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
|
Группы, осложнённые ХПН |
Показатели |
||||
|
ИЛ-6, пг/мл |
ИЛ-8, пг/мл |
ИЛ-10, пг/мл |
ФНО-ɑ, пг/мл |
||
|
ХПН |
Больные ХПН (n=30) |
13,8±1,2 (5,1-24,7) p<0,001 |
45,7±4,1 (11,-80,0) p=0,001
|
12,6±0,8 (5,3-19,9) |
4,95±0,51 (0,5-9,27) p<0,001 |
|
Больные СД (n=24) |
12,6±1,3 (2,9-22,6) p<0,001 |
30,5±2,9 (10,9-62,4) p<0,001 p1=0,046 |
14,1±1,1 (4,5-24,5) |
3,86±0,53 (0,67-9,19) p<0,001 |
|
|
Контроль (n=17) |
2,1±0,2 (0,1-3,1) |
12,4±1,2 (4,5-18,7) |
13,4±1,7 (0,3-23,5) |
0,87-0,14 (0-1,8) |
|
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
|
Группы |
Показатели |
|||
|
Кальпротектин, пг/мл |
L-FABP, нг/мл |
Кателицидин, мкг/мл |
||
|
ХПН |
Больные ХГН (n=30) |
329,7±11,3 (237-415) p=0,003 p1=0,039 |
4,566±0,238 (2,53-6,79) p<0,001 p1=0,002 |
0,715±0,075 (0,2-1,37) |
|
Больные СД (n=24) |
237,8±13,9 (127,3-348,2) p<0,001 |
2,152±0,210 (0,44-3,75) p<0,001 |
0,885±0,102 (0,17-1,75) |
|
|
Контроль (n=17) |
95,5±2,0 (81,5-106,7) |
0,351±0,023 (0,18-0,51) |
0,691±0,066 (0,176-1,01) |
|
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.
Библиографическая ссылка
Латифова Н.Ф., Джафарова Г.А., Эфендиев А.М., Багирова С.А., Гафаров И.А. ИЗУЧЕНИЕ ЦИТОКИНОВ И АНТИМИКРОБНЫХ ПЕПТИДОВ У БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКИМИ БОЛЕЗНЯМИ ПОЧЕК // Современные проблемы науки и образования. 2019. № 4. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=29031 (дата обращения: 05.04.2025).
DOI: https://doi.org/10.17513/spno.29031