УБИКВИТИН-НЕЗАВИСИМАЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДЕГРАДАЦИЯ БЕЛКА У ПАЦИЕНТОВ С ХРОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ ПОЧЕК 5Д СТАДИИ
https://doi.org/10.24884/1561-6274-2019-23-1-73-78
- Р Р‡.МессенРТвЂВВВВВВВВжер
- РћРТвЂВВВВВВВВнокласснРСвЂВВВВВВВВРєРСвЂВВВВВВВВ
- LiveJournal
- Telegram
- ВКонтакте
- РЎРєРѕРїРСвЂВВВВВВВВровать ссылку
Полный текст:
Аннотация
ЦЕЛЬ: оценка влияния убиквитин-независимой деградации белка на развитие нарушений белкового обмена у пациентов с ХБП, получающих лечение гемодиализом. ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ: обследовано 80 пациентов с ХБП, получающих лечение гемодиализом. В исследуемую группу вошли: 47 мужчин и 33 женщины, средний возраст которых составил 51,7±11,6 года, длительность диализа – 33,5 (0,5; 236) мес. Всем пациентам было проведено антропометрическое исследование, биоимпедансометрия, определение мышечной силы, биохимический анализ крови и открытый ИФА на наличие 20S-протеасомы (20S-PSM) в крови. РЕЗУЛЬТАТЫ: При построении моделей регрессионного анализа значимое влияние на мышечную силу оказывали возраст, длительность диализа, уровень сывороточного альбумина, 20S-протеасомы. Статистически значимой корреляционной связи между уровнем 20S-PSM и сывороточного альбумина и общего белка как самостоятельного результата протеасомной деградации белка получено не было (p=0,78; p=0,80). ЗАКЛЮЧЕНИЕ: В ходе исследования продемонстрирована взаимосвязь уровня 20S-протеасомы с особенностями проведения диализного лечения, уровнем хронического воспаления. Изменение компонентного состава тела в виде компенсаторного увеличения абсолютного содержания жировой ткани на фоне саркопении по результатам биоимпедансометрии выявлено не было, что требует дальнейшего изучения.
Ключевые слова
Для цитирования:
Бондаренко Н.Б., Батюшин М.M., Гасанов М.З., Сарвилина И.В., Голубева О.В. УБИКВИТИН-НЕЗАВИСИМАЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДЕГРАДАЦИЯ БЕЛКА У ПАЦИЕНТОВ С ХРОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ ПОЧЕК 5Д СТАДИИ. Нефрология. 2019;23(1):73-78. https://doi.org/10.24884/1561-6274-2019-23-1-73-78
For citation:
Bondarenko N.B., Batushin M.M., Gasanov M.Z., Sarvilina I.V., Golubeva O.V. PROTEIN DEGRADATION BY THE UBIQUITIN-PROTEASOME PATHWAY IN PATIENTS WITH CHRONIC KIDNEY DISEASE STAGE 5D. Nephrology (Saint-Petersburg). 2019;23(1):73-78. (In Russ.) https://doi.org/10.24884/1561-6274-2019-23-1-73-78
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время хроническая болезнь почек (ХБП), в том числе ее терминальная стадия, рассматривается как важная медико-социальная проблема, что обусловлено ее распространенностью, высоким сердечно-сосудистым риском, влиянием на продолжительность и качество жизни, которое зависит в том числе от необходимости в проведении постоянной заместительной почечной терапии (ЗПТ). Наиболее распространенным способом ЗПТ является гемодиализ (ГД), применение которого у пациентов с ХБП 5 стадии ассоциировано с развитием различных осложнений, в частности, дисбаланса компонентного состава тела в результате нарушений белкового обмена [1]. Эти изменения на ранних стадиях болезни могут протекать незаметно и в дальнейшем приводить к развитию опасного клинического состояния - саркопении, как результата дисбаланса катаболических и анаболических процессов. Ее развитие связано с высокой сердечно-сосудистой смертностью в обсуждаемой группе пациентов [2]. Факторами риска саркопении являются пожилой возраст, наличие сахарного диабета, повышенный уровень креатинина и сывороточного фосфата крови, длительность диализного лечения [3, 4].
В процессе катаболизма мышечных белков принимают участие следующие внутриклеточные системы: лизиосомная (аутофагическая), каспазная, кальпаиновая и убиквитин-протеасомная. Последней у пациентов с ХБП принадлежит особая роль, как ведущей в развитии дефицита мышечной ткани. В качестве активирующих ее факторов зачастую выступают провоспалительные медиаторы (С-реактивный белок, IL-6 и др.), ок- сидативный стресс, дефицит витамина D и др. [5].
Известно, что деградации белка в протеасоме предшествует ее убиквитинирование - АТФ- зависимое присоединение остатков низкомолекулярного белка убиквитина с участием трех типов ферментов: убиквитин-активирующего, убиквитин-конъюгирующего и убиквитинлигазы. Меченые таким образом белки цитоплазмы и нуклеоплазмы подвергаются расщеплению в 26S протеасомах. Однако в последние годы становится всё более очевидным, что таким образом клетка избавляется лишь от части нежелательных белков. Многие белки могут расщепляться 20S-протеасомой АТФ-независимым способом и без предварительного убиквитинирования [6, 7]. Вместе с тем, лишь около 30 % протеасом в клетках млекопитающих представлены 26S-протеасомами, тогда как большая их часть приходится на 20S-комплексы [6, 7]. В рамках работы убиквитин-протеасомной модели особое внимание уделялось активности убиквитинлигаз [8, 9], работа которых опосредована через 26S-протеасомы. Имеются данные об определении активности убиквитин-независимой деградации, опосредованной через 20S-протеасому, с моделированием на мышах [9], однако, ее роль у пациентов с ХБП до конца не ясна. Таким образом, истинное значение 20S-комплексов в процессах убиквитин-независимой деградации белков (к примеру, в условиях окислительного стресса, хронического воспаления) остается недостаточно изученным и представляет научный интерес.
Целью исследования явилась оценка влияния убиквитин-независимой деградации белка на развитие нарушений белкового обмена у пациентов с ХБП, получающих лечение гемодиализом.
ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ
Было обследовано 80 пациентов с ХБП 5 стадии, находящихся на лечении программным гемодиализом в ООО «ГЦ Ростов». Исследуемая группа была представлена 47 мужчинами и 33 женщинами, средний возраст которых составил 51,7±11,6 года, длительность диализа - 33,5 (0,5; 236) мес.
В исследование не включались пациенты моложе 18 и старше 80 лет, страдающие ХБП 1-4 стадии и 5 стадии, не получающие заместительной почечной терапии, имеющие патологию мышечной ткани, алкоголизм или наркоманию в анамнезе или подтвержденные психические нарушения. Гемодиализ проводился 12 ч в неделю. Клиническое обследование включало в себя сбор жалоб, оценку объективного статуса, в том числе измерение мышечной силы на бесфистульной руке с использованием кистевого динамометра ДМЭР-120-0,5 (Россия) трехкратно (для расчетов использовался лучший результат), биоимпедансометрию аппаратом «Диамант АИСТ-мини» (Россия). Определение уровня 20S-протеасомы проводилось методом количественного иммуноферментного анализа однократно всем пациентам исследуемой группы с использованием набора «20S-Proteasome» (20S-PSM) «ELISA Kit» (США). Статистический анализ данных проводился с помощью пакета прикладных программ «Statistica 10,0» («StatSoft», США). Статистическая значимость различий двух средних определялась с помощью критерия Манна-Уитни. Оценка силы взаимодействия между количественными признаками при нормальном распределении осуществлялась с помощью коэффициента Пирсона, при ненормальном - коэффициента Спирмена. Для анализа связей между различными показателями использовался критерий х2-квадрат для категориальных признаков. Нулевую статистическую гипотезу об отсутствии различий и связей опровергали при p<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Пациенты были разделены по гендерному признаку на 2 группы, в каждой из которых были выделены 2 подгруппы в зависимости от наличия или отсутствия снижения мышечной силы.
Таблица 1 / Table 1
Характеристика группы
Characteristic of the group
| Мужчины, n=47 | Женщины, n=33 | ||
---|---|---|---|---|
Показатель | Сохранная мышечная сила, n=41 | Снижение мышечной силы, n=6 | Сохранная мышечная сила, n=24 | Снижение мышечной силы, n=9 |
САД, мм рт. ст. | 142±15,13 | 137,83±20,094 | 144,8±13,8 | 139,22±16,56 |
ДАД, мм рт. ст. | 79,41±10,28 | 74,17±22,534 | 73,3±9 | 71,1±15,4 |
ИМТ, кг/м2 | 26,32±4,41 | 26,40±4,479 | 28,4±4,61* | 27,37±4,24* |
Сухая масса, кг | 78,62±15,89 | 79,88±19,905 | 72,7±13,1 | 65,57±9,78 |
Жировая масса, % | 18,07±9,81 | 21,17±8,010 | 29,4±7,64 | 29,1±5,64 |
| Лабораторные показатели | |||
Гемоглобин, г/л | 110,44±12,27* | 121,17±10,61* | 106,8±12,8 | 112,33±9,15 |
Лейкоциты,109 /л | 6,72±2,06 | 6,05±2,17 | 6,4±1,98 | 5,96±1,87 |
Лимфоциты, 109 /л | 1,61±0,50 | 1,52±0,48 | 1,47±0,46 | 1,58±0,64 |
Альбумин, г/л | 43,59±2,90 | 41±3,16 | 43,8±1,88 | 42,22±2,33 |
Общий белок, г/л | 69,51±5,17 | 68±6,48 | 67,38±3,6 | 66,89±3,76 |
СРБ. мг/л | 9,83±8,10 | 16,68±6,43 | 4,48±5,37 | 6,17±3,83 |
Β2-микроглобулин, мг/л | 26,84±5,84 | 26,8±6,14 | 24,97±5,38 | 26,33±4,62 |
20S-PSM, нг/мл | 54,18±15,12 | 48,5±9,47 | 59,64±5,37 | 58,52±12,3 |
| Сопутствующая патология | |||
Сахарный диабет | 3/41 | - | 3/24 | 1/9 |
Артериальная гипертензия | 36/41 | 5/6 | 23/24 | 8/9 |
ХСН | 10/41 | 1/6 | 5/24 | 3/9 |
НРС | 6/41 | 1/6 | - | 1/9 |
ПИКС | 7/41 | 1/6 | 2/24 | - |
ОНМК | 1/41 | - | 4/24 | - |
* p<0,05.
В подгруппе женщин была определена достоверная связь между сниженной мышечной силой, длительностью диализа и уровнем альбумина (χ2=8,38; p=0,015, рис. 1). У мужчин возраст коррелировал с уровнем 20S-протеасомы (χ2=7,4, p=0,024, рис. 2). Других статистически достоверных связей в подгруппах, а также в общей исследуемой группе обнаружено не было. Тем не менее, для общей группы подтверждается влияние нарушения белкового обмена на функциональное состояние скелетной мускулатуры. Так, было установлено, что с увеличением уровня 20S-протеасомы и снижением уровня сывороточного альбумина значительно возрастает дисфункция мышечной ткани (рис. 3).
Достоверных различий в средних значениях уровней 20S-протеасомы у пациентов в группах с нормальной и сниженной мышечной силой, а также в соответствующих группах по гендерному признаку не установлено (p=0,88; p=0,83 в подгруппе мужчин; p=0,77 в подгруппе женщин).
Статистически значимой корреляционной связи между уровнем 20S-протеасомы и сывороточного альбумина, общего белка получено не было (p=0,78; p=0,80). Однако в моделях множественной регрессии была определена дополнительная зависимость 20S-протеасомы от уровня С-реактивного белка, что свидетельствует о вкладе воспаления не только в активацию катаболизма, но и в торможение анаболических процессов (табл. 2, 3).
Несмотря на имеющиеся литературные данные в пользу увеличения объема жировой ткани при потере мышечной массы, у пациентов со сниженной мышечной силой по сравнению с группой с сохранными показателями, по данным биоимпедансометрии, имелись статистически недостоверные отклонения по процентному содержанию жировой массы (25,9±7,57; 22,26±10,56, p=0,22).
Рис. 1. Вероятность снижения у женщин мышечной силы в зависимости от уровня сывороточного альбумина, длительности диализа (χ2=8,38, p=0,015).
Figure 1. Probability of reducing muscle strength depending on the serum albumin level and durance of dialysis treatment among women (χ2=8,38, p=0,015).
Рис. 2. Вероятность снижения у мужчин мышечной силы в зависимости от возраста, 20S-PSM (χ2=7,4, p=0,024).
Figure 2. Probability of reducing muscle strength depending on age, 20S-PSM level among men (χ2=7,4, p=0,024).
Рис. 3. Вероятность снижения мышечной силы в зависимости от уровня сывороточного альбумина, 20S-PSM (χ2=7,12, p=0,028).
Figure 3. Probability of reducing muscle strength depending on serum albumin, 20S-PSM (χ2=7,12, p=0,028).
Вероятнее всего, подобные результаты связаны с недостаточной чувствительностью метода биоимпедансометрии по сравнению с другими визуализирующими методами (компьютерной томографией, магнитно-резонансной томографией, двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрией).
ОБСУЖДЕНИЕ
У пациентов с ХБП, находящихся на лечение гемодиализом, наблюдается комплексное влияние убиквитин-протеасомной системы, развивающейся белково-энергетической недостаточности, сниженного уровня сывороточного альбумина и др. на обменные процессы в скелетной мускулатуре. Обнаруженная связь между возрастом больных, длительностью диализа и уровнем 20S-протеасомы, а также сниженной мышечной силы может служить косвенным подтверждением участия 20S-протеасомы в потере мышечной массы и силы у пациентов, получающих ЗПТ, и развитии у них саркопении.
Отсутствие достоверных корреляционных связей мышечной силы, общего белка, сывороточного альбумина с уровнем 20S-протеасомы, возможно, объясняется недостаточной его концентрацией в сыворотке крови по сравнению с клеточным уровнем, что требует дальнейшего изучения. Выявленный вклад С-реактивного белка при построении моделей множественной регрессии делает его актуальным среди других маркеров воспалительного процесса, в связи с чем представляется информативным его оценка у пациентов исследуемой группы. Также была подтверждена связь высокочувствительного теста (high-sensitivity CRP) с объемом мышечной массы и общим содержанием белка в организме [9].
Наряду с недостаточной чувствительностью биомпендансометрии в оценке компонентного состава тела по сравнению с визуализирующими методиками, следует учитывать мультифакториальную природу увеличения жировой ткани, в частности, вклад нутритивного статуса, параметров диализа, сопутствующего коморбидного фона, а также возможности развития миостеатоза. Эти процессы приводят к усилению окислительного стресса, прогрессированию инсулинрезистентности и снижению силы сокращения [10].
Таблица 2 / Table 2
Модель зависимости сывороточного альбумина от 20S-PSM, СРБ
Model of dependence level of serum albumin from 20S-PSM, CRP
Показатель | Beta | Std.Err. | B | Std.Err. | t(77) | p-level |
---|---|---|---|---|---|---|
|
|
| 44,28930 | 1,254775 | 35,29660 | 0,000000 |
СРБ, мг/л | -0,301468 | 0,109779 | -0,06925 | 0,025216 | -2,74613 | 0,007504 |
20S-PSM, нг/мл | -0,035502 | 0,109779 | -0,00705 | 0,021802 | -0,32340 | 0,747271 |
Таблица 3 / Table 3
Модель зависимости уровня общего белка от 20S-PSM, СРБ
Model of dependence level of total protein from 20S-PSM, CRP
Показатель | Beta | Std.Err. | B | Std.Err. | t(77) | p-level |
---|---|---|---|---|---|---|
|
|
| 69,73864 | 2,341690 | 29,78133 | 0,000000 |
СРБ, мг/л | 0,069607 | 0,114920 | 0,02850 | 0,047058 | 0,60570 | 0,546496 |
20S-PSM, нг/мл | -0,075340 | 0,114920 | -0,02667 | 0,040687 | -0,65559 | 0,514043 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе исследования продемонстрирована взаимосвязь уровня 20S-протеасомы с особенностями проведения диализного лечения, уровнем хронического воспаления. Несмотря на отсутствие самостоятельной корреляционной связи данного показателя с мышечной силой, уровней сывороточного белка, с использованием моделей множественной регрессии оценен вклад убиквитиннезависимой деградации на функциональное состояние мышечной ткани, уровни общего белка, сывороточного альбумина. Изменение компонентного состава тела в виде компенсаторного увеличения абсолютного содержания жировой ткани на фоне саркопении по результатам биоимпедансометрии выявлено не было, что требует дальнейшего изучения.
Список литературы
↑1. Бикбов БТ, Томилина НА. Заместительная терапия терминальной хронической почечной недостаточности в Российской Федерации в 1998-2013 гг. Отчет по данным Российского регистра заместительной почечной терапии. Часть первая. Нефрология и диализ 2015. Приложение к Т. 17; 3: 5-111 [Bikbov BT, Tomilina NA. Renal replacement therapy for ESRD in Russian Rederation, 1998-2013. Report of the Russian Renal Replacement Therapy Registry. Part 1. Nephrology and dialysis 2015. App. to T. 17; 3: 5-111]
↑2. Androga L, Sharma D, Amodu A et al. Sarcopenia, Obesity, and Mortality in US Adults With and Without Chronic Kidney Disease. Kidney Int Rep 2017 Mar; 2(2): 201-211. https://doi.org/10.1016/j. ekir.2016.10.008
↑3. Ren H, Gong D, Jia F et al. Sarcopenia in patients undergoing maintenance hemodialysis: incidence rate, risk factors and its effect on survival risk. Renal Failure 2016; 38 (3): 364-371. https://doi.org/10.3109/0886022X.2015.1132173
↑4. Sayer AA, Robinson SM, Patel HP et al. New horizons in the pathogenesis, diagnosis and management of sarcopenia. 2013 Mar; 42(2): 145-150. https://doi.org/10.1093/ageing/afs191
↑5. Kaizu Y, Ohkawa S, Odamaki M et al. Association between inflammatory mediators and muscle mass in long-term hemodialysis patients. Am J Kidney Dis 2003; 42 (2): 295-302
↑6. Бунеева ОА, Медведев АЕ. Убиквитин-независимая деградация белков в протеасомах. Биомедицинская химия 2018; 64(2): 134-148 [Buneeva OA, Medvedev AE. Ubikvitin-nezavisimaya degradaciya belkov v proteasomah. Biomedicinskaya himiya 2018; 64(2): 134-148]
↑7. Raynes R, Pomatto LC, Davies KJ. Degradation of oxidized proteins by the proteasome: Distinguishing between the 20S, 26S, and immunoproteasome proteolytic pathways. Mol Aspects Med 2016 Aug;50: 41-55. https://doi.org/10.1016/j.mam.2016.05.001
↑8. Rom O, Reznik AZ. The role of E3 ubiquitin-ligases MuRF-1 and MAFbx in loss of skeletal muscle mass. Free Radic Biol Med 2016 Sep; 98: 218-230. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2015.12.031
↑9. Deger SM, Hung AM, Gamboa JL et al. Systemic inflammation is associated with exaggerated skeletal muscle protein catabolism in maintenance hemodialysis patients. JCI Insight 2017 Nov 16; 2(22); pii: 95185. https://doi.org/10.1172/jci.insight.95185
↑10. Correa-de-Araujo R, Harris-Love MO, Milkovic I et al. The need for standardized assessment of muscle quality in Skeletal Muscle Function Deficit and other aging-related muscle dysfunction: a symposium report. Front Physiol 2017; 8: 87. https://doi.org/10.3389/fphys.2017.000.87
Об авторах
Н. Б. БондаренкоРоссия
Бондаренко Николай Борисович - аспирант
344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, д. 29.
Тел.: +7950-851-15-62
М. M. Батюшин
Россия
Проф. Батюшин Михаил Михайлович, д-р мед. наук
344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, д. 29.
Тел.: +7918-501-88-01
М. З. Гасанов
Россия
Доц. Гасанов Митхат Зульфугар-оглы, канд. мед. наук
344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, д. 29.
Тел.: +7988-947-37-50
И. В. Сарвилина
Россия
Сарвилина Ирина Владиславовна - главный врач
344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, д. 74. Бизнес-центр «Купеческий двор», офис 1030.
Тел.: +7903-436-48-66
О. В. Голубева
Россия
Голубева Оксана Владимировна - главный врач
344029, г. Ростов-на-Дону, ул. 1-й Конной Армии, д. 33.
Тел.: +7918-854-09-60
Рецензия
Для цитирования:
Бондаренко Н.Б., Батюшин М.M., Гасанов М.З., Сарвилина И.В., Голубева О.В. УБИКВИТИН-НЕЗАВИСИМАЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ДЕГРАДАЦИЯ БЕЛКА У ПАЦИЕНТОВ С ХРОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ ПОЧЕК 5Д СТАДИИ. Нефрология. 2019;23(1):73-78. https://doi.org/10.24884/1561-6274-2019-23-1-73-78
For citation:
Bondarenko N.B., Batushin M.M., Gasanov M.Z., Sarvilina I.V., Golubeva O.V. PROTEIN DEGRADATION BY THE UBIQUITIN-PROTEASOME PATHWAY IN PATIENTS WITH CHRONIC KIDNEY DISEASE STAGE 5D. Nephrology (Saint-Petersburg). 2019;23(1):73-78. (In Russ.) https://doi.org/10.24884/1561-6274-2019-23-1-73-78
ISSN 2541-9439 (Online)