КЛИНИКО-ПРОГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФАКТОРОВ ПРОТЕОЛИЗА У ДЕТЕЙ С АУТОСОМНО-ДОМИНАНТНОЙ ПОЛИКИСТОЗНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ПОЧЕК

ВВЕДЕНИЕ

Аутосомно-доминантная поликистозная бо­лезнь почек (АДПБП) является наиболее распро­страненным наследственным заболеванием почек от 1:400 до 1:1000. На нее приходится 7-10 % всех пациентов с терминальной почечной недостаточ­ностью (тПН), что представляет собой серьезную социально-экономическую медицинскую пробле­му в мире [1-3].

АДПБП - моногенное расстройство, обу­словленное мутациями в генах PKD1, PKD2 или GANAB (PKD3) [4]. Мутации первых двух генов (PKD1 и PKD2) составляют 80-85 и 15-20 % случаев соответственно [5-7]. По состоянию на 31 января 2018 года более 200 мутаций (2323 в PKD1 и 278 в PKD2 ) были описаны в базе данных Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease Database (PKDB; http://pkdb.mayo.edu). Недавно в двух исследованиях сообщалось об ассоциа­ции третьего гена АДПБП - GANAB или PKD3 [8, 9] с распространенностью примерно 0,3 % от общего числа АДПБП [9]. Результатами мутаций являются нарушения внутриклеточной кальцие­вой сигнализации, пролиферация клеток и раз­витие заполненных жидкостью кист, искажение нормальной ткани паренхимы и потеря функции почек [10]. Хотя большинство случаев являются семейными, у 10-25 % пациентов положительный семейный анамнез отсутствует, что создает диа­гностическую проблему. Эти случаи объясняются болезнью de novo в 10-15 % [11], но могут являть­ся следствием мозаицизма или легкой степени бо­лезни при гипоморфных мутациях PKD1 и PKD2 [12].

АДПБП, являясь системным расстройством, характеризуется прогрессивным развитием и уве­личением заполненных жидкостью кист в почках и других органах, прежде всего печени [13]. Экс- траренальные проявления болезни включают в себя внутричерепные артериальные аневризмы, сердечные клапанные дефекты, паховую и абдо­минальную грыжи и пр. [14]. У мужчин с АДПБП может наблюдаться бесплодие, возникающее в ре­зультате кистозной дилатации семенных пузырь­ков [15].

Постоянный рост кист приводит к прогресси­рующему увеличению размера почек, тогда как экскреторная функция почек в течение десятиле­тий остается стабильной в результате компенса­торной гиперфильтрации. Выделительная функ­ция почек необратимо снижается только на позд­них стадиях заболевания, когда большая часть па­ренхимы замещается кистозной и фиброзной тка­нью, а оставшаяся компенсаторная способность нефронов истощается [16-19, 21]. Способность восполнить потерю нефронов наиболее наглядно продемонстрирована после донорской нефрэктомии при трансплантации почек. Показано, что компенсаторная гиперфильтрация проявляется уже через 1 мес после нефрэктомии [20].

Характерные клинические проявления АДПБП - артериальная гипертензия, болевой синдром, гематурия, нефролитиаз или инфици­рование кист - могут начинаться в детстве, когда скорость клубочковой фильтрации (СКФ) еще на­ходится в пределах нормы [22-24].

Фиброз почек является исходом различных хронических заболеваний почек и неадаптивного восстановления [25-28], характеризуется значи­тельным накоплением и активацией интерстици­альных миофибробластов, образованием миофибробластами компонентов экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ), который нарушает и заменяет функциональную паренхиму, приводя к органной недостаточности [29-31].

Компонентами ЭЦМ являются коллагены, фибронектин, ламинин и другие протеогликаны. Их накопление в клубочках и тубулоинтерстиции происходит в результате дисбаланса между процессами синтеза и деградации/протеолиза. Ключевую роль в механизмах протеолиза играют матриксные металлопротеиназы (ММП). Протео- литическая активность ММП зависит от взаимо­действия факторов, способствующих активации латентных про-ММП (плазмин, система урокиназа/рецептор урокиназы), и факторов, которые эти процессы ингибируют. Среди последних особое значение принадлежит тканевым ингибиторам матриксных металлопротеиназ (ТИМП) и инги­битору активатора плазминогена I типа (ПАИ-I) [32, 33]. В физиологических условиях в почке функционирует сбалансированная система ММП/ ТИМП, нарушение же баланса в системе ММП и их ингибиторов является одним из механизмов развития ряда острых и хронических заболеваний почек [34, 35].

В последние годы активно изучается роль ММП и их ингибиторов в развитии и прогресси­ровании кистозных заболеваний почек. В экспе­рименте показано, что рост кист является след­ствием увеличения синтеза компонентов экстрацеллюлярного матрикса при нарушении функцио­нирования системы ММП/ТИМП [36]. В качестве предиктора прогрессирования АДПБП широко обсуждается общий объем почек [16, 37-40], уве­личение которого является более информатив­ным, чем величина СКФ [41-45]. При увеличении суммарного объема кист значительно возрастает степень тубулоинтерстициального повреждения и фиброза, а ММП и их ингибиторы играют клю­чевую роль в данных процессах. Однако взаимос­вязь нарушений экскреции ММП и их ингибито­ров в крови и моче с клиническими признаками АДПБП и предикторами ее прогрессирования у детей не изучена.

Цель исследования: определить экскрецию с мочой ММП-2, ММП-3 и ММП-9 и их ингибито­ров ТИМП-1 и -2, ПАИ-I, установить взаимосвязь их изменений с корректированным на поверх­ность тела объемом почек и функциональным со­стоянием почек, оценить значение нарушений в системе ММП/ТИМП в качестве дополнительно­го критерия прогрессирования АДПБП.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Обследовано 34 ребенка (20 мальчиков и 45 де­вочек) в возрасте от 2 до 17 лет, медиана возраста 12 (8; 15) с АДПБП. Пациенты находились в от­делении наследственных и приобретенных забо­леваний почек Обособленного структурного под­разделения «Научно-исследовательский клини­ческий институт педиатрии им. акад. Ю.Е. Вельтищева» ФГБОУ ВО РНИМУ им.Н.И.Пирогова. Критерием включения в исследование являлось наличие аутосомно-доминантной поликистозной болезни почек у детей в возрасте от 1 года до 17 лет. Критерии исключения: солитарные кисты почек, аутосомно-рецессивная поликистозная болезнь почек, поликистоз почек в рамках на­следственных синдромов (синдромы Шершевско-го-Тернера, Хиппеля-Линдау, Барде-Бидля, тубе­розный склероз).

У 28 детей (82,5 %) наследственность была отя­гощена АДПБП, у 4 детей невозможно было уточ­нить родословную (11,8 %), у 2 детей (5,7 %) - вы­явлено de novo.

Медиана возраста выявления кист у пациен­тов - 5 лет (1,5; 8,0), из них у одного ребенка забо­левание выявлено антенально, у 3 - в неонаталь­ный период.

Среднее количество лет наблюдения 4,7 года (1,17; 11).

Функциональное состояние почек оценивалось на основании определения СКФ, рассчитанной по формуле G. Schwartz [46], в соответствии с клас­сификацией хронической болезни почек (ХБП) Национального почечного фонда «Инициатива ка­чества исходов болезней почек» (K / DOQI) [47].

Всем детям проводилось ультразвуковое ис­следование почек на аппарате «АLOKA SSD 5550» (Япония) и «General Electric - Voluson 730 Pro/Expert» (США) с использованием конвексных датчиков 2,5-7 МГц и линейных датчиков 6-11 МГц с оценкой размеров органов, опреде­лением суммарного объема почек, количества и размеров кист, для исключения влияния роста и веса проводилась стандартизация на поверхность тела с последующей оценкой по центильным та­блицам. При расчете объема почек по результатам ультразвуковой биометрии использовали формулу усеченного эллипса: объем почек (см³) = длина χ ширина χ толщина χ 0,53 [48]. С целью стандар­тизации полученных результатов, для исключения влияния роста и возраста на размеры почек, про­водилась коррекция объема правой и левой почки на стандартную поверхность тела с последующей оценкой по центильным таблицам [49].

Иммуноферментным методом проводилось определение уровня экскреции с мочой ММП-2, ММП-3, ММП-9 - протеаз, которые расщепляют основные компоненты ЭЦМ, а также ингибито­ров матриксных металлопротеиназ - ТИМП-1, ТИМП-2 в моче, ПАИ-I в моче (первая порция утренней мочи в количестве 10 мл). Определение ММП-2, ММП-3, ММП-9, ТИМП-1, ТИМП-2 в моче - с помощью набора реактивов «ELISA/ R&D Systems Quantikine», США; PAI-1 опреде­ляли иммуноферментным методом реактивами фирмы «Technoclone» (Австрия). Исследования показателей в моче проводилось с использовани­ем метода твердофазного энзим-связанного иммуносорбентного анализа (Elisa - enzyme-linked immunosorbent assay) на лабораторном счетчике «Wallac 1420 Multilabel Counter (Victor 2)» (Фин­ляндия). Концентрацию медиатора в моче опреде­ляли по калибровочной кривой, которая строи­лась с использованием стандартных растворов с известной концентрацией, прилагаемых к набору реактивов. Для стандартизации уровня ММП и их ингибиторов в моче все показатели у исследуе­мых детей пересчитывались на уровень креати- нина в моче в мкмоль/л и выражались в мкмоль/ мкмоль креатинина.

Статистический анализ данных проводился с помощью пакета программ «STATISTICA 8.0» («StatSoft, Inc.», США). Проверка нормальности распределения осуществлялась с помощью кри­терия Колмогорова-Смирнова. При отличном от нормального распределения признаков оценивали медиану, интерквартильный размах [25 %, 75 % процентили]. При сравнении групп для независи­мых выборок по одному признаку использовался непараметрический критерий Манна-Уитни, при сравнительном анализе трех и более групп - ран­говый анализ вариаций по Краскелу-Уоллису. Для оценки взаимосвязи двух переменных использо­вали корреляционный анализ с расчетом непара­метрического коэффициента корреляции Спирме­на (Rs). Нулевую гипотезу (ошибка первого рода) отвергали при p<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Из 34 включенных в исследование детей с АДПБП скорректированная на стандартную по­верхность тела величина суммарного объема по­чек более 97 %о отмечалась у 25 детей (73,5 %). У 9 детей (26,5 %) он оставался в пределах нормаль­ных значений. У большинства детей выявлялось двустороннее увеличение почек, у части - преоб­ладало увеличение размера левой почки.

Проведен анализ взаимосвязи ММП и их ин­гибиторов в моче детей с АДПБП в зависимости от суммарного объема почек, корректированного на стандартную поверхность тела (см³/1,73м²,%). Группы статистически не различались по возра­сту и полу (табл. 1).

На момент включения в исследование расчет­ная СКФ у 32 детей соответствовала ХБП 1 ста­дии [из них у 6 детей (18,75 %) имела место ги­перфильтрация], у 2 детей - ХБП 2 стадии. Всем детям, включенным в исследование, проанализи­рована скорость снижения рСКФ за период на­блюдения [среднее количество лет наблюдения 4,7 года (1,17-7)]. Медиана снижения рСКФ в год в группе детей с суммарным объемом почек бо­лее 97 % составила 10,8 (4,26; 15,2) мл/год, а в группе детей с нормальным суммарным объемом почек - 2,71 (0,2; 4,98) мл/год (р=0,04). Расчетная СКФ у детей с суммарным объемом почек более 97 %о была статистически значимо более низкой, чем в группе детей с нормальным суммарным объемом почек - 115 (95; 121) мл/мин/1,73 м² про­тив 130 (104; 138) мл/мин/1,73 м²; (p=0,02) (рис. 1). Группы сопоставимы по возрасту (р=0,37) и росту (р=0,4).

У детей с АДПБП и суммарным объемом по­чек более 97 % выявлено статистически значимое повышение уровня ТИМП-1 и ТИМП-2, а также ПАИ-I в моче и достоверно более низкий уровень экскреции с мочой ММП-3 и ММП-9 по сравне­нию с группой детей с АДПБП с нормальным суммарным объемом почек (табл. 2).

В группе детей с АДПБП и суммарным объе­мом почек более 97 % установлена обратная, уме­ренной силы корреляционная взаимосвязь между уровнем рСКФ и показателями экскреции с мочой ПАИ-I и ТИМП-2 (рис. 2 и 3).

Выявлена средней силы прямая корреляци­онная взаимосвязь между суммарным объемом почек и мочевой экскрецией ТИМП-1 в моче (рис. 4).

ОБСУЖДЕНИЕ

АДПБП характеризуется медленно прогрес­сирующим двусторонним ростом почечных кист, что, в конечном итоге, приводит к потере экскре­торной функции почек и развитию тПН. Степень прогрессирования заболевания и возраст насту­пления тПН варьируют в широких пределах. По­этому терапевтические вмешательства требуют ранней стратификации риска пациентов и мони­торинга темпов прогрессирования заболевания.

Формирование почечного фиброза являет­ся результатом дисбаланса между образованием ЭЦМ и его деградацией. Выявление ранних био­маркеров фиброза почек имеет большое значение для пациентов с хроническими заболеваниями по­чек, поскольку раннее начало нефропротективной терапии может отсрочить развитие продвинутых стадий ХБП.

ММП представляют собой большое семейство цинксодержащих протеаз. В дополнение к основ­ной роли в ремоделировании ЭЦМ они также расщепляют ряд поверхностных белков клеток и участвуют в многочисленных клеточных процес­сах [34, 50, 51]. Как показали недавние исследо­вания, ММП могут быть вовлечены в инициацию и прогрессирование фиброза почек и развитие ХБП [28, 52, 53]. ТИМП, являясь эндогенными специфическими ингибиторами ММП, снижают деградацию ЭЦМ. Наиболее важную роль в про­цессах ремоделирования ЭЦМ в почке играют ММП-1, -2, -9 и их ингибиторы ТИМП-1 и -2 [54, 55], а также ингибитор активатора плазминогена I типа (ПАИ-I) [32, 34]. ММП-2 и -9 являются представителями класса желатиназ, которые рас­щепляют денатурированный коллаген, коллаген типа IV и ламинин [56-58]. MMP-2 экспресси­руется в клубочках, проксимальных канальцах [59] и собирающих протоках. Экспрессия MMP- 9 была обнаружена в основном в клубочках [60, 61], хотя имеются сообщения о его экспрессии в проксимальных и дистальных канальцах и в со­бирательных трубочках [62]. MMP-2 также может активировать MMP-1 и -9 путем расщепления их доменов [63]. Было доказано, что ММР-2 и -9 ин­дуцировали эпителиально-мезенхимальный пере­ход тубулярных клеток, способствуя накоплению в тубулоинтерстиции клеток продуцентов фибро­за [64, 65]. ММР-2 также может стимулировать продукцию и накопление ЭЦМ [66]. Недавние исследования продемонстрировали взаимосвязь между уровнем в моче ведущего профиброгенного цитокина - трансформирующего фактора роста β (ТФР-β) и величиной экскреции с мочой ММП-2 и -9, что подтверждает роль данных факторов в механизмах фиброгенеза в почке [67].

По результатам нашего исследования расчет­ная СКФ у детей с суммарным объемом почек более 97 %% была статистически значимо более низкой, чем в группе детей с нормальным суммар­ным объемом почек, хотя в обеих группах не было значительного (ниже ХБП 2 стадии) снижения фильтрационной функции почек, что соотносится с данными многочисленных исследований о дли­тельном сохранении фильтрационной функции почек за счет гиперфильтрации [16-19, 21, 68].

Увеличение кист является следствием актива­ции синтеза компонентов ЭЦМ. Так, в исследова­ниях in vitro было показано, что клетки почечных канальцев при АДПБП содержат большее количе­ство компонентов ЭЦМ по сравнению со здоро­вой почкой [69], а в регуляции синтеза ЭЦМ, как показали экспериментальные работы, участвует система ММП/ТИМП.

У детей с АДПБП и суммарным объемом почек более 97 % нами было выявлено статистически значимое повышение уровня ТИМП-1, ТИМП-2, а также ПАИ-I в моче, и статистически значимое снижение уровня экскреции с мочой ММП-2 и ММП-9 по сравнению с группой детей с АДПБП с нормальным суммарным объемом почек, что согласуется с современными представлениями о роли данных ингибиторов в механизмах фиброза в почке. Установлено, что активное образование ТИМП и ПАИ-1, стимуляторами которого явля­ются ангиотензин II и ТФР-β, приводит к снижению ферментативного расщепления компонентов ЭЦМ с последующим накоплением их в ткани почки, развитием тубулоинтерстициального и гломерулярного фиброза [34, 50].

В группе детей с АБПБП и суммарным объ­емом почек более 97 %, в отличие от пациентов с нормальным объемом почек, установлена об­ратная умеренной силы корреляционная взаи­мосвязь между уровнем рСКФ и ингибиторами матриксных металлопротеиназ в моче - ТИМП-2 и ПАИ-I, а также средней силы прямая корреля­ционная взаимосвязь между суммарным объемом почек и мочевой экскрецией ТИМП-1 в моче, что также может отражать выраженность фиброза у детей с повышенным объемом почек, связанного с ростом кист.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основании данных литера­туры и представленных результатов, можно го­ворить о том, что ММП и их ингибиторы играют важную роль в почечном повреждении у детей с АДПБП. Данные факторы системы протеолиза перспективно использовать в качестве маркеров выраженности накопления ЭЦМ для неинвазив­ного мониторинга процесса фиброзирования по­чек. Предикторами прогрессирования АДПБП являются снижение в моче уровня ММП и уве­личение ТИМП и ПАИ-1. Результаты нашего ис­следования обосновывают разработку новых на­правлений нефропротекции у больных с АДПБП путем воздействия на факторы системы протеолиза с целью коррекции их дисбаланса.