Журнал «Здоровье ребенка» Том 14, №5, 2019

Робота виконана в рамках теми 76.04.17.0899/0117U004937 «Регіональні особливості стану здоров’я та рівні захворюваності серед дітей», Сумський державний університет.

Вступ

На сьогодні у світі налічується близько 425 мільйонів людей із цукровим діабетом (ЦД). За попередніми розрахунками Міжнародної федерації діабету, у 2045 році кількість таких хворих зросте до 629 мільйонів осіб (рис. 1) [1, 2].

Діабетична нефропатія (ДН) є найпоширенішим мікроваскулярним ускладненням даної патології і характеризується специфічним ураженням судин нирок, виникненням гломерулосклерозу та розвитком хронічної ниркової недостатності в подальшому [3].

Гіперглікемія призводить до утворення кінцевих продуктів глікозування (AGEs), які сприяють проліферації та гіпертрофії ниркових клітин через низку взаємодій і реакцій. По-перше, AGEs перешкоджає процесам розщеплення металопротеїназами матриксних білків (колагену типу IV, ламініну тощо). Як наслідок, відбувається накопичення білків екстрацелюлярного матриксу (фіброз). По-друге, AGEs взаємодіє з відповідним рецептором (RAGE, receptor for advanced glycation end products), що збільшує експресію нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат-оксидази (NADPH, nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase) та активних форм кисню (ROS, reactive oxygen species). По-третє, AGEs сприяє вивільненню профібротичних цитокінів, а саме трансформуючого фактора росту b1 (TGF-b1, transforming growth factor-b1), фактора росту сполучної тканини (CTGF, connective tissue growth factor) та ангіогенного фактора росту (VEGF, vascular endothelial growth factor). Профібротичні фактори та індукований оксидативний стрес призводять до проліферації та гіпертрофії ниркових клітин. Внаслідок ушкодження ниркової тканини вивільняються цитокіни (MCP-1, IL-1, IL-6, TNF-a), що сприяють інтерстиціальній інфільтрації макрофагами та лімфоцитами. Накопичення білків екстрацелюлярного матриксу у тубулярному відділі нирок, можливо, є головним фактором прогресування ниркової недостатності у пацієнтів із ЦД (рис. 2) [2].

Золотим стандартом діагностики та прогресування ДН є визначення альбуміну в сечі, нормальний рівень якого становить < 30 мг/24 години, 30–300 мг/24 години вважається мікроальбумінурією (МАУ) та > 300 мг/24 години — макроальбумінурією. У багатьох дослідженнях наведені дані про наявність ДН за відсутності МАУ або її регресії до нормальбумінурії у пацієнтів із ЦД [2].

У дослідженні Magdy A. Omar та інших відзначалась незначна кореляція між мікроальбумінурією та тривалістю діабету, що пояснювалось приблизно семирічною тривалістю захворювання у досліджуваній групі дітей. Але автором були описані дослідження Alleyn та інших, в яких 77,2 % дітей мали МАУ та тривалість захворювання в середньому менше 5 років. Було зроблено висновки, що у дітей молодшого віку поява МАУ сигналізує про функціональні та оборотні зміни в нирках. Водночас у низки пацієнтів МАУ не може свідчити про раннє ураження нирок у разі ЦД 1-го типу, що вимагає пошуку інших біомаркерів [3–5].

Одним із перспективних маркерів ДН є молекула ураження нирки-1 (KIM-1, kidney injury molecule-1) — трансмембранний глікопротеїн, який експресується на апікальній мембрані клітин проксимальних канальців нирок. При фізіологічних процесах у нирках КІМ-1 не ідентифікується. Поява цього маркера у сечі свідчить на ранніх етапах про ураження тубулярного відділу, розвиток запального процесу, фіброз та асоціюється з тубулоінтерстиціальним запальним компонентом розвитку ДН [6].

Temesgen Fiseha та інші звертали увагу на значне підвищення рівня КІМ-1 у сечі пацієнтів із діабетом порівняно з контрольною групою пацієнтів без діабету. Крім того, спостерігалась кореляція сполуки з рівнем альбуміну в сечі, альбумін-креатиніновим співвідношенням, сироватковим креатиніном, сечовиною, інтерлейкіном-18 (IL-18) сечі, ангіотензиногеном, тривалістю захворювання, глікемічним контролем, кров’яним тиском та індексом маси тіла. Дослідники наголошували на значному підвищенні уринарного рівня маркера у пацієнтів із діабетом і мікроальбумінурією порівняно з пацієнтами із діабетом і нормальбумінурією та контрольною групою здорових осіб. У групи пацієнтів із діабетом визначення КІМ-1 передувало розвитку МАУ, що підтверджує першочергове ураження тубулярного відділу у разі розвитку ДН [5, 7, 8].

Печінковий білок, що зв’язує жирні кислоти (L-FAB, liver-type fatty acid binding protein), належить до протеїнів із низькою молекулярною масою (15 kDa). Він експресується у проксимальних канальцях нирки та печінці. Його вважають ендогенним антиоксидантом, який відіграє захисну роль при канальцевих та інтерстиційних порушеннях. Раннє підвищення даного маркеру було відзначено у пацієнтів із ЦД 1-го типу та нормальбумінурією (ще до розвитку мікро- та макроальбумінурії). У Японії L-FAB було офіційно затверджено як біомаркер ураження тубулярного відділу нирки [3, 5, 9].

Завдяки дослідженням на тваринах було зроблено висновки, що підвищення у сечі L-FAB може бути спричинене ушкодженням тубулярного відділу нирок внаслідок збільшення протеїнового навантаження, ішемії у тубулярному відділі, гіперглікемії, дії токсинів та гіпертензії. Дослідниками було висунуто припущення, що хронічна гіперглікемія призводить до виникнення гіпоксії у тубулярному відділі та активації фактора, індукованого гіпоксією-1 (HIF-1, hypoxia inducible factor-1), який збільшує експресію гена L-FAB при нормальній альбумінурії [10].

В іншому дослідженні підкреслювалося значне підвищення L-FAB у сечі пацієнтів із діабетом та ДН. Прослідковано позитивну кореляцію маркера з рівнем альбуміну в сечі, кліренсом креатиніну, альбумін-креатиніновим співвідношенням та обернено-пропорційну кореляцію зі швидкістю клубочкової фільтрації. Тобто L-FAB у пацієнтів із діабетом і нормальбумінурією є маркером раннього прогресування ДН. Зростання показника L-FAB відбувається до появи патологічної альбумінурії та свідчить про першочергове ураження тубулярного відділу [3, 7].

Ліпокалін, асоційований з желатиназою нейтрофілів, ренальний тропонін (NGAL, neutrophil gelatinase associated lipocalin) — це протеїн молекулярною масою 24 kDа, що продукується нейтрофілами, епітеліальними клітинами та клітинами ниркових канальців через декілька годин після їх ушкодження [5, 6, 11].

NGAL виконує роль стимулятора проліферації уражених клітин та протидіє бактеріальним інфекціям. У разі ушкодження ренальних канальців показник NGAL підвищується у 7–15 разів у сироватці та в 25–1000 разів у сечі, що свідчить про чутливість маркера до найменших проявів гострої ниркової недостатності [12].

У своїй роботі Temesgen Fiseha та інші дійшли висновку, що підвищені рівні NGAL у сечі з’являються на ранній стадії діабету до розвитку МАУ, що підтверджує першочерговість ураження тубулярного відділу нирок при ЦД. Вміст NGAL у сечі вищий у пацієнтів із діабетом порівняно зі здоровою групою навіть на тлі нормоальбумінурії. Зазначено його позитивну кореляцію з сироватковим цистатином С, сироватковим креатиніном, альбумінурією, альбумін-креатиніновим співвідношенням, тривалістю ЦД, глікозильованим гемоглобіном, IL-18 сечі, ангіотензиногеном та негативну кореляцію зі швидкістю клубочкової фільтрації [7].

В іншому дослідженні виділено позитивну кореляцію NGAL із цистатином С, креатиніном та тривалістю ЦД 1-го типу. У пацієнтів з нормальбумінурією та ренальною дисфункцією виявлено підвищену концентрацію NGAL, але деякі пацієнти з МАУ мали нормальний рівень NGAL [13].

У роботі Hafes та колег було зроблено висновки, що у дітей із ЦД 1-го типу рівень NGAL у сечі позитивно корелює з альбумін-креатиніновим співвідношенням, тривалістю ЦД, глікозильованим гемоглобіном та дисліпідемією. Також підтверджується підвищення NGAL у пацієнтів з нормальбумінурією [14].

При дослідженні дорослих осіб із ЦД 2-го типу показник NGAL у сечі віднесли до індикаторів тубулярного ураження, але на пізніших етапах захворювання [15].

Вищезазначене доводить доцільність використання NGAL як маркера раннього виявлення ДН у пацієнтів різного віку та тривалості захворювання на ЦД 1-го типу.

Останнім часом зросла цікавість до такого індикатора, як цистатин С. Це білок із молекулярною масою 13 kDa, що належить до інгібіторів цистеїнових протеаз та продукується всіма ядерними клітинами організму людини. Він фільтрується нирковими клубочками, в подальшому практично повністю реабсорбується у проксимальних канальцях та в нормі виділяється із сечею у дуже малій концентрації. Ушкодження тубулярного відділу нирки призводить до зменшення реабсорбції цистатину С та, відповідно, збільшення кількості його у сечі. Сироватковий цистатин С вважається чутливим маркером ураження клубочкового апарату, водночас уринарний цистатин С є індикатором порушення фізіологічних процесів у проксимальних канальцях нирок. Визначення цистатину С у крові може бути індикатором гіперфільтрації при гіпертензії, ДН та дозволяє оцінювати ренальну функцію у пацієнтів дитячого та похилого віку. Більшість дослідників дійшли висновку, що цистатин С більш вірогідно ілюструє значення швидкості клубочкової фільтрації, ніж креатинін [3, 6, 12].

Показник цистатину С не залежить від наявності запальних процесів, віку, статі, маси тіла, тривалості ЦД 1-го типу та тісно корелює з рівнем креатиніну у сироватці. Підвищення рівня цистатину С у крові або сечі є предиктором ранньої ДН і дозволяє у подальшому контролювати прогресування хронічної хвороби нирок [13, 16].

N-ацетил-b-D-глюкозамінідаза (NAG, N-acetyl-b-D glucosaminidase) — лізосомальний фермент багатьох тканин організму з найбільшою активністю у клітинах проксимальних канальців нирок, що секретується епітелієм проксимальних канальців та бере участь у процесах деградації мукополісахаридів та глікопротеїнів. Поява ферменту у сечі свідчить про ознаки патологічних змін тубулоінтерстиціальних структур нирки. Збільшення NAG спостерігається у пацієнтів із ЦД та нормальбумінурією, передує появі МАУ. У роботі Cristina Gluhovschi зазначено, що значне підвищення NAG діагностується у пацієнтів із поганим глікемічним контролем (HbA1 > 8 %). За даними багатьох авторів, NAG позитивно корелює з сироватковими цистатином С, креатиніном, альбумінурією, тривалістю захворювання та метаболічним контролем [5, 7].

Причиною підвищення NAG у сечі є гемодинамічні зміни в канальцях внаслідок ренальної гіпоксії [17].

На ранніх етапах нефропатії підвищується тиск під час процесів фільтрації та знижується негативний заряд на мембрані, що призводить до збільшення кількості фільтрованих протеїнів, активації лізосом та підвищення рівня NAG у сечі [18].

Чимало досліджень підтверджують підвищення у сечі лізосомальних протеїнів тубулярного відділу нирок до розвитку МАУ. У пацієнтів із ЦД 2-го типу також виділяють значне підвищення NAG у сечі порівняно з контрольною групою [19, 20].

За результатами багатьох досліджень, NAG є одним із кандидатів до панелі біомаркерів ранньої діагностики ДН.

З огляду на роль ренін-ангіотензин-альдостеронової системи (РААС) у розвитку ушкодження нирок перспективним є дослідження такого біомаркера, як ангіотензинперетворюючий фермент-2 (ACE-2, angiotensin-converting enzyme-2). Цей ензим виступає у ролі протектора в разі ДН та є ендогенним негативним регулятором РААС. АСЕ-2 формує Ang 1–7 з ангіотензиногену ІІ та Ang 1–9 з ангіотензиногену І за допомогою нейтральної ендопептидази. АСЕ-2, Ang 1–7, MAS (рецептор до Ang 1–7) у досить значній кількості знаходяться у нирках. АСЕ-2 розташовується у перехідній зоні проксимальних канальців та у меншій кількості — у клітинах клубочкового відділу та ниркових судинах. Нещодавні дослідження демонструють підвищення рівня АСЕ-2 у сечі пацієнтів із ЦД 1-го типу ще до появи альбумінурії. Хоча Sonoo Mizuiri та колеги продемонстрували зниження рівня АСЕ-2/Ang 1–7/MAS у пацієнтів із ДН у разі ЦД 2-го типу [2, 21, 22].

Ангіотензиноген (angiotensinogen) утворюється у клітинах проксимальних канальців нирок, є маркером активації РААС, яка бере участь у розвитку травмування структури нирок у разі формування гіпертензії. Гіпертензія у нирці можлива при нефропатіях різного генезу, зокрема спричинених ЦД. За результатами багатьох досліджень, визначення підвищеного рівня ангіотензиногену передувало розвитку мікроальбумінурії у пацієнтів із ЦД 1-го типу. Виявлене його значне підвищення у пацієнтів із діабетом і нормальбумінурією порівняно з контрольною групою [5, 6].

Ретинол-зв’язуючий протеїн (RBP, retinol binding protein) належить до низькомолекулярних білків (21 kDa) з сімейства ліпокалінів, який продукується у печінці та зрілих адипоцитах. Процеси його фільтрації відбуваються у клубочках, потім RBP майже повністю реабсорбується у проксимальних канальцях нирок. У кров білок надходить у зв’язаній формі з ретинолом та транстиретином. За деякими джерелами, підвищення RBP у сечі спостерігалося у пацієнтів із діабетом і макро- та мікроваскулярними ускладненнями, підтверджуючи предикторну функцію RBP. Також підвищення уринарного RBP відзначалося у пацієнтів із діабетом і нормальбумінурією та значно корелювало з NAG та альбуміном сечі, глікозильованим гемоглобіном. Необхідно звернути увагу на дані щодо кореляції із сироватковим та уринарним креатиніном, кліренсом креатиніну та тривалістю діабету [7, 11].

Альфа-1-мікроглобулін (A1M, alpha-1-microglobulin) — це протеїн із низькою молекулярною масою (27 kDa), який проходить через клубочкові структури та реабсорбується у проксимальних канальцях нирки. Підвищення концентрації цього маркера у сечі вказує на дисфункцію тубулярного відділу нирок. У багатьох дослідженнях зазначено ранню появу А1М до виявлення мікроальбумінурії, але Cristina Gluhovschi та інші в оглядовій статті згадують про можливу відсутність А1М у пацієнтів з альбумінурією [3, 5].

Низкою дослідників спостерігалося значне підвищення маркера у пацієнтів із ЦД, його позитивна кореляція з альбумінурією, альбумін-креатиніновим співвідношенням, сироватковим цистатином С та негативна кореляція зі швидкістю клубочкової фільтрації. Підвищення рівня сечового А1М у пацієнтів із діабетом і нормальбумінурією дозволяє дійти висновку про першочергове ураження тубулярного відділу нирки при діабеті [7].

В іншому дослідженні дорослих та дітей із ЦД 1-го типу відзначалася позитивна кореляція А1М з тривалістю ЦД, глікозильованим гемоглобіном та рівнем глюкози крові. Показник є важливим для ранньої діагностики ДН та потребує подальшого вивчення. Відносно невеликі фінансові витрати також віддають А1М перевагу серед інших біомаркерів ураження нирок у пацієнтів із ЦД [23].

b2-мікроглобулін (B2M, beta-2-microglobulin) — низькомолекулярний протеїн (11,8 kDa), що продукується клітинами, які експресують антигени комплексу гістосумісності класу І. Він фільтрується у клубочках та майже у повному обсязі реабсорбується проксимальними канальцями. У дітей із ЦД 1-го типу було виділено значне підвищення маркера в сечі порівняно з контрольною групою, а також позитивну кореляцію з тривалістю хвороби та глікемічним контролем. Підвищення B2M сечі у пацієнтів із діабетом спостерігалося при мікро-, макро- та нормальбумінурії. Визначення B2M у сечі є корисним індикатором тубулярної дисфункції та прогностичним маркером стосовно ДН [7, 20].

Експресія мРНК B2M у клітинах сечового осаду більша у пацієнтів із ЦД 1-го типу та ДН порівняно зі здоровою групою, що свідчить про розвиток тубулоінтерстиціального ураження. Також відзначена позитивна кореляція з альбумін-креатиніновим співвідношенням та негативна кореляція зі швидкістю клубочкової фільтрації. B2M стимулює моноцити до секреції прозапальних цитокінів, а саме TNF-a, IL-1, -6, -8 та -10 [24].

Практично невідомою широкому загалу є роль фетуїну А (fetuin A), адипонектину та кластерину у діагностиці ДН.

Фетуїн А (fetuin A) — це глікопротеїн, який синтезується клітинами паренхіми печінки та має масу 55–59 kDa. Актуальними є дослідження його ролі при діабеті, захворюваннях нирок та прогресуванні пухлинного процесу. Тільки фетуїн A та інсулін мають властивість прикріплюватись до фібронектину типу ІІІ, який є складовою позаклітинної частини інсулінового рецептора. Інсулін активує тирозинкіназу, яка відповідає за транспорт глюкози, а фетуїн A, навпаки, перешкоджає активації тирозинкінази. Фетуїн A належить до протизапальних білків гострої фази. Впливаючи як модулятор запалення на b-клітини підшлункової залози, фетуїн A сприяє резистентності до інсуліну [25–27].

На синтез фетуїн A впливають ушкодження клітин та інфекційні процеси. Подібні зміни спостерігаються також у разі розвитку ДН на тлі ЦД [28].

Адипонектин — мономерний глікопротеїн, який становить 0,01 % від загальної кількості сироваткових білків. Синтезується в епітеліальних клітинах тубулярного відділу нирок та адипоцитах із подальшою модифікацією у різні мультимери (низько-, середньо- та високомолекулярні). Ожиріння, ЦД та атеросклероз характеризуються зниженими концентраціями адипонектину у сироватці. Вказаний протеїн знижує оксидативний стрес, захищає ниркові подоцити від апоптозу, зменшує індуковане ангіотензином запалення у клітинах проксимальних канальців нирок. Тому у пацієнтів із захворюванням нирок внаслідок метаболічних порушень рівень адипонектину підвищується. Підвищення пов’язують із захисною реакцією адипонектину у відповідь на протеїнурію [29–31].

Лікування щурів уведенням адипонектину призвело до зникнення альбумінурії та зниження клубочкових маркерів оксидативного стресу [32].

Кластерин (CLU) є глікопротеїном, наявним у різних тканинах та біологічних рідинах організму. Він бере участь у ремоделюванні мембран, транспортуванні ліпідів, інгібуванні комплементу та апоптозі. Високий рівень CLU був виявлений у клітинах тубулярного відділу нирок. Тому сечовий кластерин може бути використаний як маркер тубулярного ураження нирки при розвитку та прогресуванні ДН [33, 34].

Існують дві форми кластерину — секреторна та нуклеарна. Секреторний кластерин є компонентом ліпопротеїдів високої щільності та функціонує як інгібітор оксидативного стресу. Нуклеарна форма відповідає за процеси каспази-3 незалежного апоптозу. При індукованому стрептозотоцином діабеті дослідники спостерігали збільшення вмісту секреторної форми кластерину у клубочках та канальцях нирок. Стосовно нуклеарної форми кластерину відзначалася імунореактивність у подоцитах, мезангіальних клітинах та уражених клітинах ниркових канальців [35].

Згідно з опрацьованими джерелами, для зручності сформовано таблицю діагностичних особливостей вищезгаданих маркерів ДН (табл. 1).

Висновки

Мікроальбумінурія не є запорукою успіху ранньої діагностики ДН, особливо у пацієнтів дитячого віку. У зв’язку з недосконалістю раннього виявлення ДН у дітей існує потреба у створенні панелей потенційних біомаркерів. Патологічні процеси у нирках спостерігаються навіть у пацієнтів із ЦД 1-го типу та нормальбумінурією, тому інформація щодо нових вірогідних біомаркерів ураження нирок є актуальною потребою для дослідників та практичних лікарів. Ураження тубулоінтерстиціального відділу передує ураженню клубочкового апарату нирок, тому відповідні маркери потребують більш детального вивчення та аналізу.

Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів та власної фінансової зацікавленості при підготовці даної статті.