Под хронической болезнью почек (ХБП) понимают наличие любых маркеров, связанных с их повреждением, персистирующих в течение более 3 месяцев вне зависимости от нозологического диагноза [1]. Большинство пациентов с ХБП – это лица с вторичными нефропатиями в рамках сахарного диабета, артериальной гипертензии, атеросклероза, системных и др. заболеваний. Несмотря на различную этиологию и патогенез, связанные с ними нефропатии имеют общие факторы риска развития и общий исход: гломерулосклероз, сосудистый склероз и тубулоинтерстициальный фиброз, обусловливающие наступление терминальной почечной недостаточности [1].
В свою очередь тубулоинтерстициальный фиброз сильнее коррелирует со снижением скорости клубочковой фильтрации (СКФ), чем гломерулосклероз [2]. Снижение функции почек считается независимым фактором риска как сердечно-сосудистых заболеваний, так и общей смертности. Поэтому вопрос, почему прогрессирует ХБП, уже несколько десятилетий занимает одну из ведущих позиций. В настоящее время существует ряд гипотез, наиболее значимые из которых освещены в данной статье.
Гемодинамическая гипотеза
Нефрон имеет уникальную структуру с афферентной и эфферентной артериолами, которые позволяют модулировать перфузию клубочков и давление без соответствующего изменения системного артериального давления. В 1966 г. исследования на животных моделях показали, что нефрэктомия 5/6 единственной функционирующей почки приводит к прогрессирующей гиперперфузии, гиперфильтрации, гиперторофии и фокально-сегментарному гломерулосклерозу (ФСГС) оставшихся нефронов [3]. В 1982 г. B.M. Brenner показал, что привычное потребление чрезмерного количества белка отрицательно влияет на функцию почек в результате длительного повышения клубочкового давления и гиперфильтрации [4]. Таким образом, описанные наблюдения привели к гипотезе, которая гласит: ситуации, связанные с усилением клубочковой фильтрации и клубочкового давления, вызывают повреждение почек и в конечном итоге ставят под угрозу их функцию. Следует оговориться, что большинство научных данных, на которые ссылаются авторы, были получены на животных моделях и пациентах с сопутствующей почечной недостаточностью.
В свою очередь результаты, полученные от пациентов с компенсаторной гиперфильтрацией после односторонней нефрэктомии, показали обратное: креатинин сыворотки, клиренс креатинина, клиренс β2-микроглобулина и артериальное давление в течение длительного времени (средний период наблюдения в исследовании составил 13±1,1 года) оставались стабильными [5]. Данный факт свидетельствовал о том, что гиперфильтрация по крайней мере не единственный механизм, вызывающий прогрессирующее снижение почечной функции.
Протеинурия
Многие исследования, в т.ч. последних лет, показывают, что в образцах биопсии почки пациентов с различными заболеваниями степень тубулоинтерстициального фиброза более тесно связана со снижением СКФ, чем патология клубочков [2]. Поэтому в дальнейшем внимание было обращено на тубулоинтерстиций. Одной из причин тубулоинтерстициального фиброза предполагалась протеинурия. Идея состоит в том, что белок, который фильтруется через пораженный клубочек, повреждает эпителиальные клетки и тем самым посредством ряда цитокинов и компетентных клеток вовлекается в патологический процесс тубулоинтерстиций [6]. Но, например, при болезни минимальных изменений, которая сопровождается высокой альбуминурией, нет весомых доказательств прогрессирующего нефросклероза. В свою очередь есть пример гипертонического нефросклероза, частой причины терминальной стадии почечной недостаточности, при которой протеинурия не является столь характерной чертой. Это может свидетельствовать о том, что альбумин сам по себе вряд ли является патологическим агентом. Таким образом, протеинурия не учитывает всех аспектов прогрессирования ХБП.
Гипотеза хронической гипоксии
Кислород остро необходим для обеспечения различных метаболических процессов и поддержания биологического гомеостаза, особенно в почках, которые всегда находятся в активном метаболическом состоянии. Гипотеза хронической гипоксии утверждает, что хроническая кислородная депривация в тубулоинтерстиции является основной причиной прогрессирующего нефросклероза и что основой для этого служит патология постгломерулярного капиллярного кровообращения [7]. С одной стороны, в пораженных клубочках существенно нарушается проходимость капилляров, в связи с чем доставка кислорода в интерстициальную капиллярную сеть существенно уменьшается. С другой стороны, неповрежденный клубочковый аппарат адаптируется увеличением СКФ путем вазодилатации афферентных и эфферентных артериол. Возникающая гиперфильтрация подвергает постгломерулярные капилляры повышенному давлению, вызывая отек эндотелия и тем самым нарушая доставку кислорода. В результате возникает прогрессирующая гипоксия тубулоинтерстиция, которая, регулируя экспрессию широкого спектра молекул, и является мощным профиброгенным стимулом [8–10]. В областях накопления белков внеклеточного матрикса отсутствует микроциркуляция [11]. Клетки, лежащие по краям таких областей, будут испытывать относительную гипоксию. Они в свою очередь также будут вызывать фиброгенный ответ, который приведет к облитерации большего количества капилляров, тем самым создавая порочный цикл. В почках потеря микроциркуляторного русла особенно интересна тем, что облитерированная перитубулярная сеть служит путем оттока клубочков. Это объясняет, почему СКФ снижается по мере нарастания тубулоинтерстициального фиброза.
В дальнейшем данная теория получила подтверждение и было показано, что центральную роль в реакции на гипоксию играет семейство факторов, индуцируемых гипоксией (HIF), способствующих гомеостазу почек, а также обусловливающих и патофизиологические процессы в условиях повреждающих воздействий [10]. А именно: нарушение функции микроциркуляторного русла, ремоделирование сосудов, нарушение диффузии кислорода путем накопления внеклеточного матрикса (ECM) и митохондриальную аномалию [12–14].
Локальная индукция ангиотензин- превращающего фермента (АПФ)
Давно известно, что ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС) является патологическим медиатором хронического заболевания и фиброза. Традиционно ее понимали как многокомпонентную систему, которая включает ренин, ангиотензиноген, ангиотензинпревращающий фермент и два рецептора ангиотензина (AT1R и AT2R). В настоящее время имеются данные, свидетельствующие о том, что поврежденная почка может сам по себе экспрессировать все эти компоненты [15].
Ангиотензинпревращающий фермент (АПФ) описан на всем протяжении нефрона, во всех артериях и артериолах коркового вещества [16]. Согласно исследованиям на животных моделях диабетической и мембранозной нефропатий у людей, часть тубулоинтерстиция с повышенной активностью АПФ соответствовала фиброзным областям, о чем свидетельствует отложение коллагена III [17, 18]. АПФ, как известно, превращает ангиотензин 1 (Ang I) в ангиотензин 2 (Ang II) и инактивирует брадикинин (BK), который играет важную роль в почечных защитных механизмах и антифибротическом эффекте. Высокие уровни Ang II через факторы роста и цитокины способствуют воспалительному ответу и фиброзу, тем самым вызывая прогрессирование ХБП [19, 20]. В настоящее время механизм, повышающий местную индукции АПФ, является гипотетическим. Однако описанная выше местная ишемия крайне вероятна. Доказательством служит тот факт, что индукция АПФ в почке происходит главным образом в сегменте проксимального канальца, расположенном во внутренней части коркового слоя коры и наружной части мозгового вещества, зонах с низким напряжением кислорода [17, 21].
Таким образом, индукция АПФ, вторичная к ишемии, может быть еще одним механизмом прогрессирования почечных заболеваний.
Эпителиально-мезенхимальная трансформация
Среди процессов, ведущих к развитию ХБП, в настоящее время активно изучается роль эпительно-мезенхимальной трансформации (ЭМТ) как одной из причин тубулоинтерстициального фиброза, который формируется из-за чрезмерного отложения внеклеточного матрикса в тубулоинтерстиции миофибробластами. Эти клетки экспрессируют альфа-гладкомышечный актинактин (α-ГMA), активно синтезируют белки внеклеточного матрикса, такие как коллаген и фибронектин. Происхождение миофибробластов было темой изучения в течение последних десятилетий. На сегодняшний день известно, что их предшественником могут быть в т.ч. и тубулярные эпителиальные клетки [22]. Предполагается, что трансформация происходит под воздействием факторов, высвобождаемых из локальных резидентных клеток, реагирующих на стрессы, такие как гипоксия, гипергликемия, протеинурия и др., а также из иммунокомпетентных клеток, которые проникают в интерстиций при заболеваниях почек. Y. Liu на основе исследований тубулоинтерстициальных изменений после экспериментальной односторонней обструкции мочеточника in vivo и реакции эпителиальных клеток in vitro на TGFβ1 предложил четыре ключевых этапа ЭМТ при почечном фиброгенезе: потеря адгезии эпителия, реструктуризация цитоскелета и синтез α-ГMA de novo, повреждение базальной мембраны канальцев и наконец миграция клеток в интерстиций [23]. Представление об ЭМТ произвело революцию в понимании фиброгенеза. Однако экспериментальные данные B.D. Humphreys et al., полученные в 2010 г., поставили его роль в почечном интерстициальном фиброзе in vivo под сомнение. Их исследования показали, что после повреждения, вызванного односторонней обструкцией мочеточника in vivo, эпителиальные клетки не мигрируют в интерстиций и не экспрессируют α-ГMA [24]. Несоответствие результатов, полученных M. Iwano и B.D. Humphreys, объясняется техническими различиями в обнаружении маркеров, применяемых для отслеживания судьбы клеточных линий. Несмотря на то что теория ЭMT была поставлена под сомнение, имеются свидетельства, согласно которым эпителий проксимальных канальцев все же подвергается различным степеням изменения и синтезирует коллаген [25].
Эпителиально-мезенхимальная коммуникация
В то время как ЭMT остается спорным фактом, нет никаких сомнений в том, что в поврежденных почках имеется некоторая форма эпителиально-мезенхимальной коммуникации, которая опосредуется рядом факторов путем их связывания с рецепторами клеточной поверхности с последующей активацией внутриклеточной передачи сигналов и/или повышенной транскрипции генов-мишеней [26].
TGF-β1 является наиболее важным растворимым медиатором почечного фиброгенеза. Он продуцируется воспалительными клетками, фибробластами, эпителиальными клетками, которые после гипоксического повреждения останавливают клеточный цикл и в течение длительного времени находятся в фазе G2/M [27]. Повышенная экспрессия TGF-β1 приводит к различным паракринным и аутокринным воздействиям на клетки-мишени: является мощным митогеном для фибробластов, вызывает гипертрофию и апоптоз эпителиальных клеток, мощно индуцирует программу EMT, приводя к повышенному образованию матрикса [8]. Сигнальный путь Wnt – один из внутриклеточных сигнальных путей животных, регулирующий эмбриогенез, дифференцировку клеток и развитие злокачественных опухолей [28]. Путь Wnt/β-катенин играет важную роль в процессе дифференцировки клеток, необходимом для нормального органогенеза почек. Несмотря на то что в физиологических условиях он находится в состоянии покоя, этот путь реактивируется после различных повреждений [29]. Связывание Wnt с рецептором Fz приводит к активации β-катенина по т.н. каноническому пути. Бета-катенин обычно находится в цитоплазме как часть мультипротеинового комплекса. Во время активной передачи сигналов Wnt комплекс диссоциирует, что приводит к высвобождению β-катенина и накоплению его в цитоплазме. Эффекты β-катенина многочисленны: усиление экспрессии матриксной металлопротеиназы 7 (ММР-7), фибронектина, фибробласт-специфического белка 1, ингибитора активатора плазминогена 1 и даже компонентов системы РААС [28, 30]. Таким образом, длительная активация Wnt/β-катенина стимулирует фиброгенез при хронических повреждениях. Фактор роста соединительной ткани (CTGF) является необходимым кофактором для передачи сигналов TGF-β, а также может приводить к активности β-катенина, тем самым стимулируя все профибротические процессы [31].
Экзосомы представляют собой небольшие везикулы размером от 40 до 100 нм. Поврежденные клетки передают экзосомы, содержащие TGF-β1 (и, возможно, другие вещества), фибробластам, которые отвечают пролиферацией, превращением в миофибробласты, образованием матрикса и таким образом могут опосредовать EMT [32].
Заключение
Итак, всего за несколько десятилетий знания в области патофизиологии ХБП значительно продвинулись. Несмотря на это, все ранее выдвинутые гипотезы не утратили своей актуальности и активно используются для реализации нефропротективной стратегии, отдаляющей наступление терминальной почечной недостаточности и продлевающей жизнь пациентов во всем мире. Сейчас же мы стоим на пороге понимания не только клеточных, но и молекулярных механизмов прогрессирования ХБП. Дальнейшие исследования в этой области будут иметь решающее значение для окончательного понимания патогенеза заболеваний почек, которое откроет совершенно новые перспективы для разработки методов их ранней диагностики и лечения.
