

“…Известно, что развитие и прогрессирование ХСН происходит вместе с нарушением процессов регуляции МКЦ как на центральном, так и на периферическом уровне [1][2]16], что ведет к изменению перфузии тканей и активации свободнорадикальных реакций, протекающих, в том числе, при участии острофазового белка гаптоглобина, которому присущи важные биологические эффекты (связывание гемоглобина, защита клеток от токсичных радикалов, ингибирование действия оксида азота, предотвращение повреждения почек, стимуляция и поддержание ангиогенеза и иммуномодулирующий эффект) [17,18]. Предполагается, что гаптоглобин может играть заметную роль в прогрессировании ХСН, однако данные, касающиеся динамики этого биохимического показателя у больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, весьма противоречивы.…”

“…В нашем исследовании наименьшие значения гаптоглобина наблюдались у больных со сниженной ФВ ЛЖ, которая сама по себе является предиктором более неблагоприятного прогноза при ХСН [1]. Известно, что уменьшение концентрации гаптоглобина негативно сказывается на его способности реализовывать антиоксидантную и противовоспалительную функцию [1,3,18]. Это опосредовано способствует накоплению активных форм кислорода в тканях, провоцирует развитие оксидативного стресса в клетках и выделения ими «алармина» интерлейкина-6, вызывающего вазоконстрикцию и способствующего прогрессированию полиорганных проявлений ХСН [21].…”

“…CHF -chronic heart failure СНcФВ -сердечная недостаточность с сохранной фракцией выброса, СНпФВ -сердечная недостаточность с промежуточной фракцией выброса, СНнФВ -сердечная недостаточность с низкой фракцией выброса, ПМ -показатель микроциркуляции, М нутр -нутритивый компонент микроциркуляции, М шунт -шунтовой компонент микроциркуляции, σ -среднеквадратическое отклонение колебаний перфузии, Kv -коэффициент вариации, Аэ -амплитудный показатель эндотелиального частотного диапазона, Ам -амплитудный показатель миогенного частотного диапазона, Ан -амплитудный показатель нейрогенного частотного диапазона, Ад -амплитудный показатель дыхательного частотного диапазона, Ас -амплитудный показатель кардиального (сердечного) частотного диапазона Следует отметить, что при остром повреждении миокарда или декомпенсации ХСН в кровь наряду с гемоглобином попадает и миоглобин, который также высокотоксичен при нахождении в свободном состоянии в плазме крови [23]. Конкурируя с гемоглобином эритроцитов за связывание с кислородом в легких и не выполняя функцию передачи кислорода тканям, свободный миоглобин ухудшает оксигенацию тканей и приводит к развитию тканевой гипоксии, усугубляя метаболические нарушения в тканях [2,4,12,18]. Следовательно, исходно низкие концентрации гаптоглобина не могут обеспечить потребности в нем организма, что приводит к декомпенсации заболевания.…”

Prohaptoglobin inhibits the transforming growth factor-β-induced epithelial-to-mesenchymal transition in vitro by increasing Smad1/5 activation and suppressing the Smad2/3 signaling pathway in SK-Hep1 liver cancer cells

“…Haptoglobin (Hp), a scavenger of toxic hemoglobin, is a major acute phase protein [ 19 , 20 ]. The plasma Hp level is increased in infectious diseases, cardiovascular diseases, and various types of cancer including HCC, pancreatic cancer, colon cancer, and lung cancer [ 19 , 20 ]. The liver is a main site of Hp biosynthesis.…”