Ишемия вносит свой вклад в патофизиологию многих состояний, таких как инфаркт миокарда, периферическая сосудистая недостаточность, ин­сульт, гиповолемический шок и др. [1-5]. Восста­новление нормального кровотока в ишемизиро­ванном органе является необходимым условием для предотвращения необратимых повреждений клеток. Реперфузия, в свою очередь, также спо­собна увеличить повреждения сверх тех, которые причинила ишемия. В связи с этим ишемию и реперфузию (ИР), как правило, рассматривают в рамках единого процесса.

Синдром ишемии-реперфузии (ИРС) различ­ной степени выраженности практически неизбеж­но развивается при аллотрансплантация трупной почки (АТТП). Механизм, лежащий в основе раз­вития ИРС, сложный и многофакторный; соответ­ственно, исследования возможностей предупре­ждения и компенсации последствий ИР нацеле­ны на разные звенья патогенеза этого процесса. Предотвращение и лечение ишемии и реперфузии может быть сфокусировано на элиминации актив­ных форм кислорода, уменьшении воспаления, стимулировании регенерации клеток; важное зна­чение имеют консервация донорской почки, ише­мическое пре- и посткондиционирование, фарма­кологическое лечение, клеточная терапия [6, 7].

Патогенез ишемии трупной почки связан с генерализованной гиперактивностью симпатиче­ской нервной системы при смерти мозга, нару­шением циркуляции при сердечной смерти, а так­же введением сосудосуживающих препаратов при гипотензии донора. Повреждение усиливается в процессе холодовой консервации и тепловой ише­мии за счет торможения окислительных процессов, накопления продуктов метаболизма и истощения АТФ. Реперфузия усугубляет повреждение органа, вызванное ишемией, приводя к реоксигенации и возвращению к аэробному метаболизму с образо­ванием реактивных форм кислорода, которые по­вреждают цитоскелет клеток. Во время реперфузии повреждение ткани усугубляется воспалительным ответом, который инициирует каскад негативных клеточных реакций, приводящий к продукции и экспрессии воспалительных цитокинов, хемокинов и компонентов комплемента, что, в свою очередь, вызывает миграцию и активацию лейкоцитов, фор­мирование воспаления. Длительно протекающая воспалительная реакция в ткани трансплантата приводит к развитию интерстициального фиброза, снижению выживаемости ТП [6, 8, 9].

ИР повреждение влияет как на краткосрочные последствия, так и на долгосрочный результат трансплантации. Клинически ИРС проявляется за­держкой восстановления функции, отторжением, хронической дисфункцией ТП [8]. Повышенная иммуногенность ТП, подвергшегося тяжелому ИР повреждению, требует увеличения иммуносупрес- сивной нагрузки, что, в свою очередь, увеличивает риск инфекционных осложнений [10, 11].

Клеточные последствия ишемии. Длитель­ная ишемия ТП сопровождается различными ультраструктурными изменениями и нарушени­ем клеточного метаболизма. Вызванное ишеми­ей снижение окислительного фосфорилирования ведет к неспособности клеток ресинтезировать энергетические фосфаты, такие как АТФ и креатинфосфат. В результате функция АТФ-зависимых ионных каналов клеточной мембраны изменяется, нарушается ионный баланс, ионы Ca, Na и вода поступают в клетку в избыточном количестве. Эти процессы приводят к клеточному отеку, а увели­чение внутриклеточной концентрации Ca способ­ствует образованию мочевой кислоты и пирофос­фата кальция. Последнее индуцирует активацию фосфолипаз и протеаз, в частности, кальпаинов и каспаз, запускающих апоптоз [12, 13].

Снижение содержания АТФ ведет к отеку ми­тохондрий и, как следствие, к высвобождению из них цитохрома С, который активирует апоптоти- ческий сигнальный путь с участием каспаз 1 и 9. Эти события, помимо активации запрограмми­рованной клеточной смерти, ведут к индукции воспалительного ответа посредством выработки интерлейкина(ИЛ)-1 [14].

На уровне эндотелия ишемия способствует экспрессии генов некоторых провоспалительных и биологически активных компонентов, таких как молекулы адгезии лейкоцитов, эндотелин, тромбоксан А2. В то же время, экспрессия генов эндотелий-протективных молекул, таких как ок­сид азота, тромбомодулин, простациклин, пода­вляется [15, 16].

Таким образом, ишемия способствует запуску провоспалительного клеточного ответа, что уве­личивает восприимчивость тканей к повреждени­ям, обусловленным последующей реперфузией.

Роль активных форм кислорода. Результатом реперфузии ишемизированных тканей является образование токсических активных форм кисло­рода (АФК), таких как супероксид-анион (·02-), гидроксил-радикал (·ΟΗ), перекись водорода (Н2О2), пероксинитрит (ONOO-), хлорноватистая кислота (HOCl). Во время ишемии клеточный АТФ распадается с образованием гипоксантина. В норме гипоксантин окисляется до ксантина (а да­лее до мочевой кислоты) ксантиндегидрогеназой (КДГ), для которой он является субстратом.

В неишемизированных клетках КДГ исполь­зует никотинамид-аденин-динуклеотид (NAD+) вместо молекулярного кислорода в качестве ак­цептора электронов в реакции преобразования NAD+ в NADH. Однако во время ишемии КДГ превращается в ксантиноксидазу, неспособную катализировать превращение гипоксантина, что приводит к его накоплению в клетках. После восстановления кровотока электроны перено­сятся не к NAD+, а к молекулярному кислороду, вследствие чего происходит формирование АФК, которые являются сильными окислителями и вос­становителями и оказывают непосредственное повреждающее действие на клеточные мембраны путем перекисного окисления липидов [17].

Кроме того, АФК стимулируют активацию лей­коцитов и хемотаксис посредством фосфолипазы А2 плазматический мембраны с образованием арахидоновой кислоты - предшественника синте­за эйкозаноидов (тромбоксана А2, лейкотриенов). АФК также повышают экспрессию генов молекул адгезии лейкоцитов и цитокинов путем активации транскрипционного ядерного фактора NF-kB [18]. В частности, АФК, особенно производные пери- киси водорода, через МАР-киназы активируют NF-kB, тем самым способствуя выработке факто­ра некроза опухоли-альфа (ФНО-альфа) - мощно­го медиатора воспаления [19].

Роль системы комплемента. Система ком­племента обеспечивает врожденный иммунитет человеческого организма и играет важную роль в процессах воспаления в посттрансплантационном периоде. Специфическим фактором актива­ции комплемента в ТП может быть наличие анти- HLA-антител реципиента, фиксирующих компле­мент [21, 22].

ИРС всегда сопровождается активацией си­стемы комплемента, компоненты которого осаж­даются вдоль базальной мембраны капилляров интерстиция и клубочка [23, 24]. Образующие­ся в результате активации системы комплемента анафилатоксины С3а, С5а обладают широким спектром иммунных функций [20], стимулируя активацию лейкоцитов и хемотаксис, усиливая воспалительный ответ путем увеличения синте­за МСР-1 (Monocyte Chemoattractant Protein-1), ФНО-альфа, ИЛ-1, ИЛ-6 [25, 26]. iC3b образуется после расщепления С3Ь и является специфиче­ским лигандом для адгезии лейкоцитов к сосуди­стому эндотелию с помощью бета-2-интегринов. C5b-9 активирует ядерный фактор NF-kB в эн­дотелиальных клетках, увеличивая, таким обра­зом, продукцию молекул адгезии лейкоцитов, к которым относятся vascular cell adhesion molecule (VCAM-1), intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), Е-селектин и Р-селектин (цит. по [6]). Кроме того, C5b-9 также способствует активации лейкоцитов и хемотаксиса, индуцируя секрецию ИЛ-8 и МСР-1 эндотелием (цит. по [6]). В конеч­ном итоге этот компонент системы комплемента может вызывать спазм микрососудов, ингибируя эндотелий-зависимую релаксацию и снижая со­держание циклического гуанозинмонофосфата в эндотелии, что еще в большей степени усугубляет ишемизацию и нарушение функций ТП [24, 27-30].

Роль лейкоцитов. Лейкоциты взаимодействуют с сосудистым эндотелием посредством нескольких этапов: «rolling» лейкоцитов вдоль эндотелия, фик­сация лейкоцитов к эндотелию, трансмиграция че­рез эндотелий. Первый шаг инициируется увеличе­нием экспресии Р-селектинов на поверхности эндо­телия, что является следствием ИРС. Р-селектины взаимодействуют со своими ко-рецепторами P-selectin glycoprotein 1, находящимися на поверх­ности лейкоцитов. Исходно низкая афинность данных рецепторов приводит к прерывистому свя­зыванию лейкоцитов с эндотелием, называемому «rolling». Последующее взаимодействие бета-2- интегринов лейкоцитов, таких как Mac-1, с ICAM- 1 молекулами эндотелия способствует плотной фиксации лейкоцитов к эндотелиальным клеткам и прекращению их движения. Последующую ми­грацию лейкоцитов в интерстиций ТП обеспечи­вают platelet-endothelial cell adhesion molecule 1 (PECAM-1), которые постоянно экспрессируются на уровне межклеточных соединений эндотелия. Достигнув внесосудистого пространства, активи­рованные лейкоциты выделяют токсичные АФК, протеазы и эластазы, которые способствуют повы­шенной проницаемости стенок капилляров, отеку, тромбозу и гибели паренхиматозных клеток.

При ИРС описаны фенотипические и функцио­нальные изменения в популяции почечных моно- нуклеарных фагоцитов [31]. В работе Snelgrove и соавт. (2017) мононуклеарные фагоциты изуча­лись через 24 и 72 ч после получасовой почечной ишемии или фиктивной операции в мышиной мо­дели. Фенотипы популяций лейкоцитов анализи­ровали с помощью проточной цитометрии. Было выявлено, что ИР повреждение вызвало мигра­цию моноцитов, дендритных клеток (ДК), макро­фагов и нейтрофилов. Классификация субпопуля­ций мононуклеаров на основе экспрессии CD11b / CD11c показала, что при ИРС они представлены преимущественно моноцитарными воспалитель­ными дендритными клетками. Кроме того, ИР по­вреждение также способствовало ДК-зависимому перекрестному представлению почечных антиге­нов CD8 T-клеткам в лимфатическом узле [32] с последующей их активацией.

Роль лимфоцитов в патогенезе ИРС. Т- и В-лимфоциты могут играть роль в патогенезе ИРС [33].

Естественные киллерные Т-клетки (ЕКТ- клетки) - уникальная популяция, являющаяся промежуточным звеном между врожденным и приобретенным иммунитетом. ЕКТ-клетки обла­дают иммунорегуляторными функциями за счет активации эффекторных клеток (ЕК, макрофаги, дендритные клетки, CD4+ и CD8+лимфоциты), а также за счет непосредственного цитолитическо- го действия [31, 34]. Скопление ЕКТ-клеток было обнаружено в постишемической почке через 3 ч после включения почки в кровоток c уменьшени­ем их числа спустя 24 ч [35]. Ингибирование акти­вации ЕКТ-клеток или уменьшение их количества сопровождалось снижением интенсивности про­явления ИРС и ассоциировалось со сниженным уровнем продукции интерферона-гамма (ИФН- гамма) нейтрофилами в почке [36].

Роль Т-лимфоцитов, а особенно CD4+клеток, в ишемическом повреждении почек было про­демонстрировано рядом исследований. Линии мышей, лишенных CD4+лимфоцитов (но не CD8+), были более защищены от ИРС, в то вре­мя как введение СD4+-клеток сопровождалось ранними постишемическими изменениями [37]. Патогенетический эффект в данном случае свя­зывали с ИФН-гамма, вырабатываемым CD4-T- лимфоцитами. Однако более детальные исследо­вания на животных позволили предположить, что только CD4+лимфоциты с фенотипом Th1 явля­ются патогенными для ИРС, в то время как клет­ки фенотипа Th2 обладают протективными свой­ствами. Дефицит Signal Transducerand Activatorof Transcriptionprotein family-4 (STAT-4 - фактор регуляции Th1) был связан с восстановлением функции почки после ИРС. Роль CD4+клеток в патогенезе ранних почечных повреждений после ИРС убедительно подтверждена S. Wang et al., продемонстрировавшими, что инактивирование ИЛ-16 (хемоатрактанта Т-лимфоцитов, интен­сивно экспрессирующегося в почечных каналь­цах после ИРС) приводило к сохранению почек, снижению миграции Т-лимфоцитов [38], а также числа активированных Т-лимфоцитов и эффекторных Т-клеток памяти через 6 нед после ИРС в постишемической почке [35].

В свою очередь, дефицит Signal Transducer and Activator of Transcription protein family-6 (STAT-6) (сигнальных молекул, регулирующих функцию Th-2-лимфоцитов) и ИЛ-4 усугублял структурные и функциональные изменения почек в моделях ИР [39].

В последние годы пристальное внимание уде­ляется роли регуляторных Т-клеток (Грег) в пато­генезе ИРС. Известно, что Трег подавляют чрез­мерный иммунный ответ и являются потенциаль­ными терапевтическими мишенями при отторже­нии ТП. Функции Tрег (CD4+CD25+Foxp3+) и экспрессия ими хемокинового рецептора CXCR3 были проанализированы в мышиной модели ран­ней стадии ИР. Было показано, что количество Трег значительно увеличивается через 72 ч после реперфузии. Напротив, предварительное введе­ние моноклональных антител к CD25 приводило к уменьшению уровня Трег и усугублению повреж­дения почек. У мышей с неповрежденными почка­ми Трег практически не экспрессировали CXCR3, тогда как количество CXCR3+ Трег значительно увеличивалось через 72 ч после реперфузии и об­ратно коррелировало с концентрациями мочеви­ны, креатинина и гистологической картиной по­вреждения почек. Следовательно, восстановление функционирования почки после ИР может быть связано с миграцией Трег и экспрессией CXCR3 [40]. 

В другом исследовании было выявлено, что су­прессия CD4 + CD25 + CD127low и CD4+CD127low/- TNFR2 (рецептор к фактору некроза опухолей) + Трег является предиктором острого поврежде­ния почек при ИРС. Экспрессия TNFR2 на CD4+ CD127low/- T-клетках коррелировала со снижением регуляторных функцией и может быть использо­вана как суррогатный маркер иммунного статуса реципиента и предиктор развития дисфункции ТП

[41].

Роль В-лимфоцитов в патогенезе синдрома ИРС остается неопределенной. Имеются резуль­таты, показывающие, что дефицит В-клеток обе­спечивает защиту почек в ранней фазе ИРС. Кро­ме того, было обнаружено увеличение В-клеток и их дифференцровки в постишемической почке в течение восстановительной фазы ИРС, что дает основание считать, что В-клетки, вероятно, уча­ствуют в репаративных процессах. Тем не менее, более конкретную роль В-клеток в патогенезе ИРС еще предстоит выяснить [42, 43].

Роль цитокинов и хемокинов. Известно, что ИРС характеризуется выраженной воспалитель­ной реакцией, приводя к повреждению тканей почек. При этом отмечается повышенный синтез хемокинов и провоспалительных цитокинов, та­ких как ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-альфа и ряда других, указывающий на то, что данные молекулы играют одну из ведущих ролей в патогенезе синдрома [44, 45]. Ишемия почек сама по себе является стиму­лом к выработке ИЛ-1, а С5а компонент системы комплемента активизирует выработку хемокина МСР-1 и цитокинов ФНО-альфа, ИЛ-1, ИЛ-6. ИЛ-1 индуцирует экспрессию молекул адгезии на клетках эндотелия, тем самым способствуя кле­точной инфильтрации. Кроме того, он стимулиру­ет выработку простагландинов путем повышения экспрессии циклооксигеназы и увеличивает ко­личество циркулирующих нейтрофилов и тром­боцитов. Наконец, ИЛ-1 может стимулировать выработку эпителиальными клетками канальцев других медиаторов воспаления - ФНО-альфа и ИЛ-6 [46].

Конечным результатом многих процессов, во­влеченных в воспалительную реакцию ИРС, яв­ляется активация транскрипционного фактора NF-kB: АФК, С5Ь активируют NF-kB, тем самым увеличивая уровень цитокинов в зоне воспаления. Одни из важных посредников активации NF-kB - Toll-подобные рецепторы. Иммунная система человека имеет несколько механизмов распозна­вания патогенов, включая ТоП-подобные рецеп­торы. Последние, связываясь с чужеродным аген­том, вызывают иммунный ответ, направленный на элиминацию патогена. Те же самые рецепторы распознают поврежденные клетки собственного организма и эндогенные лиганды [47]. Замечено, что экспрессия ТоП-подобных рецепторов эпите­лиальными клетками канальцев почек увеличи­вается в ответ на ИРС [48]. После развития ИРС Toll-подобные рецепторы реагируют на белки, структура которых была повреждена в ходе ише­мии, а их стимуляция приводит к увеличению се­креции провоспалительных цитокинов и хемоки- нов через активацию транскрипционного фактора NF-kB [49].

Транскрипционный фактор NF-kB играет ключевую роль в возникновении воспалитель­ной реакции, он активируется, когда клетка на­ходится в состоянии стресса, что и наблюдается при ИРС или уже имеющем место воспалении. Результатом его включения является активация и синтез из таких провоспалительных факторов, как ИЛ-1, ФНО-альфа, ИФН-гамма и ряда хемо- кинов, (ИЛ-8, МСР-1, RANTES), потенцирующих воспалительную реакцию. В процессе активации и адгезии участвуют такие молекулы, как LFA-1 (leukocyte function associated antigen-1), ICAM-1. Этот процесс сопровождается миграцией лимфо­цитов, моноцитов, макрофагов и гранулоцитов в поврежденные ткани. Клеточная инфильтрация вместе с усиленным образованием медиаторов воспаления усугубляют интерстициальный отек и повреждение ткани [14].

Не только местная выработка цитокинов и хе- мокинов после ИРС может привести к поврежде­нию ТП, но и цитокины, циркулирующие в крови донора. Системному воспалительному ответу у донора способствуют смерть мозга и цитокины. Такой «цитокиновый шторм» ухудшает функцию органа и приводит к более выраженному отторже­нию ТП и снижению его долгосрочной функции [50, 51]. Значение подобных эффектов подчерки­вается в экспериментах, демонстрирующих вред­ное влияние коры головного мозга на долгосроч­ные перспективы (даже когда холодовая ишемия была ликвидирована) [52, 53].

Если устранить воспаление, то можно предот­вратить грозные последствия ИРС, однако, если воспалительный ответ не удастся разрешить, то воспаление может стать хроническим и привести к фиброзу органа и потери его функций и, соот­ветственно, к несостоятельности ТП. Фиброз с накоплением внеклеточного матрикса является поздним неспецифическим результатом ИРС. Тем не менее, нарушение внеклеточного матрикса так­же способствует и острому повреждению тканей после ИРС [54].

Роль повреждения тубулярных эпителиаль­ных клеток и эндотелиальной дисфункции.

В исследованиях in vivo было показано, что в активации иммунных механизмов воспаления при ИРС (в частности, активации комплемента) пусковым фактором является дисфункция эндоте­лия [55, 56]. У крыс с индуцированной ишемией/ реперфузией протекция эндотелия специфиче­ским белком значимо улучшает функцию почек, что проявляется снижением креатинина сыворот­ки, а также ингибирует продукцию С3 [57]. Дру­гим механизмом эндотелиальной дисфункции при ишемическом повреждении является активация NO-синтазы (нитрит-редуктазы), которая блоки­рует защитные нитрит-зависимые механизмы при ИРС [58].

С другой стороны - если на ранних стадиях ишемии основное значение имеют антиангиоген- ные механизмы, то на поздних стадиях гипоксия может активировать ангиогенные факторы, та­кие как фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), индуцированный гипоксией фактор HIF-1α, что может стабилизировать микроциркуляцию и ни­велировать отрицательные эффекты ишемии [59].

Центральной мишенью ИР повреждения яв­ляются клетки эпителия почечных канальцев. Патофизиологическим механизмом тубулярного повреждения, как и эндотелиальной дисфунк­ции, является окислительный стресс. Показано влияние ИРС на метаболизм клеток проксималь­ного канальцевого эпителия, обсуждается роль его воздействия на экспрессию и активность мембранных транспортеров, а также временная модуляция транспортеров в периоды ишемии и реперфузии [60]. Кроме непосредственных по­следствий повреждения (тубулярного некроза) в виде канальцевой дисфункции, повреждение тубулярного эпителия приводит к иммунной ак­тивации [61].

Заключение. Таким образом, синдром ише­мии-реперфузии имеет сложный, каскадный па­тогенез. Очевидно, что возможности эффектив­ного воздействия на него ограничены объектив­ными трудностями, которые связаны, главным образом, с наличием множества альтернативный путей, в конечном итоге, приводящих к тяжелому повреждению ТП, быстрому развитию фиброза и повышению риск утраты ТП. Очевидна необходи­мость дальнейших исследований, направленных на разработку способов таргетного воздействия на основные звенья патогенеза [62].