Журнал «Внутренняя медицина» 6(6) 2007

Одними из основополагающих факторов прогрессирования почечного фиброза, независимо от этиологии заболевания, являются протеинурия и окислительный стресс [5, 29, 44]. Вместе с тем в нескольких независимых локальных исследованиях было установлено, что у 15–20 % больных сахарным диабетом (СД) 2-го типа, достигающих терминальной стадии хронической почечной недостаточности (ХПН), протеинурия отсутствовала, а наличие сморщивания почек трактовалось как ишемическая нефропатия [37, 44]. До недавнего времени полагали также, что гломерулярные и тубулоинтерстициальные процессы сморщивания обусловлены в основном взаимодействием между проникающими воспалительными и резидентными почечными клетками, приводящим к замене паренхимы внеклеточным коллагеновым матриксом [12, 15, 47, 49]. В настоящее время установлены новые аспекты реакции почек на повреждение — доказана способность гломерулярных и канальцевых клеток к фенотипическим изменениям в процессе ремоделирования. В ответ на повреждение гломерулярные и канальцевые эпителиоциты регрессируют до примитивно-зародышевого мезенхимального фенотипа путем эпителиально-мезенхимальной трансформации (ЭМТ), и этот обратный эмбриогенез — ключевой шаг в заживлении и/или сморщивании почек [25]. Феномен, подобный физиологической ЭМТ, встречается при некоторых видах рака. Опухоли эпителиального происхождения при злокачественном развитии используют врожденную пластичность эпителиоцитов и способность к ЭМТ, которая приводит к увеличению инвазивности и метастатического потенциала [26]. Ключом к поддержанию идентичности эпителиоцита является экспрессия E-кадгерина — белка, который требуется для плотной межклеточной спайки вдоль боковых поверхностей смежных эпителиоцитов. Потеря функционального E-кадгерина — критическое событие в ЭМТ [24]. О том, какое значение придается ЭМТ в клинике внутренних болезней в настоящее время, говорит тот факт, что уже 6 лет существует ассоциация ученых по изучению ЭМТ — The EMT International Association (TEMTIA). Проведены 3 международные конференции по ЭМТ, последняя из которых была совсем недавно, в сентябре 2007 года, в г. Кракове (Польша). Имеются также данные, что в дополнение к реконструкции собственных почечных клеток ремоделирование почек у здоровых людей и при развитии болезни включает миграцию стволовых гематопоэтических клеток-предшественников в почки. Полагают, что эти клетки принимают различный гломерулярный и канальцевый эпителиальный фенотип, однако эта гипотеза еще требует своего подтверждения [1, 33]. Вместе с тем развитию фиброза почек способствует гемодинамическая дисфункция, связанная с гломерулярной артериальной гипертензией и гиперфильтрацией [6, 51]. Эти процессы неизменно сопровождаются разобщением NO-синтаз, значительной инфильтрацией паренхимы почек лейкоцитами, состоящими из макрофагов и Т-лимфоцитов, повышением содержания ингибитора активатора плазминогена 1 (PAI-1) с последующим апоптозом канальцевых эпителиоцитов и деструкцией перитубулярных капилляров [16, 17, 42, 55]. Однако до какой степени процессы, ответственные за прогрессирующий фиброз, связаны с наличием нарушений в системе оксида азота и изменением кровотока в почках, еще не ясно. В связи с этим целью данной работы явился анализ результатов обследования 350 больных СД 2-типа, находившихся на лечении в отделе нефрологии Института терапии, а также их интерпретация с учетом последних результатов исследований в области клеточной биологии.

Все больные были разделены на 2 основные группы: I группа — 322 больных с СД, хронической болезнью почек (ХБП) I–IV ст.; II группа — 28 больных с СД, ХБП III–IV ст. без наличия белка в моче и альбуминурии в анамнезе. Группу сравнения составили 125 больных с гипертонической болезнью (ГБ) аналогичного пола и возраста. Контрольную группу составили 20 здоровых лиц, все группы были сопоставимы по возрасту и полу. При установлении диагноза ХБП пользовались классификацией, принятой на II Национальном съезде нефрологов Украины (2005), диагноз ГБ устанавливали в соответствии с рекомендациями Украинской ассоциации кардиологов (2004). В плазме крови исследовали концентрацию PAI-1 методом иммуноферментного анализа с использованием иммуноферментной тест-системы Biopool Tint Elise (Trinity Biotech, США). О метаболизме оксида азота судили по содержанию L-аргинина, асимметричного диметиларгинина (АДМА) [53], стабильных метаболитов NO: S-нитрозотиола [30], NO-синтаз (iNOS и eNOS); (NO₂ + NO₃) [7]. Активность процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) определяли по концентрации малонового диальдегида в сыворотке крови, состояние антиоксидантной системы оценивали по концентрации SH-гpyпп, активности супероксиддисмутазы (СОД), глутатионпероксидазы (ГПО) [9, 10] и каталазы [19]. Содержание рецепторов адгезивных молекул ІСAM (CD-54), VCAM (CD-106) и E-селектина на поверхности клеток определяли с помощью моноклональных антител в соответствии с инструкцией фирмы-изготовителя (eBioscience). Спонтанную адгезию нейтрофилов изучали спектрофотометрическим методом [2], ФМЛФ-активированную (N-Formyl-Met-Leu-Phe) агрегацию нейтрофилов определяли по изменению световой трансмиссии [48]. Функциональный резерв почек (ФРП) определяли по оригинальной методике путем внутривенного введения набора аминокислот [4].

При анализе результатов обследования больных диабетической нефропатией (ДН) было установлено, что у 21 % пациентов со скоростью клубочковой фильтрации (СКФ) менее 60 мл/мин потеря белка с мочой отсутствовала и при поступлении больных в стационар, и по данным анамнеза. Нормоальбуминурия наиболее часто определялась у пожилых женщин. Эти данные согласуются с результатами R.J. Maclsaac и соавт. [43], которые показали высокую распространенность неальбуминурической хронической болезни почек со СКФ < 60 мл/мин на 1,73 м² при диабете 2-го типа. Даже когда авторы исключили пациентов, принимавших ингибиторы ренин-ангиотензиновой системы (которые могли уменьшить потери белка с мочой), распространенность нормоальбуминурии у этих больных все еще составляла 23 %. Если не принимать во внимание начальные стадии диабетической нефропатии по С.Е. Mogensen (2003), когда потеря белка с мочой еще отсутствует, то для ДН характерным признаком является именно альбуминурия. Возникает вопрос: что привело к ХПН, если такой мощный стимулятор развития нефросклероза отсутствовал? По-видимому, работают другие или дополняющие патологические механизмы, которые при диабете вызывают преждевременное старение почечной сосудистой сети и ухудшение функции почек в связи с интерстициальным фиброзом, без выраженной гломерулярной патологии. Молекулярные механизмы, которые переводят механическое воздействие при гиперфильтрации в повреждение тканей почек, еще не совсем ясны. Полагают, что главными фиброгенными факторами являются трансформирующий фактор роста β (TGF-β), ангиотензин II и РАI-1 [21, 23, 42]. В наших предыдущих исследованиях было показано, что у больных ДН на ранних стадиях заболевания отмечается повышение содержания урокиназы в плазме крови, сопровождающееся повышением миграции моноцитов в ответ на ее воздействие [3]. Анализ результатов исследований, проведенных нами в дальнейшем, показал зависимость содержания профиброзных и антифиброзных факторов от скорости клубочковой фильтрации у больных СД: уменьшение компенсаторной способности почек сопровождается увеличением активности систем, принимающих участие в отложении внеклеточного матрикса (рис. 1). Ухудшение функции почек сопровождается повышением содержания PAI-1, но в отличие от содержания S-нитрозотиола количество PAI-1 вместе с АДМА продолжает увеличиваться в прямой зависимости от уровня снижения клубочковой фильтрации. Ранее полагали, что PAI-1 играет основную роль в развитии фиброза в почках путем воздействия на содержание плазмина. Наши данные свидетельствуют о том, что участие PAI-1 в развитии ХБП может быть опосредовано и другими путями, независимыми от плазминоген-плазминовой системы, и заключается в cтимуляции клеток, принимающих участие в развитии фиброза, в частности моноцитов [28].

Ранее нами было показано, что повышение содержания адгезивных молекул и усиление агрегационных свойств нейтрофилов и моноцитов отмечается при альбуминурии и постпрандиальной гликемии [12, 13], однако на этот процесс может влиять также имеющаяся у больных ДН гиперфильтрация. G. Gruden et al. [31] показали, что растяжение мезангиальных клеток — имитирование in vitro гломерулярной капиллярной артериальной гипертензии — значительно усиливало хемоаттрактантную активность моноцитов и экспрессию МСР-l. Состояние хронической гиперфильтрации, выявленное у наших больных при определении ФРП, сопровождалось увеличением экспрессии адгезивных молекул по сравнению с контролем. Особо значительные изменения отмечены после проведения острой белковой нагрузки: у больных I группы отмечается увеличение экспрессии ICAM на 43 % (р < 0,05); экспрессии VCAM — на 62 % (р < 0,05), экспрессии L-селектина — на 40 % (р < 0,05).

У больных диабетической нефропатией II группы истощение ФРП сопровождалось при острой белковой нагрузке увеличением экспрессии ICAM на 82 % (р < 0,01), экспрессии VCAM — на 76 % (р < 0,05), экспрессии L-селектина — на 79 % (р < 0,05). Мы не проводили пункционную биопсию у этих больных, поэтому не можем с уверенностью сказать, какие межклеточные процессы приводили к развитию фиброза у них, но полученные данные свидетельствуют в пользу того, что механический стресс при гиперфильтрации может приводить к ХПН и без выраженной протеинурии, путем усиления миграционной способности макрофагов и увеличения выработки PAI-1.

У всех обследованных больных отмечались также нарушения липидного обмена различной степени выраженности. Так, при исследовании показателей про- и антиоксидантного статуса крови установлено, что содержание МДА было увеличено при ДН у больных I группы на 31,2 % (р < 0,05), наиболее выраженные изменения были отмечены при ХБП III–IV ст. — на 69,2 % (р < 0,001) по сравнению с контрольной группой. Активность антиоксидантной системы была угнетена во всех группах больных: активность СОД, обеспечивающей инактивацию супероксидного анион-радикала, была снижена на 29,2 % в I группе (р < 0,05), на 33,2 % во II группе (р < 0,01) по сравнению с контрольной группой. Активность ГПО, восстанавливающей различные органические пероксиды, включая S-нитрозотиолы, у больных всех групп была снижена по сравнению с контролем на 19,3 %, р < 0,05.

У больных всех групп наблюдали значительное снижение уровня субстрата NO-синтаз — L-аргинина по сравнению с контролем: в 1,4 раза у больных ДН I группы и в 1,6 раза у больных II группы (р < 0,01). Вероятно, что следствием ограничения доступности субстрата для NO-синтаз является обнаруженное нами снижение уровня маркера эндогенного синтеза NО — нитрита: на 23,1 % при ДН (р < 0,05) по сравнению с контрольной группой. При исследовании уровня общего NO отмечено снижение показателя у больных с ДН на 27,1 % (р < 0,05). Снижение содержания NO₂, а также (NO₂+ NO₃) сопровождалось некоторым повышением уровня S-нитрозотиола у больных с ХБП I–II ст. по сравнению с контрольной группой (р < 0,1), что предполагает возможность буферного накопления синтезированного NО в нитрозотиолах. Установлена обратная зависимость между плазменными уровнями S-нитрозотиола и активностью ГПО в крови (r = –0,58, р < 0,05). Повышение плазменных концентраций S-нитрозотиола на начальных этапах ХБП свидетельствует о наличии в циркулирующей крови метаболитов NО, имеющих потенциальную биологическую активность, и, таким образом, позволяет предположить отсутствие выраженного дефицита синтеза NO у этих больных. S-нитрозотиолы рассматривают как физиологическое депо NO, они являются мощным сосудорасширяющим средством, однако ввиду низких уровней активности ГПО в плазме у пациентов с ХБП сосудорасширяющий потенциал S-нитрозотиолов снижен [14]. Так, уровень общего NO у больных с ГБ был снижен на 12,8 % по сравнению с контролем, а у больных ДН отмечено уменьшение этого показателя на 27,1 % (р < 0,05). Значительное возрастание концентрации АДМА — мощного ингибитора NO-синтаз, выявленное нами как у больных с ГБ (в 2,1 раза, р < 0,01), так и у больных с ДН (в 3,7 раза, р < 0,01), также является значимым фактором снижения синтеза оксида азота. Это предположение подтверждается результатами наших исследований, которые показали, что суммарная активность NO-синтаз была снижена более значительно у больных с ДН (257,66 пмоль/мин/мг белка) по сравнению с показателями у больных с гипертонической болезнью (866,91 пмоль/мин/мг белка): по-видимому, на синтез AДMA большое влияние оказывает наличие гипергликемии и воспалительного процесса в почках, что приводит к снижению активности диметиларгинин-диметиламиногидролазы, ключевого фермента, регулирующего уровни АДМА в тканях и клетках [61]. Кроме того, оксидантный стресс и АДМА приводят к разобщенности NO-синтаз, о чем может свидетельствовать выявленное нами смещение процентного содержания NO-синтаз с увеличением iNOS при наличии воспалительного процесса в почках. Так, активность eNOS у больных с ГБ составила 0,855 ± 0,084 пмоль/мин/мг белка, при СД — 0,704 ± 0,048 пмоль/мин/мг белка; активность iNOS — 0,427 ± 0,034 и 0,536 ± 0,052 пмоль/мин/мг белка соответственно (р < 0,05 по сравнению с пациентами с ГБ).

Таким образом, проведенные нами исследования свидетельствуют о том, что снижение ФРП с последующим развитием ХПН у больных СД сопровождается повышением уровня содержания AДMA, снижением активности eNOS и увеличением содержания PAI-1. Такой вариант развития ДН у больных СД — появление ХПН без предшествующей альбуминурии, т.е. без выраженных нарушений гломерулярного барьера, — может быть обусловлен инфильтрацией почек макрофагами с нарушением микрососудистых процессов и развитием тубулоинтерстициального фиброза в почках. Установлено, что реактивные кислородные радикалы опосредуют TGF-β1-индуцированные клеточные реакции с повышением уровня PAI-1 в различных клетках [35]. Мы также недавно продемонстрировали, что ангиотензин II стимулирует экспрессию ингибитора активатора плазминогена 1 в моноцитах больных СД [28]. Учитывая полученные данные о повышении выраженности перекисного окисления липидов у больных СД, при котором, как известно, возрастает активность митогенактивированной протеинкиназы (MAPK) [39], вполне вероятно, что повышение уровня PAI-1 и урокиназы в плазме крови и моноцитах вместе с разобщенностью NO-синтаз у обследованных нами больных СД может играть важную роль в развитии эпителиально-мезенхимальной трансформации и фиброза у больных ДН (рис. 2). Наши данные согласуются с результатами F. Strutz и E.G. Neitson [50], показавших, что длительная повышенная активность цитокинов при воспалении в почках и разрушение базальной мембраны локальными протеазами инициирует процесс ЭМТ. Вместо того чтобы погибнуть, некоторые эпителиоциты трансформируются в фибробласты, перемещаясь в интерстициальное пространство через отверстия канальцев в разрывах базальной мембраны. При ЭМТ канальцевых эпителиоцитов происходит потеря характеристик эпителиоцитов с увеличением производительных характеристик миофибробластов по выработке продуктов внеклеточного матрикса. Yang и Liu [57] продемонстрировали, что ЭМТ — организованный, чрезвычайно отрегулированный процесс, включающий четыре ключевых шага: 1) потеря адгезивных свойств эпителиальными клетками; 2) экспрессия de novo α-гладкомышечного актина (α-SMA) и его реорганизация; 3) разрыв базальной мембраны канальцев; 4) увеличенная миграция клеток и их инвазия в интерстиций. Канальцевая ЭМТ может быть индуцирована TGF-β1 [23], конечными продуктами гликолиза [39], ангиотензином II [32]. Однако ключевым индуктором ЭМТ считается TGF-β1, так как передачи сигналов TGF-β1 достаточно, чтобы вызвать ЭMT в культивируемых эпителиоцитах [38]. Принимая во внимание, что ответ на воздействие TGF-β1 инициирован взаимодействием TGF-β1 с рецепторами на поверхности клетки, внутриклеточные сигнальные проводящие пути, включаемые при ЭМТ, играют чрезвычайно важную роль в этом недостаточно изученном сложном механизме. Wnt-белки, интегринсвязанные киназы, инсулиноподобные факторы роста I и II (IGF-I и IGF-II), эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста фибробласта 2 (FGF-2) и трансформирующий фактор роста β (TGF-β) — типичные модуляторы ЭМТ [36, 46]. Li и др. [40] показали, что на эпителиоцитах канальцев НРК-52 нормальных крыс TGF-β1 индуцировал фосфориляцию Smad2. Это приводило к превращению эпителиоцита в фенотип миофибробласта с потерей E-кадгерина и экспрессией de novo α-SMA и коллагенов I, III и IV типов. Важный регулятор экспрессии E-кадгерина — белок Snail, цинксвязанный репрессор транскрипции гена. Snail содержит несколько сайтов для киназы, гликогенсинтазы-3 (GSK-3), и имеются данные, что он — субстрат GSK-3. Фосфориляция Snail GSK-3 облегчает его протеосомную деградацию. Наоборот, ингибирование GSK-3 приводит к накоплению Snail, блокированию образования E-кадгерина и развитию ЭМТ в культивируемых эпителиоцитах. Несколько сигнальных проводящих путей, вовлеченных в прогрессию ЭМТ, включая Wnt и фосфоинозитид-3-киназу, используют GSK-3 как медиатор их реакции. В этих проводящих путях регулирование GSK-3 другими исполнительными элементами транскрипции, такими как β-катенин, взаимосвязано с изменениями в Snail [56, 60]. В упрощенной модели ЭМТ, представленной на рис. 3, FGF-2 вызывает трансформацию канальцевого эпителия путем индукции выделения матричных металлопротеиназ (MMPs) 2 и 9.

Исследования последних лет показали, что ЭМТ обратима. При удовлетворительном соматическом состоянии и при определенном соединении морфогенетических драйверов, которые подталкивают ЭМТ к МЭТ, эпителий может быть восстановлен [59, 60]. Появление признаков ЭМТ в зрелых почечных тканях — сигнал, стимулирующий фактор роста гепатоцита (HGF) и костный морфогенетический белок 7 (BMP-7), которые противодействуют эпителиальным переходам, управляемым FGF-2 и TGF-β1 [50, 59]. HGF связывается с его c-Met тирозин-киназовым рецептором и вовлекает STAT-3 в течение формирования эпителиальных канальцев [22]. Это стимулирует экспрессию Smad транскрипционального корепрессора, SnoN в канальцевых эпителиоцитах и отрицательно влияет на ЭМТ, взаимодействуя с Smad2/3 в фибробластах [41, 56]. Комплексное действия HGF на ЭМТ замедляет почечный фиброгенез у мышей [58]. В нескольких моделях почечного повреждения назначение BMP-7 также ослабляет почечный фиброгенез с восстановлением структуры канальцевого эпителия [45, 54]. На какой стадии фиброза эти MЭT-модуляторы являются наиболее эффективными, еще неизвестно. Для проведения специфических целенаправленных вмешательств в этой группе больных диабетом требуются дальнейшие исследования описанных путей регуляции баланса ЭМТ/МЭТ.

Заключение

Текущие представления о почечном фиброгенезе соответствуют механизмам реакции организма на ранение — после начального повреждения в почечных тканях происходит ряд событий в попытке восстановиться. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что наряду с повышением содержания глюкозы механическое воздействие на паренхиму почек при гиперфильтрации сопровождается усилением хемоаттрактантной активности моноцитов и нейтрофилов с разобщением активности NO-синтаз (уменьшением содержания eNOS), увеличением продукции факторов роста и белков внеклеточного матрикса. Миофибробластическая активация мезангиальных клеток и фибробластов — ранняя фиброгенная реакция после повреждения, тогда как канальцевая ЭМТ часто подключается в более поздние сроки. Вопрос о том, какова причина различий между нормальным заживлением раны и фиброзными реакциями, остается открытым. Одно очевидное отличие — продолжительность повреждения. Острое, кратковременное повреждение почек может вызвать реакции, подобные тем, которые развиваются при ХБП, включая воспалительную инфильтрацию, секрецию фиброгенных факторов и активацию фибробластов. Но в этом случае поврежденные ткани в конечном счете заживают путем регенерации канальцев и матричного ремоделирования с восстановлением функции почек. Если продолжительность воздействия большая, поврежденные ткани реагируют «неблагоразумным» способом — вследствие прогрессирующей потери Smad-антагонистов нарушается адаптация с избыточным синтезом внеклеточного матрикса, который и приводит к формированию фиброзных рубцов. Не исключено, что нарушение реологии крови в почках у больных с развитием фиброза без альбуминурии обусловлено наследственным дефицитом eNOS. Недавно было показано, что у мышей с СД при блокировании eNOS в почках развиваются структурные изменения, соответствующие таковым при ДН у человека [52]. Усиленный фиброгенный сигнал не только стимулирует активацию фибробластов способом, подобным заживлению раны, но также инициирует канальцевую ЭМТ — решающее событие, которое ведет к деструкции почечной паренхимы. На этом этапе без лечения возможность восстановления структуры ткани утрачивается. В этом смысле канальцевая ЭМТ — уникальная клеточная реакция, которая отличает фиброгенное последствие при ХБП от реконструктивной реакции на повреждения после острого воздействия и таким образом определяет исходы поражения почек при кратковременном или хроническом повреждении. Установлено, что продукты ПОЛ опосредуют TGF-β1-индуцированную ЭМТ в почечных канальцевых эпителиоцитах непосредственно через активацию MAPK и косвенно через ERK-направленную фосфориляцию Smad2. Эти данные позволяют предположить, что антиоксиданты и ингибиторы MAPK могут предотвратить развитие ЭМТ и последующий тубулоинтерстициальный фиброз как через MAPK-, так и через Smad- пути. Лучшее понимание некоторых из этих ключевых событий в почечном ремоделировании и их медиаторов может открыть путь к новым вмешательствам, основанным на манипулировании этими событиями и нацеленным на улучшение заживления почек и предотвращение сморщивания. Во всяком случае, мы можем сделать один практический вывод, который является очевидным для нефрологов, но может сигнализировать об опасности и врачам других специальностей: при диабете 2-го типа пациенту недостаточно исследовать только мочу — необходимо также оценивать функцию почек или хотя бы измерить СКФ.