Сетевое научное издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,936

Введение

Хроническая болезнь почек (ХБП) продолжает оставаться серьезной проблемой общественного здравоохранения во всем мире. По данным Всемирной организации здравоохранения, в настоящее время более 800 млн чел. страдают данным заболеванием, и эта цифра ежегодно увеличивается [1, 2]. ХБП представляет собой прогрессирующий и необратимый патологический процесс, длящийся не менее 3 месяцев, который характеризуется повреждением почечной паренхимы и/или снижением скорости клубочковой фильтрации (СКФ) менее 60 мл/мин/1,73 м² [2, 3]. Заболевание постепенно приводит к нарушению фильтрационной, экскреторной и эндокринной функций почек и в конечном итоге к развитию острой или терминальной стадии почечной недостаточности. Одним из наиболее значимых осложнений ХБП является анемия, которая не только утяжеляет течение заболевания, но и снижает качество жизни, повышает сердечно-сосудистые риски и ухудшает показатели выживаемости [3–5].

В современной клинической практике диагностика анемии не может ограничиваться лишь определением уровней гемоглобина и гематокрита. Анализ белков обмена железа, их взаимосвязей и связи с воспалительными биомаркерами требует более точного и комплексного подхода. Эти биомаркеры позволяют глубже понять этиопатогенез анемии при ХБП и способствуют разработке персонализированных терапевтических стратегий.

Развитие анемии при ХБП обусловлено множеством комплексных механизмов. Одной из основных причин является снижение синтеза эритропоэтина (ЭПО) в почках, что приводит к угнетению эритропоэза. С другой стороны, под воздействием провоспалительных цитокинов усиливается синтез гепсидина, что нарушает высвобождение железа из депо и его всасывание в кишечнике, усугубляя функциональный дефицит железа [3].

Нарушения обмена железа играют центральную роль в развитии анемии. В последние годы активно изучаются биомолекулы и белки, вовлеченные в данный процесс, такие как эритропоэтин, гепсидин, ферропортин, ферритин, трансферрин, лактоферрин и гаптоглобин. ЭПО синтезируется в интерстициальных претубулярных клетках I типа коркового слоя и наружной зоны мозгового слоя почек, обеспечивая дифференцировку эритроидных клеток и стимулируя образование эритроцитов. Кроме того, ЭПО активирует синтез эритроферрона в эритробластах, регулируя уровень гепсидина. В результате железо высвобождается из депо и поступает в кроветворную ткань. При ХБП снижение синтеза ЭПО приводит к уменьшению продукции эритроферрона, что, в свою очередь, способствует повышению гепсидина, нарушению мобилизации железа и ограничению его доступности для эритропоэза [3, 6].

Гепсидин – ключевой гормон, синтезируемый в печени, который регулирует гомеостаз железа в организме. Он связывается с ферропортином, мембранным белком – транспортером железа, вызывая его деградацию. Этот механизм приводит к резкому снижению всасывания железа в кишечнике, а также его высвобождению из макрофагов и гепатоцитов. Активация воспалительного процесса и повышение продукции провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин-6 (IL-6), стимулируют синтез гепсидина, что еще больше усугубляет данный патологический процесс [7, 8].

Ферритин является основным показателем, отражающим запасы железа в организме. Однако, будучи белком острой фазы, при хроническом воспалении, в том числе при ХБП, его уровень не всегда объективно отражает истинные запасы железа. В таких случаях более надежным маркером считается показатель насыщения трансферрина железом (ПНТЖ). Снижение СНТЖ происходит на фоне уменьшения концентрации трансферрина или сывороточного железа и свидетельствует о функциональном дефиците железа. Трансферрин играет ключевую роль в транспорте железа в плазме, а его насыщенность (ПНТЖ) отражает функциональное состояние железа в организме [9–11].

Лактоферрин – это белок, обладающий способностью связывать железо и регулировать воспаление. Он снижает синтез гепсидина, стимулирует мобилизацию железа из депо и активирует эритропоэз. Лактоферрин представляет собой гликопротеин с высоким сродством к железу, секретируемый нейтрофилами и эпителиальными клетками. Кроме того, он напрямую активирует трансферриновые рецепторы, ускоряя транспорт железа в клетки [12–14].

Гаптоглобин связывает свободный гемоглобин, снижая оксидативный стресс, возникающий на фоне гемолиза, и предотвращает высвобождение гемосвязанного железа, уменьшая токсические эффекты свободного железа. При ХБП его уровень варьирует в зависимости от выраженности воспалительного процесса и степени гемолиза. В этих условиях гаптоглобин рассматривается как вторичный защитный механизм. При гемолизе и хроническом воспалении его концентрация может снижаться, что ведет к усилению токсического действия свободного железа, прогрессированию воспаления и повышению уровня гепсидина [15].

Перечисленные данные подчеркивают важность комплексного анализа биомаркеров обмена железа для своевременной диагностики анемии при ХБП, проведения дифференциальной диагностики и выбора оптимальных терапевтических стратегий.

Цель исследования – оценить роль белков обмена железа в патогенезе анемии и их клиническую информативность у пациентов с хронической болезнью почек на консервативной и терминальной стадиях.

Материалы и методы исследования

В исследование были включены 44 пациента с ХБП II–III стадии в возрасте 43–75 лет (66,2 ± 1,7 года), не получавшие гемодиализ («консервативная группа»), и 46 пациентов с терминальной стадией ХБП, получавших регулярный гемодиализ, в возрасте 19–77 лет (60,8 ± 2,2 года) («терминальная группа»). Контрольную группу составили 20 практически здоровых лиц в возрасте 20–75 лет (62,5 ± 1,9 года). Различия между группами по возрасту статистически незначимы (p > 0,05). В «консервативной группе» было 17 женщин (68,9 ± 3,0 года) и 27 мужчин (64,5 ± 2,0 года); в «терминальной группе» – 24 женщины (62,4 ± 2,8 года) и 22 мужчины (59,0 ± 3,4 года). Статистически значимых различий по полу между группами не выявлено (χ² = 1,12, p = 0,29).

Для оценки степени тяжести анемии и функционального состояния почек у больных определялись уровни креатинина, гемоглобина, эритропоэтина и железа в крови. Концентрация гемоглобина измерялась на полностью автоматическом анализаторе фирмы Sysmex. Сывороточные уровни железа, общей железосвязывающей способности (ОЖСС), креатинина и мочевины определялись спектрофотометрическим методом с использованием наборов фирмы Human. Концентрации эритропоэтина, ферритина, трансферрина, лактоферрина и гепсидина в сыворотке крови анализировались методом ИФА с использованием наборов BT LAB Bioassay Technology Laboratory (Shanghai, China). Критерии включения: пациенты, не получавшие препараты железа (например, глюконат железа, сорбитол железа, декстран железа, карбоксимальтозат железа) и переливания крови в течение последних двух недель, а также с уровнем трансферрина > 100 мг/дл. Все анализы проводились в соответствии со стандартными лабораторными протоколами и на сертифицированных анализаторах. После определения ОЖСС и сывороточного железа рассчитывалась латентная железосвязывающая способность (ЛЖСС) по формуле

ЛЖСС = ОЖСС - железо

Для расчета степени насыщения трансферрина железом (СНТЖ) использовалась формула

СНТЖ = железо/ОЖСС × 100 %

Статистическая обработка данных проводилась с использованием методов вариационной статистики (U-критерий Манна – Уитни), дискриминантного анализа (χ² Пирсона), дисперсионного анализа (ANOVA, критерии F-Фишера и F-Фишера – Снедекора). Все статистические расчеты выполнялись с применением программ MS Excel-2019 и IBM SPSS Statistics-26. Нулевая гипотеза отклонялась при p < 0,050.

Результаты исследования и их обсуждение

В исследовании проведен сравнительный анализ ряда клинических и лабораторных показателей в трех группах: контрольной, консервативной и терминальной стадии ХБП. В консервативной группе медианное значение концентрации креатинина было увеличено по сравнению с контролем в 2,2 раза у мужчин (p < 0,001) и в 2,0 раза у женщин (p < 0,001). У пациентов терминальной стадии ХБП, получавших гемодиализ, медианное значение креатинина увеличилось по сравнению с контролем в 7,6 раза у мужчин (p < 0,001) и в 8,2 раза у женщин (p < 0,001) (табл. 1–2).

Таблица 1

Концентрация белков метаболизма железа у пациентов с ХБП (мужчины)

Примечание. p – по сравнению контролем, p1 – по сравнению с консервативной группой.

Статистически значимыми считались различия при p < 0,05.

Источник: данные получены в ходе настоящего исследования.

Таблица 2

Концентрация белков метаболизма железа у пациентов с ХБП (женщины)

Примечание. p – по сравнению контролем, p1 – по сравнению с консервативной группой.

Статистически значимыми считались различия при p < 0,05.

Источник: данные получены в ходе настоящего исследования.

Прогрессирование ХБП у пациентов сопровождалось развитием функционального дефицита железа и анемии. В консервативной группе концентрация гемоглобина и железа снизилась по сравнению с контролем у мужчин на 19 % (1,2 раза; p = 0,010) и 67 % (1,7 раза; p < 0,001), у женщин – на 17 % (1,2 раза; p = 0,008) и 44,3 % (1,4 раза; p < 0,001). В терминальной группе снижение гемоглобина и железа было статистически значимым: у мужчин на 52,6 % (1,5 раза; p < 0,001) и в 2,0 раза (p < 0,001), у женщин на 64 % (1,6 раза; p < 0,001) и 2,2 раза (p < 0,001) соответственно.

Одновременно у обследованных пациентов выявлены значительные изменения в метаболизме белков, участвующих в транспортировке и депонировании железа. В консервативной группе ОЖСС и ЛЖСС у мужчин и женщин существенно не отличались от контроля. В терминальной стадии у мужчин ОЖСС и ЛЖСС снизились на 31,2 % (p < 0,001) и 14,3 % (p = 0,073) соответственно; у женщин существенных изменений не выявлено.

Концентрация гаптоглобина снижалась: в консервативной группе – у мужчин на 69,4 % (p < 0,001), у женщин на 20,9 % (p = 0,002); в терминальной стадии – у мужчин на 61,1 % (p < 0,001), у женщин на 48,4 % (p < 0,001) по сравнению с контролем.

В консервативной группе наблюдалось умеренное снижение концентрации ферритина по сравнению с контролем: у мужчин на 21,8 % (1,2 раза; p = 0,010), у женщин на 40 % (1,4 раза; p = 0,009). В терминальной стадии, напротив, в связи с усилением воспалительного процесса отмечалось значительное повышение ферритина: у мужчин на 66 % (1,7 раза; p < 0,001), у женщин на 53 % (1,5 раза; p < 0,001).

Функциональный дефицит железа при ХБП приводил к снижению концентрации трансферрина. В консервативной группе снижение было незначительным: у мужчин на 13 % (1,1 раза; p = 0,021), у женщин на 19 % (1,2 раза; p = 0,001), тогда как в терминальной стадии – у мужчин на 28 % (1,3 раза; p = 0,001), у женщин на 72 % (1,7 раза; p < 0,001), что было статистически значимо.

Концентрация ЭПО снижалась в зависимости от стадии заболевания: в консервативной группе – у мужчин в 2,1 раза (p < 0,001), у женщин на 58 % (1,6 раза; p < 0,001); в терминальной группе – у мужчин в 2,9 раза (p < 0,001), у женщин в 2,3 раза (p < 0,001).

Белки, участвующие в метаболизме железа, также демонстрировали значительное повышение концентрации. В консервативной группе медианное значение гепсидина у мужчин увеличилось на 19 % (p = 0,260), у женщин на 8 % (p = 0,359), в терминальной стадии – у мужчин в 2,2 раза (p < 0,001), у женщин в 1,8 раза (p < 0,001).

Концентрация ферропортина увеличивалась: в консервативной группе – у мужчин на 87 % (1,9 раза; p<0,001), у женщин на 44 % (1,4 раза; p = 0,004); в терминальной стадии – у мужчин в 2,8 раза (p < 0,001), у женщин в 2,1 раза (p < 0,001) по сравнению с контролем.

Концентрация лактоферрина в консервативной группе возросла у мужчин на 20 % (1,2 раза; p = 0,014), у женщин на 50 % (1,5 раза; p = 0,002); в терминальной стадии – у мужчин в 2,6 раза (p < 0,001), у женщин в 2,8 раза (p < 0,001), что было статистически значимо по сравнению с контролем.

Таким образом, в терминальной стадии ХБП концентрации гемоглобина (28 %; p < 0,001 и 28,2 %; p = 0,001), эритропоэтина (53 % и 45 %; p < 0,001), железа (28,9 %; p = 0,004 и 55 %; p < 0,001), ОЖСС (16,5 %; p < 0,001 и 20,9 %; p = 0,003), ЛЖСС (16,8 %; p = 0,006 и 17,4 %; p = 0,039) и трансферрина (12,7 %; p = 0,042 и 44,4 %; p = 0,008) у мужчин и женщин были снижены по сравнению с консервативной группой. Напротив, концентрации ферритина (2,1 раза и 2,3 раза; p < 0,001), гепсидина (2,1 раза, p < 0,001 и 1,8 раза, p < 0,001), ферропортина (50 %, p < 0,001 и 46,2 %; p < 0,001) и лактоферрина (50,4 %, p < 0,001 и 79,4 %, p < 0,001) существенно увеличились.

Информативность белков метаболизма железа в диагностике ХБП была оценена (табл. 3). Пороговое значение ферритина >101 нг/мл, чувствительность 93,5±3,6 %, специфичность 100,0±0,0 %, показатель эффективности диагностики 96,7±1,9 %. Ферритин имеет важное диагностическое значение благодаря специфичности и эффективности оценки положительных результатов (100,0±0,0), а также практическое значение благодаря высокой чувствительности и оценке отрицательных результатов (93,6±3,6).

Таблица 3

Информативность белков метаболизма железа при ХБП

Примечание. n – количество наблюдений, min – минимальное значение, max – максимальное значение, cut-off – пороговое значение для биомаркера, n+ – количество положительных случаев, ++ – количество правильно выявленных положительных случаев, Sn – чувствительность теста ( %), ±mp – стандартное отклонение или ошибка измерения, n- – количество отрицательных случаев, -- – количество правильно выявленных отрицательных случаев, Sp – специфичность теста (%), ОДЦ – общая диагностическая ценность (%), pPV – положительная прогностическая ценность (%), nPV – отрицательная прогностическая ценность (%), LR+ – отношение шансов положительного теста, LR- – отношение шансов отрицательного теста.

Источник: данные получены в ходе настоящего исследования.

Пороговое значение трансферрина < 160 мкм/мл, чувствительность 52,2±7,4 %, специфичность 84,1±5,5 %, общая диагностическая ценность (ОДЦ) – 67,8±4,9 %. Трансферрин может иметь диагностическое значение благодаря специфичности и эффективности оценки положительных результатов (77,4±7,5), однако его чувствительность и эффективность оценки отрицательных результатов (62,7±6,3) ограничивают практическую значимость.

Пороговое значение лактоферрина >1,8 нг/мл, чувствительность 84,8±5,3 %, специфичность 95,5±3,1 %, ОДЦ – 90,0±3,2 %. Лактоферрин имеет высокое диагностическое значение благодаря специфичности и оценке положительных результатов (95,1±3,4), а также практическое значение благодаря чувствительности и оценке отрицательных результатов (85,7±5,0).

Пороговое значение эритропоэтина < 890 мЕд/мл, чувствительность 71,7±6,6 %, специфичность 95,5±3,1 %, ОДЦ – 83,3±3,9 %. Эритропоэтин обладает важным диагностическим значением благодаря специфичности и эффективности оценки положительных результатов (94,3±3,9), а также практическим значением благодаря чувствительности и оценке отрицательных результатов (76,4±5,7).

Пороговое значение ферропортина > 0,66 нг/мл, чувствительность 91,3±4,2 %, специфичность 79,5±6,1 %, ОДЦ – 85,6±3,7 %. Диагностическая значимость ферропортина оценивается как достаточная благодаря специфичности и эффективности оценки положительных результатов (82,4±5,3), а его чувствительность и эффективность оценки отрицательных результатов (89,7±4,9) придают практическую значимость.

Пороговое значение гепсидина >254,5 нг/мл, чувствительность 91,3±4,2 %, специфичность 93,2±3,8 %, ОДЦ – 92,2±2,8 %. Гепсидин обладает высокой диагностической значимостью благодаря специфичности и оценке положительных результатов (93,3±3,7), а также значительной практической ценностью благодаря чувствительности и оценке отрицательных результатов (91,1±4,2).

Таким образом, у женщин при прогрессировании хронической болезни почек наблюдаются изменения биомаркеров метаболизма железа, аналогичные тем, что выявлены у мужчин. Полученные данные показали, что среди белков обмена железа ферритин, лактоферрин, ЭПО и гепсидин являются важными диагностическими показателями, однако в клинической практике наибольшее значение имеют анализы ферритина и гепсидина.

Результаты исследования показали, что на прогрессирующих стадиях хронической болезни почек (ХБП) основные компоненты метаболизма железа – железо, эритропоэтин, ферритин, трансферрин, ферропортин, лактоферрин и гепсидин – подвергаются значительным и разнонаправленным изменениям. Эти изменения играют ключевую роль в патогенезе заболевания и развитии анемии. Как видно из полученных данных, у пациентов с ХБП, особенно у находящихся на гемодиализе, выраженные нарушения функции почек сопровождаются анемией. Так, у пациентов с терминальной стадией ХБП концентрация креатинина была значительно выше по сравнению с консервативной группой, тогда как уровень гемоглобина, наоборот, снижался.

Снижение уровня ЭПО играет ключевую роль в патогенезе анемии. Абсолютный дефицит эритропоэтина может быть обусловлен нарушением функции почек и уменьшением его синтеза. Развитие воспалительного процесса ингибирует гипоксию-индуцированный синтез эритропоэтина, ослабляя процесс эритропоэза [16, 17].

Ферритин – белок, представляющий основную форму депонирования железа в организме. Ферритин связывает 16–20 % общего железа в организме и является преимущественно внутриклеточным белком, депонирующим железо и высвобождающим его по мере необходимости [18]. При воспалении высокий уровень гепсидина снижает абсорбцию железа в кишечнике и увеличивает внутриклеточные запасы ферритина. На фоне хронического воспаления при ХБП ферритин искусственно повышается и может служить маркером воспаления. Предполагается, что при патологических процессах в почках высокий уровень ферритина может выполнять нефропротекторную функцию в ответ на прогрессирование воспаления. Таким образом, высокий уровень ферритина отражает как депо железа, так и его роль как белка острой фазы. Следовательно, важно учитывать, что при воспалении уровень ферритина отражает не только статус железа, но и степень системного воспаления. Повышение ферритина при снижении уровня железа является характерной чертой воспалительно-ассоциированной анемии [19, 20]. В проведенном исследовании повышение ферритина при снижении сывороточного железа и СНТЖ демонстрирует классический пример функционального дефицита железа.

Трансферрин связывает железо для его транспорта в другие типы клеток, где оно затем связывается с трансферриновым рецептором, интернализируется, а железо извлекается; трансферрин, не содержащий железа, возвращается во внеклеточное пространство, а внутриклеточное железо хранится в ферритине. Снижение СНТЖ при увеличении ферритина является типичным признаком функционального дефицита железа [21].

Абсолютный дефицит железа возникает при истощении запасов железа в организме, например, при кровопотере. Функциональный дефицит железа характеризуется достаточными запасами железа в организме, но его неэффективным использованием из депо, что наблюдается при хроническом воспалении или при интенсивной стимуляции эритропоэза. Отличительной чертой функционального дефицита железа при воспалении является повышенный уровень гепсидина. У пациентов с анемией при ХБП может наблюдаться абсолютный дефицит железа, функциональный дефицит или сочетание этих состояний [22].

Нарушение метаболизма железа при ХБП связано с активацией воспалительных маркеров и дисфункцией оси гепсидин – ферропортин. Воспаление стимулирует синтез провоспалительных цитокинов, что увеличивает продукцию гепсидина в печени, индуцирует экспрессию ферритина в макрофагах и ингибирует экспрессию ферропортинa [22–24]. Кроме того, снижение скорости клубочковой фильтрации в почках может уменьшать клиренс гепсидина и повышать его концентрацию в плазме [5].

Повышение уровня гепсидина является одним из ключевых следствий хронического воспаления при ХБП. Он связывается с ферропортином, блокируя перенос железа из кишечного эпителия и макрофагов в плазму. Таким образом, на фоне снижения свободного железа и повышения ферритина и гепсидина формируется классическая воспалительная функциональная железодефицитная анемия [25–27].

Повышение уровней лактоферрина и ферропортинa рассматривается как адаптивный механизм, направленный на поддержание гомеостаза железа. Лактоферрин – природный железосвязывающий гликопротеин, синтезируемый в эпителиальных клетках слизистых оболочек. Он обладает не только железосвязывающей способностью, но и противовоспалительными, иммуномодулирующими, антибактериальными, противови­русными и антиоксидантными свойствами, участвует в защите почек от повреждений [28–30]. Исследования показывают, что лактоферрин регулирует синтез гепсидина и способствует мобилизации железа из депо [31].

Хотя повышение ферропортинa выглядит парадоксально, некоторые исследования трактуют это как компенсаторную реакцию организма на высокий уровень гепсидина: ферропортин вырабатывается для увеличения доступности железа, но гепсидин блокирует этот процесс, нарушая мобилизацию железа [32].

Заключение

Таким образом, при ХБП прогрессивно нарушается метаболизм железа, активируются воспалительные маркеры и снижается эритропоэз, что формирует ключевые механизмы анемии. У пациентов отмечается снижение железа и ЭПО при повышении ферритина, трансферрина, ферропортинa, лактоферрина и гепсидина; снижение СНТЖ отражает функциональный дефицит железа. Ферритин, лактоферрин, эритропоэтин и гепсидин обладают высокой диагностической значимостью, а мониторинг этих биомаркеров обеспечивает раннюю диагностику анемии и позволяет разрабатывать индивидуальные стратегии лечения.