This must be hidden
При поддержке препарата АФАЛАЗА

Механизмы повреждения почечной паренхимы при рефлюкс-нефропатии

22.01.2018
1482
0

Батюшин М.М.

Кафедра внутренних болезней с основами физиотерапии №2, Проблемная научная лаборатория экспериментальной нефрологии ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России, г.Ростов-на-Дону ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет», Научно-исследовательский институт биологии Адрес: 344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, 29, тел. (919)8704523 Эл.почта: batjushin-m@rambler.ru

Т ермин «рефлюкс-нефропатия» был впервые употреблен Baily в 1973 году для обозначения поражения почечной паренхимы при везикоуретеральном рефлюксе (ВУР) и присоединяющейся инфекции мочевых путей [1]. Smellie J.M. и соавт. были одними из первых, кто описал почечное повреждение при ВУР [2]. До этого считалось, что причиной почечного повреждения является исключительно инфекция мочевых путей, присоединяющаяся при ВУР [3]. По данным диализных регистров примерно у 5-12% пациентов, получающих заместительную почечную терапию, причиной развития терминальной хронической почечной недостаточности явилась рефлюкс-нефропатия. Вместе с тем среди пациентов с рефлюкс-нефропатией удельный вес терминальной ХПН не велик и составляет 0,4-2% [4].

Развитие обструктивного процесса на уровне лоханки, мочеточника или нижних мочевых путей с сохранением оттока мочи на стороне повреждения сопровождается повышением давления в лоханке, лоханочно-почечным рефлюксом, приводящим к ремоделированию почки. Процесс паренхиматозного повреждения почек носит гуморальный и гемодинамический характер. При этом скорость развития и выраженность обструкции определяет преобладание одного из этих компонентов. Важным условием формирования почечного повреждения является наличие интраренального рефлюкса [5]. Также повышает риск развития почечного повреждения тяжесть течения рефлюксной болезни, т.е. выраженность рефлюкса [6, 7].

При проведении морфологического исследования почечной паренхимы патологические изменения квалифицируются как хронический тубулоинтерстициальный нефрит [8]. Классическую морфологическую картину «хронического пиелонефрита» описали по результатам исследования почек ста детей Weiss и Parker еще в 1939 году [9]. Она была представлена диффузной и очаговой лимфогистиоцитарной инфильтрацией с зонами интерстициального фиброза и атрофии канальцев. Такая же неспецифичная картина наблюдается и при рефлюкс-нефропатии.

На протяжении последних десятилетий исследователи все больше склоняются к мысли о роли тканевых макрофагов в развитии паренхиматозного повреждения при ВУР [10, 11]. Помимо визуализации макрофагального присутствия в интерстиции исследователями установлено наличие цитокинового обеспечения активности макрофагов при ВУР и обструктивных уропатиях. В частности, исследованы такие цитокины, как остеопонтин, моноцитарный хемотаксический пептид-1 (monocyte chemotactic peptide-1 – MCP-1), эпидермальный фактор роста (epidermal growth factor– EGF), макрофагальный колониестимулирующий фактор (macrophage colonystimulating factor M-CSF). Остеопонтин экспрессируется на поверхности различных клеток, в том числе и клеток проксимальных канальцев. Его активность сопровождается усилением макрофагальной инфильтрации и демонстрируется при различных тубулоинтерстициальных поражениях почек [12-14]. Имеются данные о генетической детерминации экспрессии остеопонтина. В частности Т-аллель и ТТ-полиморфизм гена остеопонтина ассоциируются с повышенным риском развития ВУР, рефлюкснефропатии и тяжести ее течения [1519]. В исследовании Diamond J.R. и соавт. (1994) [20] было показано повышение экспрессии МСР-1 при двусторонней обструктивной уропатии у крыс, что сопровождалось ростом числа макрофагов в интерстиции. Повышение почечной экспрессии и экскреции с мочой МСР-1 коррелирует с выраженностью почечного повреждения и моноцитарной инфильтрации интерстиция при разных тубулоинтерстициальных нефритах [21]. EGF продуцируется клетками восходящего колена петли Генле и дистальных канальцев и является медиатором тубулогенеза и канальцевой регенерации после повреждения. Редукция экспрессии и мочевой экскреции EGF описана при остром и хроническом канальцевом повреждении, включая экспериментальную модель гидронефроза. Вместе с тем введение EGF при почечном повреждении уменьшает явления деструкции и активизирует регенеративные процессы в канальцах [22, 23]. M-CSF является фактором дифференциации и пролиферации клеток системы мононуклеарных фагоцитов. Вместе с тем помимо костномозговых точек приложения M-CSF способен стимулировать миграцию макрофагов. Была также показана его способность влиять на развитие тубулоинтерстициального нефрита, протекающего с макрофагальной инфильтрацией интерстиция [24]. В исследовании Roll U. и соавт. (2002) [25] было показано повышение экспрессии в тубулоинтерстициальной ткани M-CSF у больных с рефлюкс-нефропатией. Таким образом,цитокиновое сопровождение макрофагальной реакции является существенным компонентом патогенеза тубулоинтерстициального повреждения, играя также самостоятельную (не опосредованную макрофагами) роль в формировании фиброза интерстициального пространства.

В качестве продуктов, обладающих провоспалительным и профибротическим действием, особое значение имеют трансформирующий фактор роста β, протеин 53, протеин 21, тканевой ингибитор протеиназы 1, NFκB, фактор некроза опухоли-α (ФНО-α), ангиотензиноген, АТ II, эндотелин, ИЛ-1α, ИЛ-6, ИЛ-8, трансформирующий фактор роста-β1 (transforming growth factor-β1 – TGF-β1) фактор активации тромбоцитов, остеопонтин и др. Повышение экспрессии генов этих цитокинов происходит при почечном повреждении, развивающемся как при ВУР, так и обструктивных уропатиях [26-28]. В частности, в исследовании Fidan K. и соавт. (2012) [29] показано влияние полиморфизмов генов ФНО-α, интерферона-γ (ИФ-γ) и ИЛ-6 на риск развития почечного повреждения при ВУР.

TGF-β1 играет большую роль в производстве компонентов экстрацеллюлярного матрикса, в частности, приводит к повышению синтеза коллагена, фибронектина, протеогликанов и поверхностных клеточных интегринов [30].TGF-β1 также снижает темпы деградации матриксных протеинов за счет подавления экспрессии протеаз и повышения продукции ингибиторов протеаз, таких как ингибитор активатора плазминогена (plasminogen activator inhibitor, type 1 – PAI-1),тканевой ингибитор металлопротеиназ (tissue inhibitor of matrix metalloproteinase – TIMP). У детей с первичным ВУР с ТТ-генотипом TGF-β1 наблюдается повышенный риск почечного повреждения, что свидетельствует о генетической детерминации данного процесса [31].

Эндотелин-1 является почечной изоформой эндотелина, продуцируемой мезангиальными клетками и клетками канальцевого эпителия. Эндотелин-1 модулирует сосудистый тонус, экстрацеллюлярный объем интерстиция, индуцирует пролиферацию гладкомышечных клеток соудов и мезангиальных клеток, участвует в процессах сосудистого ремоделирования, почечного фиброза и гломерулосклероза [32]. Повышение мочевой экскреции эндотелина-1 показано при прогрессирующей и терминальной почечной недостаточности как в исследованиях на человеке, так и лабораторных экспериментах на животных, в том числе и по причине рефлюкс-нефропатии [33, 34].

В патогенезе интерстициального повреждения важную роль играет уроэпителий. Повышенное давление мочи в чашечно-лоханочной системе, передающееся на пространство собирательных трубочек, воздействует на эпителиальную выстилку. Клетки эпителия способны выделять хемокины (ИЛ-5, эотаксин, эотаксин-2), активизирующие хемотаксис макрофагов и моноцитов, повышающих проницаемость сосудистой стенки. Развивается отек и макрофагальная инфильтрация слизистой, гиперплазия уроэпителия в зонах баровоздействия [35]. Помимо этого у некоторых больных в инфильтратах обнаруживаются эозинофилы. Предполагается, что эотаксины являются потенциальными хемотаксическими субстанциями для эозинофилов и тучных клеток [36, 37]. Важную роль в формировании обменных процессов на апикальных мембранах уроэпителия играет семейство белков – уроплакинов, состоящих из четырех типов. Уроплакины синтезируются уроэпителием, выстилающим преимущественно нижний мочевой тракт [38]. Эти белки соединяются, формируя на поверхности эпителия «уротелиальные бляшки» и покрывают апикальную поверхность всего мочевого эпителия [39, 40]. В исследованиях Hu P. и соавт. (2000, 2002) [41, 42] было показано, что генетическая аблация уроплакина-III сопровождается развитием ВУР или гидронефроза у мышей. Однако данных о влиянии генетических дефектов уроплакинов на риск развития почечного повреждения при ВУР не получено. Вместе с тем, ослабление уроплакинового зонтика приводит к повышению проницаемости слизистой и снижению ее защитных свойств.

Важнейшим фактором почечного повреждения при ВУР является рецидивирующая инфекция мочевых путей. Микробное присутствие определяет прямое воздействие на слизистый слой, а также воздействие токсинов микроорганизмов. Помимо иммунного ответа, направленного на элиминацию микробного воздействия, цитокины, обильно выделяющиеся в процессе ответа (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, TNF, TGF и другие) оказывают влияние на интерстиций, способствуя его преобразованию в «поле военных действий» [7]. Воспалительное ремоделирование интерстиция заключается в повышении проницаемости сосудов, экссудации и гиперпродукции белков межуточного вещества, пролиферации фибробластов. В случае повторения эпизодов микробной атаки градус воспалительного ремоделирования постепенно смещается в сторону процессов фиброобразования, более выраженного в мозговом слове почечной паренхимы, а именно в сосочковой области.

В микробно-опосредованном повреждении тубулоинтерстиция показана также роль Toll-like receptors (TLRs), являющихся сенсорами иммунной системы в распознавании патоген-ассоциированных молекулярных и тканевых сигналов повреждения, так называемых ассоциированных с повреждением молекулярных паттернов (damage-associated molecular patterns – DAMPs) [43]. Активация TLRs индуцирует провоспалительный каскад с экспрессией в конечном итоге гена NF-κB [44]. Более того, активация внутриклеточных сенсоров, таких как NOD-like рецепторов, приводит к конвертированию прокаспазы-1 в каспазу-1 и стимуляцией секреции ИЛ-1β, ИЛ-18 и ИЛ-33 [45]. В процессе фиброобразования в почке принимают участие TLR-2, TLR-4 и TLR-9 [46-48]. Велика роль металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов в формировании экстрацеллюлярного матрикса. Наиболее исследован тканевой ингибитор металлопротеиназы 3 (tissue inhibitor of metalloproteinase – TIMP3), присутствие которого в почках определяет активность почечных металлопротеиназ. В эксперименте показана роль TIMP3 в формировании возрастного тубулоинтерстициального фиброза, фиброза при обструктивной уропатии и рефлюкс-нефропатии [49].

У нокаутированных мышей TIMP3 наблюдается активация синтеза коллагена 1 типа, фибробластов, явления тубулярной атрофии, сосудистого ремоделирования на фоне повышения активности металлопротеиназы 2 и 9 типов [49].

Таким образом, формирование почечного повреждения при ВУР является следствием сложного многокомпонентного процесса, в основе которого лежит реакция интерстициальной ткани на компрессионное воздействие и микробную агрессию. В развитии реакции принимают участие как клеточные, так и гуморальные звенья неспецифического ответа, активизирующие процессы репарации и фиброобразования. В конечном итоге фиброобразование становится преобладающим компонентом реакции, сопровождая процесс угасания почечной функции.

Литература

1. Baily, R.R. The relationship of vesicoureteric reflux to urinary tract infection and chronic pyenonephritis-reflux nephropathy / R.R. Baily // Clin. Nephrol. – 1973. – №1. – P.132-136.

2. Vesicoureteric reflux and renal scarring / J.M. Smellie, D. Edwards, N. Hunter et al. // Kidney Int. – 1975. – Vol.8. – P.65-72.

3. Hodson, C.J. Chronic pyelonephritis and vesicoureteric reflux / C.J. Hodson, D. Edwards // Clin. Radiol. – 1960. – Vol.11. – P.219-231.

4. Stefanidis, C.J. Reflux nephropathy in children / C.J. Stefanidis // Clin. Nephrol. – 2001. – Vol.16. – P.117-119. 5. Olbing, H. Vesico-uretero-renal reflux and the kidney / H. Obling //Pediatric Nephrology. – 1987. – Vol.1. – P.638646.

6. Clinical course of 735 children and adolescents with primary vesicoureteral reflux / J.M. Silva et al. // Pediatr. Nephrol. –2006. – Vol.21. – P.981-988.

7. Gargollo, P.C. Therapy Insight: what nephrologists need to know about primary vesicoureteral reflux / P.C. Gargollo, D.A. Diamond // Nature clinical practice nephrology. – 2007. – Vol.3. – №10. – P.551-564.

8. Ureteral obstruction in neonatal mice elicits segment-specific tubular cell responses leading to nephron loss /F. Cachat, B. Lange-Sperandio, A.Y. Chang et al. // Kidney Int. – 2003. – Vol.63. – №2. – P.564-575.

9. Weiss, S. Pyelonephritis: its relation to vascular lesions and to arterial hypertension / S. Weiss, F. Parker // Medicine (Baltimore). – 1939. – Vol.18. – P.221-315.

10. Segerer, S. Chemokines, chemokine receptors, and renal disease: from basic science to pathophysiologic and therapeutic studies / S. Segerer, P.J. Nelson, D. Schlondorff // J. Am. Soc. Nephrol. – 2000. – Vol.11. – P.152-176.

11. Renal Scarring and Osteopontin Gene C/T Polymorphism in Children With Primary Vesicoureteral Reflux / H. Erdogan, S. Mir, A. Berdeli, N. Aksu // Indian Pediatrics. –2012. – Vol.49. – P.311-313.

12. Cellular proliferation and macrophage influx precede interstitial fibrosis in cyclosporine nephrotoxicity / B.A. Young, E.A. Burdmann, R.J. Johnson et al. // Kidney Int. 1995. – V. 48. – P. 439448.

13. Osteopontin overproduction is associated with progression of glomerular fibrosis in a rat model of antiglomerular basement membrane glomerulonephritis / J. Merszei, J. Wu, L. Torres et al. // Am. J. Nephrol. – 2010. – Vol.32. – P.262271.

14. Blockade of osteopontin inhibits glomerular fibrosis in a model of antiglomerular basement membrane glomerulonephritis / C. Zhou, J. Wu, L. Torres et al. // Am. J. Nephrol. –2010. – Vol.32. – P.324-331.

15. An osteopontin (SPP1) polymorphism is associated with systemic lupus erythematosus / A.C. Forton, M.A. Petri, D. Goldman, K.E. Sullivan // Hum. Mutat. – 2002. – Vol.19. – P.459.

16. Osteopontin gene and clinical severity of multiple sclerosis / A.E. Hensiek, R. Roxburgh, M. Meranian et al. // J. Neurol. – 2003. – Vol.250. – P.943-950.

17. Eta-1/osteopontin genetic polymorphism and primary biliary cirrhosis / K. Kikuchi, A. Tanaka, H. Miyakawa et al. // Hepatol. Res. – 2003. – Vol.26. – P.87-90.

18. Genetic polymorphisms of osteopontin in association with multiple sclerosis in Japanese patients / M. Nino, S. Kikuchi, T. Fukazawa et al. // J. Neuroimmunol. – 2003. – Vol.136. – P.125129.

19. Genetic polymorphims in promoter region of osteopontin gene may be a marker reflecting hepatitis activity in chronic hepatitis C patients / S. Mochida, M. Hashimoto, A. Matsui et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 2004. – Vol.313. – P.1079-1085.

20. Macrophages, monocyte chemoattractant peptide-1 and TGF-b1 in experimental hydronephrosis / J.R. Diamond, D. Kees-Folts, G. Ding et al. //Am. J. Physiol. – 1994. – Vol.266. – P.926-933.

21. Monocyte chemotactic peptide-1 expression in acute and chronic human nephritides: A pathogenetic role in interstitial monocytes recruitment / G. Grandaliano, L. Gesualdo, E. Ranieri et al. // J. Am. Soc. Nephrol. – 1996. – Vol.7. – P.906-913.

22. Kennedy, W.A. Epidermal growth factor suppresses renal tubular apoptosis following ureteral obstruction / W.A. Kennedy, R. Buttyan, E. Garcia-Montes // Urology. – 1997. – Vol.49. – P.973-980.

23. Obstructive nephropathy in the neonatal rat is attenuated by epidermal growth factor / R.L. Chevalier, S. Goyal, J.T. Wolstenholme, B.A. Thornhill // Kidney Int. – 1998. – Vol.54. – P.38-47.

24. Glomerular expression of macrophage colony-stimulating factor in patients with various forms of glomerulonephritis / M. Matsuda, K. Shikata, H. Makino et al.// Lab. Invest. – 1996. – Vol.75. – P.403-412.

25. Roll, U. Nitric oxide, enhanced by macrophage-colony stimulating factor, mediates renal damage in reflux nephropathy / U. Roll, H. Shima, P. Puri // Kidney. Int. – 2002. – Vol.62. – P.507-513.

26. Interleukin-1 alpha and interleukin-1 receptor antagonist in the urine of children with acute pyelonephritis and relation to renal scarring / K. Tullus, R. Escobar-Billing, O. Fituri et al. // Acta. Paediatr. – 1996. – Vol.85. – P.158162.

27. Cytokine gene expression during experimental Escherichia coli pyelonephritis in mice / A. Khalil, A. Brauner, M. Bakhiet et al // J. Urol. – 1997. – Vol.158. – P.1576–1580.

28. Interleukin-6 and interleukin-8 levels in the urine of children with renal scarring / D. Tramma, M. Hatzistylianou, G. Gerasimou, V. Lafazanis // Pediatr. Nephrol. – 2012. – Vol.27. – №9. – P.1525-1530.

29. Fidan, K. The association of cytokine gene polymorphism with reflux nephropathy / K. Fidan, S. Gonen, O. Soylemezoglu // J. Pediatr. Urol. – 2012. – Vol.17. – P.37-39.

30. Role of TGF-1 in renal parenchymal scarring following childhood urinary tract infection / S.A. Cotton, R.A. Gbadegesin, S. Williams et al. // Kidney Int. – 2002. – Vol.61. – P.61-67.

31. Significance of the tissue kallikrein promoter and transforming growth factor-b1 polymorphisms with renal progression in children with vesicoureteral reflux / G.J. Lee-Chen, K.P. Liu, Y.C. Lai et al. // Kidney Int. – 2004. – Vol.65. – P.1467-1472.

32. Urinary endothelin-1 excretion according to morpho-functional damage lateralization in reflux nephropathy / C. Olianti, A. Imperiale, M. Materassi et al. // Nephrol. Dial. Transplant. – 2004. – Vol.19. – P.1774-1778.

33. Benigni, A. Endothelin antagonists in renal disease / A. Benigni // Kidney Int. – 2000. – Vol.57. – P.1778-1794.

34. Renal endothelin ETA/ETB receptor imbalans differentiates salt-sensitive from salt-resistant spontaneous hypertension / L. Rothermund, S. Luckert, P. Kobmehl et al. // Hypertension. – 2002. – Vol.40. – P.67-73.

35. Intrinsic expression of Th2 cytokines in urothelium of congenital ureteropelvic junction obstruction / Y.Y. Chiou, C.C. Shieh, H.L. Cheng, M.J. Tang // Kidney Int. – 2005. – Vol.67. – P.638-646.

36. Gutierrez-Ramos, J.C. Eotaxin: From aneosinophilic chemokine to a major regulator of allergic reactions / J.C. Gutierrez-Ramos, C. Lloyd, J.A. Gonzalo // Immunol. Today. – 1999. – Vol.20. – P.500-504.

37. T helper cell type 2 cytokinemediated comitogenic responses and CCR3 expression during differentiation of human mast cells in vitro / H. Ochi, W.M. Hirani, Q. Yuan et al. // J. Exp. Med. – 1999. – Vol.190. – P.267-280.

38. Lack of major involvement of human uroplakin genes in vesicoureteral reflux: Implications for disease heterogeneity / S. Jiang, J. Gitlin, F.F. Deng et al. // Kidney Int. – 2004. – Vol.66. – P.10-19.

39. Structural basis of urothelial permeability barrier function as revealed by cryo-EM studies of the 16 nm uroplakin particle / G. Min, G. Zhou, M. Schapira et al. //J. Cell Sci. – 2003. – Vol.116. – P.4087-4094.

40. Oostergetel, G.T. Structure of the major membrane protein complex from urinary bladder epithelial cells by cryoelectron crystallography / G.T. Oostergetel,W. Keegstra, A. Brisson // J. Mol. Biol. – 2001. – Vol.314. – P.245-252.

41. Ablation of uroplakin III gene results in small urothelial plaques, urothelial leakage, and vesicoureteral reflux / P. Hu, F.M. Deng, F.X. Liang et al. // J. Cell Biol. – 2000. – Vol.151. – P.961-972.

42. Role of membrane proteins in permeability barrier function: Uroplakin ablation elevates urothelial permeability / P. Hu, S. Meyers, F.X. Liang et al. // Am. J. Renal Physiol. – 2002. – Vol.283. – P.1200-1207.

43. Pivotal Role of Toll-Like Receptors 2 and 4, Its Adaptor Molecule MyD88, and Inflammasome Complex in Experimental Tubule-Interstitial Nephritis / M. Correa-Costa, T.T. Braga, P. Semedo et al. // PLoS One. – 2011. – Vol.6. – №12. – P.290-294.

44. Anders, H.J. Signaling danger: toll-like receptors and their potential roles in kidney disease / H.J. Anders, B. Banas, D. Schlondorff // J. Am. Soc. Nephrol. – 2004. – Vol.15. – P.854-867.

45. The inflammasome: a caspase-1activation platform that regulates immune responses and disease pathogenesis / L. Franchi, T. Eigenbrod, R. MunozPlanillo, G. Nunez // Nat. Immunol. – 2009. – Vol.10. – P.241-247.

46. Activation of toll-like receptor-9 induces progression of renal disease in MRL-Fas(lpr) mice / H.J. Anders, V. Vielhauer, V. Eis et al. // FASEB J. – 2004. – Vol.18. – P.534-536.

47. The role of Toll-like receptor 2 in inflammation and fibrosis during progressive renal injury / J.C. Leemans, L.M. Butter, W.P. Pulskens et al. // PLoS One. – 2009. – Vol.4. – P.570-574.

48. TLR4 promotes fibrosis but attenuates tubular damage in progressive renal injury / W.P. Pulskens, E. Rampanelli, G.J. Teske et al. // J. Am. Soc. Nephrol. – 2010. – Vol.21. – P.12991308.

49. Loss of TIMP3 Enhances Interstitial Nephritis and Fibrosis / Z. Kassiri, G.Y. Oudit, V. Kandalam et al. // JASN. – 2009.– Vol.20. – №6. – P.1223-1235.

Статья опубликована в журнале "Вестник урологии". Номер №2/2013 стр. 43-51

Комментарии