Гемодинамические и метаболические механизмы прогрессирования гломерулонефрита

24.01.2018
Замедление или предотвращение прогрессирования хронических заболеваний почек представляет собой одну из серьезнейших проблем современной нефрологии. Развитие подавляющего большинства хронических болезней почек сопровождается потерей функционирующих нефронов, снижением почечных функций и развитием почечной недостаточности.

Среди неиммунных механизмов прогрессирования клубочковых поражений в первую очередь выделяют гемодинамические (системная и внутрипочечная гипертензия) и метаболические нарушения.

При гломерулонефритах (ГН) почечные клубочки, сохранившиеся после начального повреждения, подвергаются адаптивным изменениям для компенсации потери функционирующей почечной массы, которые характеризуются гиперфункцией сохранившихся клубочков и их структурной гипертрофией. Адаптивное повышение функций почечных клубочков сопряжено с нарушением внутрипочечной гемодинамики, а именно с усилением перфузии оставшихся нефронов, с развитием внутриклубочковой гипертензии и гиперфильтрации.

Гипотеза о роли внутриклубочковой гипертензии, как ведущего фактора неиммунного поражения почек при первичных гломерулопатиях, впервые была выдвинута группой американских исследователей во главе с В.Brenner в начале 80-х годов и подтверждена экспериментальными исследованиями на крысах с субтотальной нефрэктомией. Было установлено, что повышенное давление внутри клубочковых капилляров передается на мезангий, что приводит к пролиферации мезангиальных клеток и гиперпродукции мезангиального матрикса. Одновременно длительно существующая внутриклубочковая гипертензия сопровождается нарушением порозности базальной мембраны капилляров (БМК) клубочков, что делает их проницаемыми для макромолекул белков, липидов и других компонентов плазмы. Проникая через БМК, макромолекулы откладываются в мезангии, стимулируя его расширение, пролиферацию мезангиальных клеток и гиперпродукцию мезангиального матрикса, что заканчивается склерозированием клубочка.

Считается, что таким же путем повреждает почки и системная гипертензия. Факт, что системная гипертензия играет роль в повреждении почек и способствует более быстрому прогрессированию ГН, известен давно. Повреждение почек традиционно объясняли развитием ишемии клубочков вследствие сужения просвета прегломерулярных артерий и артериол. Однако результаты более поздних исследований свидетельствуют о том, что гломерулосклероз развивается и в отсутствие атеросклеротического поражения сосудов, и наоборот, системная гипертония в отсутствие внутриклубочковой гипертонии не приводит к поражению почек, так как афферентная вазоконстрикция защищает сосуды клубочка, сохраняя нормальное внутриклубочковое гидравлическое давление.

В экспериментальных условиях внутриклубочковое давление измеряют прямыми методами с помощью микропункционных исследований. В клинических условиях прибегают к косвенным методам — определению фильтрационной фракции (отношение величины клубочковой фильтрации к величине почечного плазмотока), повышающейся при развитии клубочковой гипертензии, или исследованию почечного функционального резерва (ПФР). Под ПФР понимают способность почек ответить повышением СКФ на воздействие тех или иных стимулов (пероральной нагрузки белком, инфузии аминокислот, допамина). У здоровых лиц прирост СКФ в ответ на стимуляцию составляет 10—60 %, что оценивается как сохранный ПФР и отсутствие внутриклубочковой гипертензии. Снижение СКФ или отсутствие ее динамики в ответ на воздействие стимула указывает на истощение ПФР. Это означает, что все имеющиеся нефроны работают с предельной нагрузкой, в условиях внутриклубочковой гипертензии, и дополнительная стимуляция уже не может повысить фильтрующую поверхность клубочков.

Мы исследовали состояние внутрипочечной гемодинамики с помощью ПФР после нагрузки мясным белком у 151 больного хроническим ГН. ПФР оказался сниженным у 64 больных (42 %), чаще всего у больных с гипертоническим синдромом, при повышении уровня креатинина сыворотки, а также при морфологически выявленном фокально-сегментарном гломерулосклерозе и фибропластическом ГН. В противоположность данным, согласно которым внутриклубочковая гипертензия при нефритах развивается лишь при снижении базальной СКФ более чем на 50 % от нормы, в нашем исследовании истощение ПФР диагностировали на ранних стадиях заболевания.

В развитии внутрипочечной гипертонии большую роль играет активация локально-почечной РААС, влияющей на соотношение тонуса почечных артериол. В норме просвет афферентной артериолы в 2 раза шире просвета эфферентной артериолы. В физиологических условиях локально-почечный ангиотензин II (AT II) модулирует КФ, вызывая изменения тонуса преимущественно эфферентных артериол, что приводит к возможности ауторегуляции КФ в широком диапазоне. При заболеваниях почек усиливается выработка локальнопочечного ATII, что способствует спазму эфферентной артериолы, определяющему развитие гломерулярной гипертензии за счет увеличения градиента почечного транскапиллярного давления.

Снижение массы почек у крысы ведет не только к гиперфункции, но и к структурной гипертрофии остаточных нефронов, которой сейчас придают такое же значение в прогрессировании, как и гиперфункции. В экспериментальных исследованиях установлено, что через 2 нед после односторонней нефрэктомии и СКФ, и вес оставшейся почки увеличиваются на 40 %, а обьем клубочков — на 47, 68 и 74 % на 3-й, 5-й и 9-й неделе. По современным представлениям, гипертрофия остаточных нефронов предсказывает повреждение, которое наступит в последующем. Так, согласно данным A. Fogo, J. Ichikawa, ФСГС развивается у тех детей с минимальными изменениями клубочков, у которых больше размер клубочков.

Последним этапом пути, которым клубочковая гипертензия и/или компенсаторный рост почек приводят к повреждению клубочков и к склерозу, в настоящее время признают повышение напряжения сосудистой стенки — shear-stress.

В последние годы при изучении механизмов прогрессирования нефропатий все большее внимание привлекает к себе роль тубулоинтерстициальных изменений. Еще в 1958 г. Н. de Wardener и соавт. заметили, что уровень креатинина сыворотки у больных ГН больше коррелирует с тубулоинтерстициальными изменениями, чем с клубочковыми. В течение многих лет ведущую роль тубулоинтерстициальных изменений в прогрессировании ГН отстаивают М.Я. Ратнер и соавт. и A. Bohle. По выражению Bohle, «ахилловой пятой» почечной функции является не клубочек, а постгломерулярные капилляры. При этом подчеркивается, что даже тяжелое поражение клубочков не приводит к ХПН в отсутствие тубулоинтерстициальных изменений.

В повреждении канальцев и интерстиция играет роль целый ряд факторов — протеинурия, трансферринурия, активация альтернативного пути комплемента, вызванная повышением продукции аммония в остаточных нефронах избыток образования в канальцах свободных радикалов кислорода из-за повышенной метаболической нагрузки, а также ухудшение кровоснабжения канальцев.

Определенное значение имеет повышение отложения в интерстиции кальция в результате ряда причин, в том числе эпизодической ишемии клеток (преходящей ОПН). Однако ведущее значение отводят повреждающей роли протеинурии. Если ранее протеинурию рассматривали только в качестве маркера тяжести поражения почек, то в настоящее время признают, что белки, профильтровавшиеся в клубочках, оказывают токсическое действие на почки, которое способствует прогрессированию почечной недостаточности. При этом величина протеинурии выступает в качестве независимого фактора прогрессирования. Протеинурия более 1 г в сутки, особенно протеинурия нефротического уровня (более 3,5 г в сутки) определяет темп прогрессирования почечной недостаточности. Это положение подтверждено рядом контролируемых исследований (REIN, MDRD study, AIPRI study). В исследование REIN (The Gisen Group, 1997) были включены 352 больных с недиабетической нефропатией с протеинурией больше или равной 1 г/сут и клиренсом креатинина 20—70 мл/(мин * 1,73 м2). Самый низкий темп падения СКФ (0,16 мл/мин в 1 мес) и самый низкий процент (7,3) трансформации в терминальную почечную недостаточность (ТПН) выявили при уровне протеинурии менее 1,9 г/сут, а самый высокий темп падения СКФ (0,70 мл/мин в 1 мес) и самый высокий процент развития ТПН (32,5) был при протеинурии, превышающей 3,9 г/сут.

В основе повреждающего действия протеинурии лежат 2 механизма: токсическое повреждение мезангиальных клеток макромолекулами белков, профильтровавшимися через БМ капилляров и дисфункция клеток проксимальных канальцев, развившаяся вследствие перегрузки канальцев белками. При этом было установлено, что перегрузка канальцевых клеток профильтровавшимися белками не только структурно повреждает эти клетки и нарушает в них метаболизм, но и трансформирует клубочковую дисфункцию в клеточные сигналы развития интерстициального воспаления с вовлечением в процесс макрофагов, цитокинов, остеопонтина. В конечном итоге и повреждение мезангия, и воспаление интерстиция приводят к склерозированию почки.

В 1998 г. W. Kriz и соавт. предложили принципиально новую гипотезу развития прогрессирующего поражения почек при хронических гломерулопатиях. В эксперименте на моделях гипер- и нормотензивных крыс с ФСГС авторы повторными тщательными гистоморфологическими исследованиями смогли проследить трансформацию первичного повреждения почечных клубочков в тотальный нефросклероз. Аналогичные гистоморфологические исследования были выполнены и на аутопсийном материале больных с ФСГС и диабетической нефропатией. Авторы предположили, что в основе развития нефросклероза лежит повреждение интерстиция ультрафильтратом плазмы, т.е. первичной мочой, которая попадает непосредственно в почечный интерстиций при фильтрации крови через «экстратерриториальные» клубочковые капилляры. Последние были обнаружены в синехиях, связывающих сосудистый пучок с капсулой Боумена. Принципиальным оказалось, что эти капилляры продолжали фильтровать мочу. Первичная моча, качественно отличная от содержимого капилляров интерстиция, попав непосредственно в интерстиций, осумковывается в нем, затем приводит к развитию дегенеративных изменений почечных канальцев, их коллапсу, интерстициальному фиброзу и последующему развитию тотального склероза почек.

Участие вазоактивных гормонов в прогрессировании ГН, как правило, связывают с активностью не только системной, но и в большей степени локально-почечной ренин-ангиотензиновой системы (РАС), с гормонами эндотелия — эндотелином и эндотелиальным релаксирующим фактором (или оксидом азота), а также с активностью почечной симпатической нервной системы.

Роль ренин-ангиотензиновой системы в прогрессировании почечных заболеваний определяется почечными воздействиями основного гормона этой системы — ангиотензина II (ATII). Установлено, что концентрация AT II в ткани почек превышает его концентрацию в сыворотке крови более чем в 1000 раз. Свои воздействия AT II реализует преимущественно через AT, и в меньшей степени через АТ2-рецепторы. Доказана многофакторность патологических воздействий почечного ATII при TH: за счет модуляции тонуса приносящей и выносящей артериол он вызывает развитие внутриклубочковой гипертензии и одновременно выступает как мощный фактор роста. Помимо прямого стимулирующего влияния на рост и пролиферацию мезангиальных клеток и эпителиальных клеток почечных канальцев, он действует на паракринном и аутокринном уровне через стимулированную им продукцию факторов роста, в их числе трансформирующего фактора роста — в1-тромбоцитарного фактора роста, интерлейкина-6 и других факторов роста, которые вызывают гипертрофию и пролиферацию мезангиальных клеток и усиленную продукцию мезангиального матрикса. Развитию гломерулосклероза также способствует свойство ATII стимулировать фиброгенез прямо и благодаря действию трансформирующего фактора роста — в1. В итоге сочетанное воздействие ATII на внутригломерулярную гемодинамику почек и негемодинамические свойства гормона провоцирует развитие необратимых структурных изменений в клубочках почек и почечных канальцах, что в конечном итоге вызывает гломерулосклероз и тубулоинтерсти-циальный фиброз.

В последние годы большую роль при прогрессировании TH отводят вазоактивным гормонам эндотелия — эндотелину-1 и эндотелиальному релаксирующему фактору — оксиду азота (NO). В почках эндотелии-1 и NO продуцируются эндотелиальными клетками клубочков и канальцев. Роль эндотелина-1 и NO в прогрессировании нефропатий рассматривают в первую очередь с позиций их воздействия на почечную гемодинамику. Активация синтеза эндотелина-1 или экзогенное его введение сопровождается выраженной вазоконстрикцией почечных сосудов, что способствует снижению почечного кровотока и СКФ и ишемическому повреждению почек. В противоположность эндотелину-1 активация синтеза NO, в том числе и в ответ на добавление L-аргинина, расширяет почечные сосуды. Показано, что у больных с умеренной и тяжелой почечной недостаточностью суточная экскреция NO значительно снижена, а продукция эндотелина-1 резко повышена. Лечение, направленное на повышение образования NO (добавление L-аргинина) или введение селективных антагонистов рецепторов эндотелина-1, вызывало замедление прогрессирования почечной недостаточности. В последние годы появились новые данные, свидетельствующие о действии гормонов эндотелия на культуру почечных клеток. Установлена способность NO ингибировать пролиферацию мезангиальных и гладкомышечных клеток, а эндотелина-1 их стимулировать. Подобно AT II эндотелии-1 стали рассматривать в качестве фактора роста, который способствует усилению продукции вещества матрикса клетками мезангия, эпителия и фиб-робластами и ведет к развитию гломерулосклероза.

Роль почечных катехоламинов в прогрессировании ГН находится в стадии изучения. В настоящее время доказано, что катехоламины почечного происхождения вызывают генерализованный спазм почечных артериол, снижают гидравлическое давление в клубочке почек и уменьшают коэффициент ультрафильтрации. В эксперименте установлено, что длительная стимуляция симпатических почечных нервов или добавление в среду высоких концентраций адреналина вызывает уменьшение размеров почечных клубочков. Выявленные изменения связывают с воздействием почечных катехоламинов на подоциты, которым в последние годы отводят существенную роль в прогрессировании почечных заболеваний. Полученные в эксперименте данные об уменьшении зоны клубочковых и тубулоинтерстициальных повреждений при введении моксонидина — препарата, блокирующего выработку катехоламинов симпатическими нервами, подтверждают высказанную гипотезу.

Среди метаболических нарушений большое внимание уделяют липидным сдвигам, особенно часто наблюдающимся у больных хроническим ГН с нефротическим синдромом (НС). Н.И. Неверов и соавт. считают, что основной тенденцией изменений содержания липидов в крови при ХГН является увеличение содержания триглицеридов, общего холестерина, липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), апопротеина В, неэстерифицированных жирных кислот, а также увеличение коэффициента атерогенности. Эти сдвиги более выражены при НС, но возможны у больных без НС, особенно при артериальной гипертензии.

Еще в 1913 г. Munk предположил, что нефротическая гиперлипидемия, сочетающаяся с липидными депозитами в почках, принимает участие в развитии болезни почек, которую он назвал липоидным нефрозом, но все же о роли липидов в прогрессировании поражения почек заговорили лишь в последние 10—15 лет. В 1982 г. J. Moorhead и соавт. выдвинули теорию о нефротоксическом действии липидов. В последующие годы появились работы, подтвердившие роль липидов в развитии и прогрессировании поражения почек.

В экспериментах было доказано, что различные модели гиперлипидемии могут сочетаться с гломерулосклерозом и прогрессирующим повреждением почек. Чаще всего в экспериментальных условиях гиперхолестеринемию вызывают, применяя высокохолестериновую диету. При этом у разных животных параллельно с гиперхолестеринемией развивается и умеренный гломерулосклероз; степень клубочкового поражения в целом коррелирует с содержанием холестерина сыворотки. Выраженность клубочкового поражения, вызванного гиперхолестеринемической диетой, в нормальных почках невелика, однако наличие предсушествующей клубочковой болезни, снижение числа нефронов или гипертония увеличивают распространенность и тяжесть гломерулосклероза.

Аналогичны и клинические наблюдения. Некоторые нарушения обмена липидов у человека четко сочетаются с развитием спонтанного поражения клубочков. Поражение почек с ХПН может возникать при накоплении сфинголипидов в почках при болезни Фабри, а также при дефиците лецитин-холестерол-ацетилтрансферазы, когда в клубочках откладываются аномальные большие липопротеины. Недавно в Японии описана липопротеиновая нефропатия, характеризующаяся повышенным уровнем апоЕ и наличием липопротеиновых тромбов в клубочках.

Результаты ряда исследований, проведенных в 80—90-е годы, позволяют предположить, что ведущим фактором повреждающего действия липидов на почки является обусловленное гиперлипидемией отложение липидов в структурах почки. Установлено, что гиперхолестериновая диета у экспериментальных животных сопровождается накоплением холестериновых кристаллов в клубочках, а также увеличением мезангиального матрикса, гиперклеточностью мезангия и моноцитарной инфильтрацией.

Особое значение стали придавать отложению в почках ЛПНП и аполипопротеинов В и Е, обнаруживаемых при нефропатиях значительно чаще, чем ранее предполагали. Депозиты аполипопротеинов являются маркером липоидоза почечной ткани, так же как и пенистые клетки, основной причиной образования которых считается нефротическая гиперхолестеринемия. Внутриклубочковые пенистые клетки появляются в результате захвата ЛПНП мезангиальными клетками или макрофагами моноцитарного происхождения; интерстициальные пенистые клетки могут образовываться из эпителия канальцев, захватывая избыток фильтрующихся из крови липидов эпителиальными клетками, которые проникают в интерстиций, где они фагоцитируются гистиоцитами.

Мы исследовали у 227 больных хроническим ГН в ткани почек, полученной при биопсии, отложения липидов, а также AпoB и AпoE методом электронной и иммуноэлектронной микроскопии. Внутриклеточные липидные включения выявляли в мезангиальных клетках и подоцитах, при нефротическом и смешанном ГН (соответственно у 80 и 86,7 % больных) — чаще всего мелкие и крупные, единичные и множественные, нередко с образованием пенистых клеток, а при латентном и гипертоническом ХГН — реже (соответственно 62,5 и 77,8 % больных) и только мелкие. Депозиты AпoB также чаще обнаруживались при смешанном и нефротическом ГН (в 70,6 и 77,4 % случаев), а при латентном ГН — значительно реже (в 20 %). Как липидные включения, так и депозиты AпoB были зафиксированы значительно чаще у больных с невоспалительными нефропатиями (минимальные изменения, мембранозная нефропатия и ФСГС). Депозиты AпoE в почечной ткани были выявлены только у больных с НС. Липидогенные морфологические включения сочетались с маркерами, свидетельствующими об увеличении риска развития склероза (утолщение ГБМ, экспансия мезангиального матрикса) и с морфологическими критериями, подтверждающими склеротические изменения почечной ткани — накопление коллагена 4-го типа и появление в клубочке интерстициальных коллагенов 1-го и 3-го типов.

Изучая эти проблемы, ряд исследователей обратили внимание на структурное сходство мезангиальных клеток с гладкомышечными клетками артерий, что позволило сблизить гломерулосклероз с атеросклерозом и прийти к выводу, что, как и при атеросклерозе, накопление липидов в почечной ткани индуцирует склерозирование. Ключевым моментом отложения липидов в почках считают способность мезангиальных клеток прямо контактировать с циркулирующими липопротеинами, так как мезангий клубочка отделен от просвета капилляра только эндотелием без БМ. ЛПНП индуцируют пролиферацию мезангиальных клеток, а также, изменяя оборот мезангиального матрикса, могут влиять на сосудистый тонус. Наконец, ЛПНП, окисленные мезангиальными клетками, обладают еще более выраженным повреждающим действием, как это предполагается при атеросклерозе.

С липидогенными воздействиями на ткань почки тесно связаны свободно-радикальные (CP) процессы и перекисное окисление липидов (ПОЛ). Внимание к этим процессам в нефрологии обусловлено их связью с воспалением и деструкцией цитомембран. Одним из источников реактивных продуктов кислорода являются интерстициальные макрофаги, обязательно присутствующие при прогрессирующей болезни почек. Причиной увеличения интенсивности свободно-радикального окисления может быть также высвобождение железа из трансферрина, попадающего в мочу в условиях протеинурии. Связывание железа с трансферрином зависит от pH, который по ходу нефрона снижается, при этом железо высвобождается из трансферрина и становится доступным для катализированных окислительных реакций на поверхности эпителия или внутриклеточно. Наконец, избыток активных продуктов кислорода может образовываться вследствие метаболической адаптации остаточных нефронов к потере почечной массы. Nath и соавт. предполагают, что метаболическая нагрузка на остаточные нефроны вслед за потерей массы почек заставляет их потреблять больше кислорода, что приводит к повышенному образованию реактивных продуктов кислорода. В эксперименте они вызывали длительное (в течение 14 нед) ухудшение антиоксидантной защиты у крыс диетой с дефицитом селения (кофактор глютатион-пероксидазы, основного фермента, разрушающего перекись водорода) и витамина E (основного антиоксиданта липидных слоев), способствующей накоплению перекиси водорода; другая группа крыс была на такой же диете, но без дефицита витамина E и селения. У крыс на дефицитной диете вес почки повышался быстрее, чем у контрольных, несмотря на то что общий прирост веса был ниже, чем в контрольной группе; отношение веса почек к весу тела увеличивалось на 50 % к 9-й, 11-й и 14-й неделе. У подопытных крыс протеинурия была в 2 раза больше, чем у контрольных, СКФ и кровоток были значительно ниже.

Реактивные продукты кислорода вовлечены в патогенез многих экспериментальных моделей ГН, особенно их роль велика при адриамициновом нефрозе. В клинических исследованиях установлено, что хронический ГН сопровождается активацией CP процессов и накоплением продуктов ПОЛ как в плазме, так и в мембранах эритроцитов, а также снижением активности антиоксидантных ферментов в плазме и в клетках крови. В наших наблюдениях во всех группах больных хроническим ГН, у которых был нарушен метаболизм липидов и в почечной ткани выявлены депозиты ЛПР, была достоверно увеличена интенсивность хемилюминесценции в моче и снижено соотношение этого показателя в сыворотке и моче. Интенсивность хемилюминесценции сыворотки не отличалась от контрольной группы, даже имела тенденцию к снижению. Вероятно, это было обусловлено тем, что значительная часть активных продуктов кислорода терялась с мочой через поврежденный клубочковый фильтр. В увеличении интенсивности хемилюминесценции мочи могло играть роль и местное (почечное) образование CP с последующим их поступлением в мочу.

Среди других метаболических нарушений, ведущих к прогрессированию клубочковых и ту-булоинтерстициальных поражений, упомянем лишь избыточное отложение кальция. Ряд фактов указывает на его потенциальную роль в прогрессировании как канальцевых (см. выше), так и клубочковых поражений. Уже через 3 нед после операции нефрэктомии в объеме 5/6 содержание кальция в коре увеличивается вдвое, а содержание кальция в почках больных с терминальной почечной недостаточностью было в 10 раз выше, чем в почках здоровых лиц.

Внутриклеточный кальций опосредует функции мезенхимальных, эпителиальных и эндотелиальных клеток, являясь физиологическим медиатором сократимости гладкомышечных и мезангиальных клеток, пролиферации, роста и миграции клеток, а также секреторных процессов, включая секрецию белков внеклеточного матрикса, принимая участие в продукции факторов роста, простаноидов и цитокинов, активируя протеиназы и тем самым образование оксидантов, что усиливает опосредованное ней-трофилами повреждение клеток. Кальций играет также важную роль в изменении внутрипочечной и клубочковой гемодинамики, определяя ответы гладкомышечных и мезангиальных клеток на вазоконстрикторы и вазодилататоры, регулирует напряжение клубочковой стенки, действуя в основном на уровне афферентной артериолы.

Таким образом, на современном этапе развития медицинской науки проблема неиммунного прогрессирования нефропатий представляется весьма актуальной и не до конца решенной. Вместе с тем с каждым годом все глубже становится понимание ведущих патофизиологических процессов неиммунного прогрессирования — внутриклубочковой гипертензии, тубулоинтерстициальных изменений, нефротоксичности липидов, роли медиаторов, выделяемых инфильтрирующими клубочек клетками, в мезангиальной пролиферации и в накоплении мезангиального матрикса и др. Соответственно появляются и новые методы терапевтического воздействия — ингибиторы АПФ, ингибиторы рецепторов к ATII, уменьшающие внутриклубочковую гипертензию, гиполипиде-мические препараты, уменьшающие отложение липидов в почках, моноклональные антитела, направленные против отдельных цитокинов. Можно надеяться, что в ближайшем десятилетии нефрологи вплотную приблизятся к решению этой проблемы.