Хроническая почечная недостаточность (ХПН) в связи с повышением смертности, ухудшением качества жизни и увеличением расходов на здравоохранение является крайне актуальной проблемой здравоохранения во всем мире [1]. В последнее время патогенез хронической почечной недостаточности интенсивно изучается в урологии. ХПН характеризуется прогрессирующим фиброзом клубочков и потерей функции нефрона вследствие гломерулярного склероза и атрофии канальцев независимо от этиологии заболеваний почек. ХПН развивается в итоге хронического гломеруло­нефрита (ХГН), наследственных нефритов, хронического пиелонефрита, хронического тубулоинтер­стициального нефрита и нефросклероза, диабетичес­кого гломерулосклероза и других заболеваний, которые поражают почки [2]. ХГН – прогрессирующее воспалительное заболевание почек, характери­зуется необратимым и прогрессирующим клубочковым и тубулоин­терстициаль­ным фиброзом [3]. Сахарный диабет (СД) также является одной из основных причин почечной недостаточности, так как в настоящее время более 247 000 человек живут с почечной недостаточностью, приобретенной в результате диабета.  Патогенез ХПН при СД является многофакторным и включает гиперфильтрацию и усиленный синтез гликозилированных конечных продуктов. Изменения интерстициальной ткани почек при СД характеризуются утолщением тубулярных базальных мембран, развитием диффузного фиброза интерстиция, атрофией канальцев. Инфильтрирующие лейкоциты, взаимодействующие с почечными клетками, играют важную роль во время инициирования и прогрессирования гломерулонефрита и гломерулосклероза [4].

Диагностика и лечение заболеваний почек на ранней стадии может предотвратить развитие ХПН. Изучение новых биохимических маркеров и внедрение в практику играет важную роль для раннего выявления хронических заболеваний почек.

В этой статье рассматриваются научные данные о возможной роли иммуновоспалительных медиаторов в патофизиологии ХПН независимо от этиологии.  Известно, что при гломерулопатиях, а также при СД второго типа воспалительный процесс приводит к прогрессированию ХПН. Механизмы, посредством которых воспалительный процесс приводит к ухудшению почечной функции, до конца не выяснены. Известно, что иммуновоспалительные медиаторы модулируют эндотелиальную функцию, адгезию и интерстициальную миграцию циркулирующих иммунных клеток (моноцитов, лейкоцитов или нейтрофилов) [5].

В последние годы растет интерес к роли различных цитокинов и антимикробных пептидов (АМП) в ХПН. Имеются данные о том, что в основе патогенеза ХПН лежат иммунологические нарушения, которые запускают реакции цитокинового каскада. При этом происходит активация продукции и секреции различных цитокинов и антимикробных пептидов (АМП), так как они играют важную роль в иммунологических изменениях. Цитокины - низкомолекулярные растворимые белки, секретируемые лейкоцитами и другими клетками в ответ на антигенные стимулы. Они участвуют в регуляции межклеточных и межсистемных взаимодействий, стимулируют или ингибируют рост, дифференцировку, функциональную активность и апоптоз различных клеток, в том числе иммунных [6]. Предполагается, что при взаимодействии с рецепторами, локализованными в клеточной мембране, цитокины регулируют транскрипцию ряда генов и определяют модификацию клеток почечной ткани. Цитокины в почечной ткани индуцируют локальную пролиферацию тубулярных и интерстициальных клеток и синтез внеклеточного матрикса [7; 8].

Провоспалительные цитокины несут защитную функцию, поскольку обеспечивают миграцию в очаг воспаления эффекторных клеток (нейтрофилов, макрофагов), стимулируют их фагоцитарную, бактерицидную активность и индуцируют запуск антигенспецифического иммунного ответа. Нужно также отметить, что избыточная и генерализованная продукция провоспалительных цитокинов приводит к развитию органных дисфункций [6].

Цитокины, такие как интерлейкин-6 (ИЛ-6), интерлейкин-8 и фактор некроза опухоли-альфа (ФНО-α), являются медиаторами воспаления,  которые играют важную роль в патогенезе ХПН [9]. Интерлейкин-10 (ИЛ-10) обладает иммуномодулирующими свойствами и ингибирует воспалительные процессы [10]. 

ИЛ-6 является провоспалительным цитокином, продуцируемым несколькими клетками, включая моноциты и мезангиальные клетки почек. IL-6 индуцирует дифференцировку В-лимфоцитов в клетки, продуцирующие антитела. Кроме того, этот цитокин стимулирует пролиферацию мезангиальных клеток и играет ключевую роль в прогрессировании гломерулопатии [11].

ИЛ-8 / CXCL8 принадлежит к подсемейству хемокинов и является преимущественно нейтрофильным хемоаттрактантом. Имеются также клинические и экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что этот хемокин влияет на проницаемость клубочков. Гарин заметил, что введение IL-8 / CXCL8 вызывает протеинурию у животных, возможно, за счет повышения проницаемости клубочков [12].

ФНО-α – является провоспалительным цитокином, его синтез  стимулируется ангиотензином II,  который играет важную роль в дифференцировке миофибробластов и активации NF-κB. В экспериментальной модели серповидной гломерулопатии генетический дефицит TNF-α и фармакологическое ингибирование этого цитокина ослабляют развитие поражений клубочков [9; 12].

ИЛ-10 продуцируется несколькими субпопуляциями T-клеток, такими как Th2 и T-регуляторные клетки, NK-клетки и различные типы клеток, включая макрофаги, дендритные клетки и B-клетки. ИЛ-10 ингибирует активацию и дифференцировку антигенстимулирующих клеток, таких как дендритные клетки и макрофаги.  ИЛ-10 подавляет экспрессию основного комплекса гистосовместимости класса II и уменьшает секрецию провоспалительных цитокинов, таких как ФНО-α, ИЛ-12, ИЛ-1β и другие. ИЛ-10 также регулирует рост и дифференцировку B-клеток, NK-клеток, цитотоксических T- и T-хелперов, тучных клеток, кератиноцитов и эндотелиальных и мезангиальных клеток. IL-10 защищает хозяина от различных бактериальных, паразитарных, вирусных или грибковых патогенов. В почках ИЛ-10 секретируется главным образом мезангиальными и эндотелиальными клетками. Мезангиальные клетки являются основным локальным источником ИЛ-10 в нормальной почке.  ИЛ-10  играет важную роль в регуляции и поддержании нормальной функции почек, а также при остром поражении почек и в прогрессировании ХПН. ИЛ-10 может способствовать отложению иммунных комплексов в мезангии, тем самым способствует прогрессированию повреждения клубочков [10].

АМП являются неспецифическими факторами гуморального иммунитета, обладают эндотоксин-нейтрализующей и иммуномодули­рующей активностью. АМП, участвуя в цитокиновом каскаде, являются важными активаторами воспалительного процесса. В последнее время в патогенезе ХПН наиболее активно изучается роль АМП, таких как кальпротектин, кателицидин, L-FABP (L-белок, связывающий жирные кислоты) [13-15].

Роль цитокинов и АМП в развитии ХПН различного генеза до конца не изучена, но предполагается, что они имеют важное значение в развитии и прогрессировании воспаления при хронической болезни почек. Изучение уровней цитокинов и АМП позволяет определить тяжесть воспалительного процесса и прогнозировать дальнейшее течение ХПН.

Цель работы: сравнительное изучение уровней про- и противовоспалительных цитокинов (фактор некроза опухоли (ФНО-α), ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10))  и АМП (кальпротектин, кателицидин, L-FABP) в сыворотке крови больных с хроническими болезнями почек.

Материалы и методы исследования. В исследовании участвовали 54 пациента с терминальной стадией ХПН, получающих постоянный гемодиализ. Образцы венозной крови брали у всех больных не ранее чем через двое суток после последней процедуры гемодиализа. У 24 из них ХПН развивался на фоне сахарного диабета, а у 30 больных – на фоне ХГН. Контрольную группу составили 17 практически здоровых людей. Во всех образцах (сыворотка крови) определяли ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ФНО-α, кальпротектин, кателицидин, L-FABP при помощи иммуноферментного анализа на анализаторе Stat Fax 303 Plus (США) с использованием коммерческой тест-системы Vector Best (Россия). Анализ проводили в соответствии с инструкцией производителя [16; 17]. Статистическое исследование проводили с помощью непараметрического критерия Манна–Уитни, используя программы EXCEL-2013 и SPSS-20 (США). Корреляционный анализ был проведен с помощью статистического анализа Спирмена [18; 19].

Результаты исследования и их обсуждение. Результаты исследования показали значительное увеличение содержания всех исследованных провоспалительных цитокинов и АМП в плазме крови больных, находящихся на хроническом гемодиализе.

Обнаружено значительное увеличение содержания цитокинов у больных ХПН по сравнению с контрольной группой, так как у больных ХПН с СД уровень ИЛ-6, ИЛ-8, ФНО-α был соответственно достоверно повышен в 5,9 раза (p<0,001), в 2,5 раза (p<0,001) и в 4,4 раза (p<0,001) по сравнению с контрольной группой. По содержанию всех исследованных цитокинов группа с ХГН статистически значимо отличалась от таковой контрольной. При оценке цитокинового статуса у больных ХГН было установлено, что уровень ИЛ-6, ИЛ-8 и ФНО был соответственно повышен в 6,4 раза (p< 0,001), в 3,7 раза (p=0,001) и в 5,7 раза (p<0,001) по сравнению с контрольной группой (таблица 1).

Таблица 1

Показатели некоторых цитокинов в сыворотке больных хронической почечной недостаточностью

Примечание:  p – статистически значимо по отношению к контролю; p1  - статистически значимо по отношению к больным СД, осложнённым ХПН.

Сравнительные результаты исследования обеих групп показывают, что у больных с ХГН уровень ИЛ-8 на 50,9% (p1=0,046) повышен по сравнению с больными СД. По всем остальным цитокинам статистически значимых различий между группами выявлено не было. При этом уровень ИЛ-6 и ФНО-α было соответственно повышен на 9,9% и на 28,3% по сравнению с данными группы ХГН.

 Повышение содержания ИЛ-6 при ХПН можно рассматривать как защитный механизм в ответ на повышение концентрации провоспалительных цитокинов. ИЛ-6 является мощным провоспалительным цитокином, ингибируя образование ИЛ-1 и ФНО-α, завершает развитие воспалительной реакции. Некоторые клетки почек, включая подоциты, эндотелиальные клетки, мезангиальные клетки и эпителиальные клетки канальцев (TECs), могут секретировать ИЛ-6 в определенных условиях. Помимо провоспалительных факторов, высокое содержание глюкозы также приводит к увеличению секреции ИЛ-6. Имеются данные о том, что блокирование ИЛ-6 и его последующих медиаторов, таких как IL-6R и gp130, может ослаблять прогрессирование диабетической нефропатии (DN). Между тем сниженный клиренс IL-6 из-за нарушения функции почек также способствует его накоплению [9; 11]. 

IL-8 является основным хемотаксическим фактором для нейтрофилов, вызывая экспрессию молекул адгезии и усиливая прилипание нейтрофилов к эндотелиальным клеткам и субэндотелиальным матричным белкам, способствуя активации местного иммунитета.  При этом усиление секреции ИЛ-8 активизирует миграцию в очаг воспаления нейтрофилов, продуктов окислительного стресса, приводит к подавлению процессов репарации и прогрессированию воспаления. Анализируя данные таблицы 1, следует указать, что имеется достоверное различие в уровнях ИЛ-8 между группами с СД и ХГН, что говорит о важной роли этого цитокина в развитии воспаления [12].

ФНО-α стимулирует продукцию ИЛ-1, ИЛ-6 и самого ФНО-α, процессы адгезии, антителообразования В-клетками. Увеличение концентрации ФНО-α говорит об участии отдельных хемокиновых сигнальных механизмов в прогрессирующем воспалении [9].

Существует несколько объяснений высокого уровня цитокинов у больных ХПН. К факторам, вызывающим воспаление у больных ХПН, можно отнести оксидативный стресс, накопление продуктов карбонильного стресса и патологически модифицированных белков, например гликированных белков вследствие сниженного почечного клиренса. Провоспалительные цитокины стимулируют синтез и выделение лейкоцитами и эндотелиальными клетками других провоспалительных цитокинов (ИЛ-8 и др.) и тем самым активируют клетки на продукцию медиаторов воспаления (лейкотриенов, гистамина, простагландинов, оксида азота и других). Провоспалительные цитокины и факторы роста индуцируют инфильтрацию макрофагов и провоцируют интерстициальный фиброз. Эти процессы в совокупности в конечном итоге приводят к нарушению функции почек и прогрессированию ХПН [5; 7; 8].  

Также воспалению может способствовать инфицирование сосудистого доступа и перитонеальный диализ. У пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности гемодиализ и перитонеальный диализ сами по себе стимулируют воспалительные реакции и увеличивают синтез ИЛ-6 [11].

В наших исследованиях достоверных различий по ИЛ-10 в двух группах не обнаружено, наоборот, наблюдалась тенденция понижения ИЛ-10 по сравнению с группой СД. ИЛ-10 является противовоспалительным цитокином и снижает выработку провоспалительных цитокинов Т- и NK-клетками [10].

При оценке АМП у больных СД наблюдается повышение уровня кальпротектина  и L-FABP соответственно в 2,5 раза (p<0,001) и 6,1 раза (p<0,001) по сравнению с контрольной группой. При ХГН содержание кальпротектина и L-FABP также значительно увеличивается соответственно в 3,5 раза (p=0,003) и в 13,0 раза (p<0,001) по сравнению с контрольной группой. Результаты сравнительного анализа показывают, что уровень  кальпротектина и L-FABP соответственно повышен на 38,7% (p1=0,039) и в 2,1 раза (p1=0,002) по отношению к группе СД  (таблица 2).

Таблица 2

Показатели некоторых антимикробных пептидов в сыворотке больных хронической почечной недостаточностью

Примечание:  p – статистически значимо по отношению к контролю; p1 - статистически значимо по отношению к больным СД,  осложнённым ХПН.

Кальпротектин - основной белок цитозола нейтрофилов, высвобож­дается во время их активации. Поэтому кальпротектин является чувствительным маркером активности нейтрофилов и считается одним из медиаторов воспалительного процесса. Кальпротектин участвует в процессах врожденного иммунитета, хемотаксисе и адгезии лейкоцитов. Кальпротектин в мезангиальных и эндотелиальных клетках почки, стимулируя секрецию ИЛ-6 и ФНО-α, играет ключевую роль при ХГН. Поэтому полная блокада кальпротектина позволяет предотвратить развитие гломерулонефрита [13].

В последнее время прогностическое значение L-FABP при заболеваниях почек привлекло значительное внимание. В настоящем исследовании мы наблюдали повышение уровня L-FABP в сыворотке крови в обеих группах больных с ХПН. L-FABP синтезируется в проксимальных канальцах почек, является маркером интерстициального воспаления и фиброза при ХПН.  Повышенное содержание L-FABP является одним из диагностических маркеров при почечных дисфункциях, отражает прогрессирование тубулоинтерстициального повреждения и, следовательно, может быть полезным маркером для мониторинга прогрессирования ХПН. L-FABP - потенциальный новый биомаркер почечной дисфункции. Этот маркер может быть особенно чувствительным, потому что он отражает как гломерулярные, так и тубулоинтерстициальные патологические изменения, которые происходят на ранней стадии заболевания [14].

В обеих группах больных достоверных различий по уровню кателицидина выявлено не было, наоборот, у больных с ХГН уровень кателицидина понижен на 19,1% по сравнению с больными СД.  В группе СД уровень кателицидина меняется в пределах контроля.

Кателицидин обнаруживается главным образом в гранулах нейтрофилов, а также продуцируется и секретируется моноцитами, макрофагами, эпителиальными и другими типами клеток. Кателицидин стимулирует миграцию, пролиферацию и инвазию клеток,  регулирует апоптоз, останавливает клеточный цикл, регулирует синтез цитокинов, повышает трансэпителиальную проницаемость эпителиальных клеток. Низкий уровень кателицидина, возможно, связан со снижением уровня 25D при ХПН [15].

По результатам корреляционного анализа наблюдается взаимосвязь между цитокинами и L-FABP. Положительная корреляция между ИЛ-6 и ИЛ-8 (r=0,501; p<0,001), с ИЛ-8 и ФНО-ɑ (r=0,382; p<0,001) доказывает роль ИЛ-6 в индукции секреции ИЛ-8, который в свою очередь играет важную роль в синтезе ФНО-ɑ. Наблюдаемая положительная корреляция между ИЛ-6 и L-FABP (r=0,706; p<0,001), ИЛ-8 и  L-FABP (r=0,473; p<0,001) показывает, что цитокины во время воспалительного процесса усиливают секрецию L-FABP. Не было установлено корреляционной связи между кальпротектином и кателицидином.  

Таким образом, ХГН приводят к более быстрому ухудшению почечной функции по сравнению с СД второго типа. Независимо от основного иммунологического механизма, начало гломерулярного повреждения характеризуется продукцией медиаторов воспаления, таких как цитокины, хемокины и АМП, которые активируют лейкоциты, макрофаги и собственные клубочковые клетки. Увеличение синтеза цитокинов и АМП приводит к усилению воспалительного ответа лимфоцитами и макрофагами, собственных гломерулярных клеток.  Одновременно происходит активация мезангиальных клеток, которые в свою очередь модифицируют превращение фибробластов, способные синтезировать протеазы, цитокины и окислительные медиаторы.

Выводы. В обеих группах ХПН отмечен дисбаланс в сторону увеличения концентрации провоспалительных цитокинов. Существуют различия между группами СД и ХГН по уровню исследованных цитокинов и АМП, так как у больных ХГН на фоне воспалительного процесса наблюдается наиболее высокое содержание ИЛ-8 и L-FABP. Таким образом, результаты проведенного исследования позволили подтвердить важную роль цитокиновых и АМП взаимодействий в патогенезе воспаления при хронических болезнях почек и использование их в качестве раннего маркера хронического повреждения почек.