Первым исследователем, описавшим мочевую кислоту, является Karl Scheel. Произошло это в 1776 году, когда из конкремента, обнаруженного в мочевом пузыре, он выделил вещество с кислот­ными свойствами. Karl Scheel назвал его «литиче- ской кислотой». George Pearson и Antoine Fourcray позднее переименовали «литическую кислоту» в «мочевую», чтобы подчеркнуть наличие этого вещества в нормальной моче и его отсутствие в других камнях мочевого тракта [1].

У человека и других высших приматов моче­вая кислота - конечный продукт пуринового мета­болизма в связи с отсутствием у них функциони­рующего печеночного пероксисомального энзима уриказы (уратоксидазы). Это обусловлено рядом мутаций гена, кодировавшего ее функциональную активность, произошедших в ходе эволюционного развития [2]. У большинства млекопитающих фермент уратоксидаза активен и обеспечивает конверсию плохо растворимой мочевой кисло­ты в хорошо растворимый аллантоин, который, в свою очередь, через аллантаиновую кислоту с помощью аллантоиназы и аллантоиказы дегра­дирует до мочевины и гипоксантина [3]. Отсут­ствие активной уриказы у человека ведет к значи­тельному повышению уровня солей МК, прежде всего мононатриевого урата, в плазме крови, что обеспечивает предрасположенность человека к развитию подагры и уратного нефролитиаза [4]. Его концентрация в крови у человека находится в пределах от 2,5 до 7,0 мг/дл (147-420 мкмоль/л), в то время как у других млекопитающих этот по­казатель в 5-20 раз меньше [1, 5-9].

Существуют несколько условий, определяю­щих развитие уратного нефролитиаза. Первое - наличие хотя бы одного или нескольких из сле­дующих факторов: чрезмерно кислый pH мочи, гиперурикемия и гиперурикозурия, сниженный объем образующейся мочи. Второе - наличие ряда сопутствующих заболеваний и состояний, таких как подагра, сахарный диабет 2-го типа, а также метаболический синдром (МС) или его от­дельные компоненты [10].

Не специфическим и универсальным факто­ром, способствующим образованию всех типов почечных конкрементов, является низкий объем мочи [11, 12]. В связи с ограниченной раствори­мостью мочевой кислоты повышение её концен­трации при сниженном объеме мочи приводит к пересыщению МК и созданию условий, способ­ствующих осаждению МК и мононатриевого ура­та [13, 14].

Следствием возрастания содержания урата в крови является увеличение его экскреции с мочой с развитием гиперурикозурии. T.Yu и A.Gutman в своей работе показали строгую линейную за­висимость между концентрацией мочевой кисло­ты в плазме крови и уратным нефролитиазом. У пациентов с уровнем МК в плазме ниже 7 мг/дл микролиты определялись лишь в 9,9% случаев, а при увеличении концентрации МК в плазме до 13 мг/дл и выше, конкременты определялись уже в 53% случаев [15]. Позже многие исследователи подтвердили эти результаты и пришли к выводу о том, что подагра является фактором повышенного риска образования почечных камней [16-19].

Помимо подагры, существуют другие состоя­ния, которые сопровождаются увеличением экс­креции МК с мочой. Среди них следует выделить генетический дефект фермента гипоксантин- гуанинфосфорибозил-трансферазы (синдром Леша-Нихена). Этот фермент предотвращает клеточное разрушение пуринов, а нарушение его активности приводит к развитию тяжелой гиперурикемии [5, 20, 21]. Некоторые наследственные заболевания также характеризуются гиперурикемией и могут сопровождаться развитием уратного нефролитиаза. Среди них болезнь Вильсона-Ко­новалова, Хартнапа, Гирке, синдромы Келли-Зигмиллера, Фанкони [22-25]. Гиперурикемия может развиваться на фоне химиотерапии при миело- и лимфопролиферативных заболеваниях вследствие катаболизма опухолевых клеток, гемолитической и серповидно-клеточной анемии, полицитемии и псориаза в результате усиленного клеточного оборота [20, 21, 26]. Кроме того, гиперурикемия может быть следствием длительного примене­ния ряда лекарственных препаратов, к которым относятся тиазидовые и петлевые диуретики, ингибиторы карбоангидразы, ряд нестероидных противовоспалительных препаратов, некоторые антибиотики, ингибиторы АПФ, блокаторы ангиотензиновых рецепторов, статины, современные противовирусные средства [5, 27].

Не менее важным патогенетическим факто­ром, способствующим образованию уратных кам­ней, является гиперурикозурия. При увеличении концентрации МК в первичной моче создаются хорошие условия для ее преципитации в почеч­ном интерстиции с последующей кристаллизаци­ей [5, 28].

К развитию гиперурикозурии могут приводить как генетические причины, так и воздействие приобретенных факторов. Врожденная гиперурикозурия может возникать вследствие нарушений почечного транспорта урата по причине мутаций почечных транспортеров МК [21, 29-31]. Приоб­ретенная гиперурикозурия может быть обуслов­лена диетой, богатой пуринами, и применением урикозурических лекарственных средств, таких как пиразинамид, пробеницид, бензбромарон, сульфинпиразон, фенилбутазон, ацетилсалицило­вая кислота в больших дозах, лозартан, фенофибрат, аторвастатин [21, 32-36].

Главным условием формирования уратных ми­кролитов является ацидификация мочи. В крови, pH которой составляет 7,34-7,36, МК находится в ионизированном состоянии в форме растворимого мононатриевого урата. Попадая в условия чрезмер­но кислой мочи (pH<5,5), МК становится в 20 раз менее растворимой, чем мононатриевый урат, что резко увеличивает преципитацию и способствует образованию конкрементов [21, 23, 37-40]. К воз­никновению повышенной ацидификации мочи мо­гут привести нарушение буферной емкости мочи и повышение образования титруемых кислот [40-43].

Необходимость детального изучения любой патологии требует наличия адекватной экспери­ментальной модели на лабораторных животных. Присутствие активной уриказы у большинства млекопитающих обусловливает низкий уровень МК в плазме, что делает их использование в каче­стве экспериментальной модели уратного нефро- литиаза весьма затруднительным.

Несмотря на то, что уратный нефролитиаз хорошо известен с античных времен, серьезных попыток воссоздать эту патологию не предпри­нималось вплоть до 90-х годов XIX века, когда O. Minkowski, изучая влияние пищи, богатой аде- нином, на организм собак, отметил появление у них почечных конкрементов [44]. Он предполо­жил, что введение предшественников синтеза МК в организм животного извне должно привести к повышению ее синтеза и, как следствие, отложе­нию МК в почках. Исследователь полагал, что камни, которые он фиксировал у собак, состояли из МК и описывал их в виде мелких депозитов, которые преимущественно располагались на гра­нице коркового и мозгового слоя почек.

Однако в 1950 г. A. Bendich опубликовал рабо­ту, где он с помощью хроматографии доказал, что при введении аденина млекопитающим в почках образуются не уратные камни, а конкременты, ко­торые состоят из 2,8-дигидроксиаденина (2,8-ДГА) [45]. 2,8-ДГА - метаболический продукт, который в обычных условиях у человека не встречается. В норме у человека аденин трансформируется в аденозинмонофосфат под действием фермента аденинфосфорибозилтрансферазы. У людей выявлена редкая наследственная аутосомно-рецессивная патология, при которой аденин не может преоб­разовываться в аденозинмонофосфат вследствие дефекта аденин-фосфорибозилтрансферазы. В ре­зультате аденин с помощью фермента ксантиноксидазы превращается в плохо растворимый 2,8- ДГА, который откладывается в почках [46]. Резуль­таты, которые продемонстрировал A. Bendich, под­твердила группа исследователей под руководством T. Yokozawa. С 1976 по 1985 год она опубликовала серию работ, в которых крысам длительно вводил­ся аденин [47-52]. Уже на 6-й день эксперимента авторы обнаружили в почках депозиты, которые в основном были замечены в просветах и клет­ках канальцев, а также в почечном интерстиции. Кроме того, они отмечали отложения кристаллов в мочевом пузыре и моче. В почечных клубочках и других органах крыс отложений микролитов не наблюдалось. С увеличением продолжительности эксперимента количество депозитов значительно возрастало. Длительное введение аденина крысам также приводило к существенному повышению уровня МК в плазме на 6-е сутки до 2,3±0,09 мг/ дл против 1,94±0,10 в контрольной группе. Но экс­креция МК с мочой у таких животных снижалась. Однако при проведении анализа микролитов авто­ры установили, что они состоят из 2,8-ДГА [53].

Попутно отметим недавнюю работу, которая опубликована в 2013 году [54]. Она также по­священа изучению влияния аденина на почки у крыс. Как и предполагалось, у всех животных, по­лучавших аденин, авторы отметили повышение концентрации МК в плазме, но описали лишь вос­палительные и фиброзные изменения в почках. При этом о наличии каких-либо конкрементов в почках лабораторных животных не сообщается.

Таким образом, введение аденина крысам может служить моделью заболевания человека, связанного с генетическим дефектом аденинфосфорибозилтрансферазы и сопровождающего­ся гиперурикемией.

S. Adachi и соавт. изучали влияние множества предшественников МК на способность гепатоцитов мышей синтезировать МК [55]. Они проде­монстрировали на культуре клеток печени мышей AML12 увеличение продукции МК гепатоцитами после добавления прекурсоров или пуриновых нуклеотидов в среду инкубации. Причем макси­мальная продукция МК гепатоцитами наблюда­лась при добавлении в культуру клеток ксанти­на - продукта пуринового катаболизма, прямого предшественника МК (270 ммоль/мг протеина). На мышиной модели in vivo цитируемые авторы показали, что одновременное однократное введе­ние инозинмонофосфата и гуанозинмонофосфата в дозе 400 мг/кг через 2 ч приводило к повыше­нию уровня МК в плазме до 180 ммоль (5 мг/дл).

Исторический интерес представляет рабо­та F.H. Epstein и G. Pigeon, опубликованная в 1964 году. Авторы вызывали острое поражение почек собак, путем непродолжительного в тече­ние 90 мин внутривенного вливания урата лития, однако добиться отложения уратных микролитов за столь короткий срок им не удалось [56].

В 60-х годах XX века В. Stavric и соавт. предло­жили первую успешную модель уратной нефро­патии у крыс [57]. В своих опытах они скармлива­ли молодым крысам стандартную лабораторную смесь с добавлением МК и родственного соеди­нения оксониевой кислоты (ОК). Последняя кон­курентно ингибирует уриказу крыс, предотвра­щая тем самым деградацию МК до хорошо рас­творимого аллантоина. У животных, получавших МК и ОК в течение 3-4 нед, развивались гиперурикемия, гиперурикозурия, отмечались воспалительные изменения в почечной ткани, а также формировались уратные конкременты. Причем почечное повреждение было максимально выра­жено в почечном сосочке [58]. Позднее в своих исследованиях ряд авторов успешно использова­ли данную модель.

В 1975 году J. Waisman с помощью электрон­ной микроскопии подробно описал морфологи­ческие изменения, происходящие в почке у крыс, получавших оксониевую и мочевую кислоты [59]. Почечные канальцы были значительно расшире­ны, а в собирательных трубках выявлялись депо­зиты МК. Важно отметить, что были обнаружены признаки, указывающие на то, что при этом по­чечные эпителиальные клетки поглощают уратные кристаллы, а это вносит свой вклад в даль­нейшее развитие воспалительного повреждения ткани. Это согласуется с рядом литературных дан­ных, зафиксировавших сходные изменения в дру­гих органах и тканях. Установлено, например, что синовиальные покровные клетки в коленном су­ставе собак, а также нейтрофилы человека быстро поглощают кристаллы мононатрия урата [60-62].

В 2000 году Y.G. Kim и соавт. изучили роль фактора, ингибирующего миграцию макрофагов в развитии уратного нефролитиаза на эксперимен­тальной модели длительного совместного введе­ния мочевой и оксониевой кислот крысам [63]. Было установлено, что образование интраренальных гранулем вокруг кристаллов МК может быть обусловлено реакцией гиперчувствительности за­медленного типа, опосредованной фактором, ин­гибирующим миграцию макрофагов.

Интересно отметить, что введение крысам только оксоната без добавления МК в течение 7 нед индуцировало лишь легкую гиперурикемию до 1,7-3,0 мг/дл (100-120 ммоль), что вызывало слабую воспалительную реакцию, фиброз, лег­кое тканевое повреждение, нарушение почечной функции и системную гипертензию, несмотря на отсутствие внутрипочечного отложения кристал­лов МК [64-67].

На фоне бурного развития генной инженерии в 1994 г. Х. Wu и соавт. опубликовали работу, в которой описали альтернативный метод модели­рования уратного нефролитиаза на мышах. Ис­следователи с помощью геномной рекомбинации мышиных ES-клеток создали трансгенных живот­ных, имеющих мутацию в локусе гена, отвечаю­щего за синтез уриказы [68]. Это привело к деся­тикратному повышению концентрации мочевой кислоты в сыворотке крови, резко выраженной гиперурикемии и обструктивной нефропатии за счет образования уратных микролитов внутри просве­та канальцев. Однако полная утрата активности уриказы обусловила значительную летальность животных - 65% мышей не доживали до зрелого возраста, что, по существу, сделало данный метод неприемлемым. Кроме того, результаты этого ис­следования указывают на то, что уриказа играет жизненно важную роль в клиренсе МК у мышей.

Принимая во внимание тот факт, что лишь 30% МК элиминируется из организма посредством желудочно-кишечного тракта, а 70% - экскретируется почками, становится ясно, что развитие гиперурикемии в значительной степени зависит от изменений движения урата в почках [69]. Поэто­му на протяжении многих десятков лет исследо­вателей волнует проблема почечного транспорта мочевой кислоты.

За последние 70 лет взгляды на эту пробле­му существенно менялись. В 40-х годах XX века считалось, что МК в почках подвергается только фильтрации [70], в 1950 г. в лаборатории Робер­та Берлинера доказали, что в почках она также подвергается активной канальцевой реабсорбции [71]. Позже, в 1961 году A.B. Gutman и T.F. Yu сформулировали трехкомпонентную модель по­чечного транспорта урата, согласно которой мо­чевая кислота, профильтровавшись в клубочках, подвергается активной реабсорбции, а затем ак­тивной секреции в проксимальных канальцах по­чек [72]. В настоящее время лидирует четырех­компонентная модель транспорта МК в почках, согласно которой конечная экскреция составляет 10-12% от величины профильтровавшейся в клу­бочке мочевой кислоты [10, 73].

В начале XXI века были идентифицирова­ны ряд белков-переносчиков, ответственных за транспорт МК через биологические мембраны в почке, а также других органах. Это сделало воз­можным новый подход к моделированию уратной нефропатии - изменение активности специфиче­ских транспортеров МК. Примером этого может служить работа, опубликованная в 2013 году кол­лективом авторов под руководством F. Preitner, в которой были продемонстрированы мыши с печень-специфической аблацией GLUT9, уратно­го транспортера, который в почках переносит урат через базальную мембрану эпителиоцита, а в пе­чени обеспечивает его доступ к уриказе (LY9KO мыши) [9]. Интересно, что изначально GLUT9 считался исключительно транспортером глюко­зы и фруктозы, но сегодня установлено, что его транспортная активность в отношении урата зна­чительно выше [74, 75].

Блокада GLUT9 у мышей путем трехкратного введения тамоксифена в дозе 1 мг не позволила достигнуть гиперурикемии, сопоставимой с тако­вой у человека, а уровень МК в плазме таких жи­вотных был недостаточно высоким (120 ммоль). Аналогичного результата возможно добиться вве­дением оксониевой кислоты крысам. Интересно отметить, что у мышей LY9KO на этом фоне, в отличие от крыс, получавших ОК, не развивается почечное воспаление: на фоне лёгких изменений почечной функции (снижалась концентрационная способность почек) не было изменений уровня плазменного креатинина или морфологических нарушений [76]. Такое противоречие между эти­ми моделями может быть обусловлено разницей в экспериментальных подходах, а также некоторым различием физиологии использованных лабора­торных животных. Несмотря на повышение уров­ня МК в плазме у мышей, нокаутных по печень- специфическому GLUT 9, эти величины были еще мало сопоставимы с таковыми у человека. Для увеличения урикемии LY9KO мышам F. Preitner и соавт. в течение 3 дней вводили инозин, мета­болический прекурсор урата [76]. В результате у таких мышей к 3-му дню удавалось повысить уро­вень МК в плазме до 150-200 ммоль. Однако это не приводило к образованию уратных микролитов в почках. Используя свою модель, добиться отло­жения уратных микролитов в почках им удалось лишь у мышей LY9KO, которые, помимо 3-днев­ного введения инозина в течение 6 нед, получали богатую жирами пищу. У них уровень pH мочи снижался до 5,6, и отмечалось обширное образо­вание мочекислых камней с развитием обструктивной ОПН [77]. Заметим, что путем длительно­го совместного введения мочевой и оксониевой кислот крысам удалось добиться аналогичного эффекта [63,78].

Таким образом, подходы к моделированию уратной нефропатии можно условно разделить на следующие группы:

Очевидно, что не все из предложенных подхо­дов возможно использовать для адекватного вос­произведения заболевания человека. Генетиче­ская модель ингибирования уриказы у мышей не пригодна для изучения новых подходов к фарма­котерапии уратного нефролитиаза, так как экспе­риментальные животные погибают, не достигнув зрелого возраста. Селективное нарушение транс­порта МК через мембраны представляет опреде­ленный интерес, однако такая модель, тем не ме­нее, оставляет уриказу активной, чего у человека не происходит. Введение прекурсоров МК также может быть перспективным направлением, одна­ко важно понимать, что не все прекурсоры подхо­дят для формирования уратных камней, наиболее выгодно в данном качестве выглядит ксантин.

С точки зрения патогенеза уратного нефролитиаза, в большей степени таковому заболеванию у человека соответствует фармакологическая мо­дель ингибирования уриказы у крыс путем со­вместного длительного введения мочевой и оксо­ниевой кислот. Эта модель связана с описанными выше особенностями метаболизма пуринов у че­ловека и была использована нами в дальнейших исследованиях.