БИОРЕГУЛЯТОРЫ:
реклама
НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ОТДЕЛЕНИЕ ХИМИИ И НАУК О ЗЕМЛЕ ИНСТИТУТ БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ НАН БЕЛАРУСИ БИОРЕГУЛЯТОРЫ: ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ ВЫПУСК 3 Под редакцией чл.-корр. С.А. Усанова Минск 2014 Биорегуляторы - 3 УДК 616.61-008.6 A.M. БУРАКОВСКИЙ1, М.Н. ТИШКЕВИЧ1, Т.А. КАРПЕНКО1, А.А. ЯСТРЕБОВА1, С.В. БАЙКО2, А.В. СУКАЛО2 КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОВРЕЖДЕНИЯ ПОЧЕК ПРИ ОСТРОМ ГЕМОЛИТИКО-УРЕМИЧЕСКОМ СИНДРОМЕ У ДЕТЕЙ 'Институт биоорганической химии НАН Беларуси 2 Белорусский государственный медицинский университет Введение Гемолитико-уремический синдром (ГУС) на сегодняшний день является одной из актуальных медико-социальных проблем педиатрии. На это указывает постоянный рост заболеваемости, высокая вероятность летального исхода, хронизация патологии почек и отсутствие специфических методов диагностики и лечения [1]. ГУС был впервые описан С.Е. von Gasser с соавторами в 1955 году у детей с продромой в виде кровавой диареи с тромбоцитопенией, микроангиопатической гемолитической анемией и острой почечной недостаточностью. В 1983 году М.А. Karmali с соавторами установлена взаимосвязь ГУС с энтерогеморрагической Escherichia coli, продуцирующей шига-токсин. ГУС гемолитическая заболевание, основным клиническим проявлением которого является анемия тяжелой степени, тромбоцитопения и поражение почек, вследствие чего в 55-70% случаев развивается острая почечная недостаточность [2]. Ведущую роль в возникновении этого заболевания играют бактерии кишечной палочки Escherichia coli определенных серотипов, продуцирующие шига-подобной токсин (Stx), также известный как веротоксин, который и обуславливает тяжелую клиническую картину. Большинство случаев (70-80%) вызвано Е. coli 0157:Н7; кроме того, причиной ГУС могут быть другие серотипы кишечной палочки 0111:Н8, ОЮЗ:Н2, ОЮ4:Н4, 0121, 0145, 026, 0113, 055:Н7 и т.д. или Shigella dysenteriae типа 1 [3]. ГУС, ассоциированный с шига-токсином (Stx-ГУС) составляет 90% всех случаев, а атипичный (non-Stx-ГУС) до 10%. Наиболее высокая заболеваемость характерна для детей в возрасте от 1 года до 5 лет, при этом смертность младенцев и детей младшего возраста в острой фазе Stx-ГУС, сопровождающаяся поражением центральной нервной системы, головного мозга, в 89 Биорегуляторы - 3 индустриально развитых странах достигает 3-5% [4]. Заболеваемость ГУС составляет до 3,5 случая на 100 000 детей, однако заболеть им могут и дети старшего возраста, и взрослые. На сегодняшний день летальность в мире от ГУС составляет от 3 до 5%, на Украине - 15%, в России - Выздоравливает 70-80% 10%, а в Республике Беларусь примерно 2,5% [5]. детей. Несмотря на то, что летальность у маленьких детей снизилась, когда диализ стал доступен, все же 3-5% больных умирают во время острой фазы болезни, у 12% развивается терминальная хроническая почечная недостаточность, у 25% остается снижение клубочковой фильтрации (рис. 1). Образование колонии микроорг а низков и выработка токсина 70-80% выздоровление 3-5% потальный исход Инфецирование Е. Со/» , Кровавая диарея лихорадка 10-12% терминальная хроническая почечная недотаточность 20-25% снижение клубочковой фильтрации Рисунок 1 - Схематическое изображение течения гемолитико-уремичекого синдрома у детей Несмотря на проводимые в течение последних лет многочисленные исследования, связанные с Stx-ГУС, и использование новых медицинских технологий в лечении до сих пор нет окончательного мнения о патогенетических механизмах, не установлена роль и участие в них различных звеньев иммунной системы, что, в свою очередь, не позволяет формировать группы патогенетически риска, четко сформулировать принципиальные обоснованной терапии этого заболевания подходы и прогнозированию к его течения. До настоящего времени вопросы этиологии, патогенеза, диагностики и лечения ГУС остаются недостаточно изученными и важными для клинической педиатрии. Роль иммунной системы в развитии ГУС В настоящее время общепризнанным является мнение о ведущей роли иммунной системы в развитии основных заболеваний человека, которые в большинстве своем являются иммуно-опосредованными. Доказательством участия иммунной системы в развитии Stx-ГУС служит, прежде всего, тот факт, что основным этиологически значимым фактором являются бактерии E.coli - представители нормальной флоры кишечника, 90 Биорегуляторы - 3 относящиеся к условно-патогенным микроорганизмам, которые лишь в определенных условиях обуславливают развитие этого заболевания. И можно полагать, что именно ослабление функций иммунной системы у детей младшего возраста, когда механизмы иммунной системы недостаточно полно сформированы, или наличие вторичных иммунодефицитов чаще всего приводят к развитию ГУС. Е. coli вызывает повреждение кишечника и поступление в циркуляцию веротоксина. Последний действует на клетки, имеющие специфические рецепторы к нему, которые обнаружены в эндотелии почек, кишечника, ЦНС. Кроме того, обнаружение рецепторов к Stx-токсину не только на клетках эндотелия, но и на полиморфно-ядерных нейтрофилах, тромбоцитах, моноцитах, эритроцитах - функционально значимых популяциях клеток иммунной системы, подтверждает ее участие в патогенетических механизмах Stx-ГУС. Наибольшее скопление таких рецепторов отмечено в эндотелии гломерул и мезангии почек. В результате эндоцитоза веротоксин проникает в клетку и приводит к блокаде синтеза белка (цитотоксическое действие). Кроме этого, липополнсахариды Е. coli стимулируют синтез цитокинов (интерлейкинов, TNF), которые активируют нейтрофилы с образованием протеаз, что усиливает повреждение эндотелия. В результате повреждения эндотелиальных клеток наступает каскад событий, которые завершаются образованием тромбоцит-фибрин-гиалиновых микротромбов, закрывающих мелкие артерии и капилляры. В результате сужения или облитерации их просвета снижается скорость клубочковой фильтрации, уменьшается перфузия почечных канальцев, развивается их вторичная дисфункция или некроз. У части больных течение ГУС характеризуется вовлечением в процесс многих органов и систем. Это объясняется тем, что тромботическая микроангиопатия поражает не только сосуды почек, но и головного мозга, кишечника, печени, поджелудочной железы, легких, сердца. Тромбоцитопения и гемолитическая анемия обусловлены микроангиопатией: повышенное потребление тромбоцитов из-за их агрегации и разрушения, механическое повреждение эритроцитов во время продвижения по измененной капиллярной сети [6]. Наличие тесных взаимосвязей между нервной, эндокринной и иммунной системами, которые осуществляются через продукцию и секрецию клеточных медиаторов (нейропептидов, гормонов, цитокинов, катехоламинов и др.), общность химических механизмов и взаимодействия представительством иммунокомпетентные в перечисленных висцеральных клетки, органах позволили ввести систем, через понятие обусловленные апудоциты, нейроны их и иммунонейроэндокринной системы и рассматривать ее как единую функционально-метаболическую систему, в которой молекулярные и клеточные механизмы 91 иммунонейроэндокринных Биорегуляторы - 3 взаимодействий играют ключевую роль в обеспечении как локальных, так и общих регуляторных биологических эффектов, а названная система в целом обеспечивает и контролирует гомеостаз и функциональную целостность организма человека в норме и при патологии. Диагностика Г У С Лабораторная оценка ГУС включает рутинные исследования: общий анализ крови (тромбоциты, лейкоциты, гемоглобин), биохимический анализ крови (определение электролитов, печеночных ферментов и билирубина, мочевины и креатинина, общего белка и альбуминов), коагуляционного профиля, а также культуральные исследования крови и кала. Особое внимание следует уделить выявлению патогенных штаммов кишечной палочки, в частности 0157:Н7, которому приписывается ведущая роль в патогенезе ГУС. Лабораторная диагностика шига-токсин ассоциированного ГУС сложна и требует использования специальных питательных сред с сорбитолом для выделения E.coli 0157. Кроме того, определения только серотипа 0157 недостаточно, необходимо доказать присутствие веротоксина, который могут выделять не только штаммы E.coli 0157) [7, 8]. В последние годы появилась возможность обнаружения широкого спектра специфических биомаркеров в сыворотке крови и моче методом иммуноферментного анализа (ИФА), что значительно расширило диагностический потенциал лабораторий при подозрении на наличие ГУС. Определение маркеров ГУС Несмотря на достигнутые успехи в лечении данного заболевания в Республике Беларусь практически отсутствуют исследования, отдельных звеньев иммунной системы на направленные на оценку различных стадиях роли заболевания: в первоначальный его период, в динамике манифестации и при выздоровлении. До сих пор не проведена комплексная динамическая оценка состояния различных звеньев иммунной системы у больных Stx-ГУС: врожденного и адаптивного (клеточного и гуморального) иммунитета, основных типов иммуномодулирующих молекул и их взаимосвязь с целым рядом гормонов. Как упоминалось ранее у большинства пациентов с ГУС может развиться острая почечная недостаточность (ОПН). ОПН представляет собой резкое снижение функции почек, которая приводит к задержке продуктов азотистого обмена и нарушениям водноэлектролитного и кислотно-щелочного баланса [9]. Данная патология часто обусловлена критическим состоянием ребенка, при котором одна или несколько жизненно важных функций организма существенно ограничены либо полностью выключены [10]. 92 Биорегуляторы - 3 Последние раннему несколько лет проведено множество исследований, выявлению специфических маркеров необходимых для ранней диагностики острого почечного посвященных повреждения, и направленного лечения острой почечной недостаточности. Критерии ОПН основаны на показателях концентрации сывороточного креатинина и количества обеспечивают выделяемой раннего обнаружения мочи. Это поздние возможности развития показатели, ГУС. Их и они не практическая ценность, в лучшем случае, весьма ограниченна. В частности, повышенные уровни сывороточного креатинина не информативны ни в отношении точности времени, когда наступает острое повреждение почек (ОПП), ни в отношении его локализации, ни, тем более, в отношении тяжести клубочкового или канальцевого поражения [11]. В целом, как показывают многочисленные исследования, высокий сывороточный креатинин является поздним маркером повреждения почек, его уровень может варьировать в широком диапазоне в зависимости от многих неренальных факторов (возраста, пола, мышечной массы, гидробаланса и др.), до 50% ренальных функций может быть утрачено еще до повышения уровня креатинина. То есть уровень креатинина не отражает функции почекдо того момента, пока не установится патологическое состояние (т.е. через 2-3 дня после наступления ОПП). В настоящее время в литературе обсуждается возможность использования хтя диагностики и прогнозирования развития и исхода ГУС маркеров, относящихся к группе биомаркеров ОПП, что может позволить в самые ранние сроки патологию, уровень реабилитационные повреждения мероприятия и по своевременно предупреждению диагностировать применить лечебные развития и хронизации патологического процесса. По данным зарубежных авторов на сегодняшний день одними из самых перспективных в диагностике ГУС являются липокалин-2 (NGAL), интерлейкин-18 (IL18) в сыворотке крови и моче [12, 13, 14]. NGAL В последние годы был найден маркер, концентрация которого при остром повреждении почек нарастает в течение первых часов от начала патологического процесса и отражает остроту и тяжесть поражения почек - липокалин-2, ассоциированный с желатиназой нейтрофилов (NGAL). NGAL - белок с молекулярной массой 25 кДа. Первоначально NGAL был выделен из супернатанта активированных нейтрофилов человека, однако позднее более детальные исследования показали, что NGAL может синтезироваться в разных органах и различными типами клеток (например, геиатоцитами, адипоцитами, клетками почечных канальцев и др.). Липокалин-2 является острофазовым 93 Биорегуляторы - 3 белком. Его основные функции заключаются в стимулировании пролиферации поврежденных клеток, в первую очередь, эпителиальных, а также в противодействии бактериальным инфекциям [15]. В почках NGAL является ранним маркером их острого повреждения. При ОПП происходит быстрый и массивный синтез NGAL в восходящем колене петли Генле и собирательных трубках, затем он поступает в мочу и, как бактериостатик, защищает мочевой тракт от инфекций. Именно такой, «ренальный» NGAL составляет наибольшую фракцию NGAL в моче (u-NGAL). Источником повышенного уровня NGAL в сыворотке (s-NGAL) могут служить нейтрофилы, макрофаги, эпителиальные клетки легких и печени. s-NGAL поступает в почки и реабсорбируется в проксимальных канальцах, не выходит в мочу, при ОПП способствует ограничению и/или уменьшению тяжести повреждения в проксимальных канальцах (рис. 2). Клубочковая фильтрация N G A L из плазмы I С и с т е м н а я рециркуляция почечного N G A L (высокие уровни) С н и ж е н н а я реабсорбция N G A L в поврежденных проксимальных канальцах т Индукция экспрессии N G A L в дистальном нефроне I Экскреция больших количеств N G A L с мочой Рисунок 2 - NGAL при остром повреждении почек Наблюдается индукция экспрессии NGAL в эпителии дистального канальца, в результате чего повышается содержание NGAL в моче, сыворотке и плазме крови. Кроме того, снижение реабсорбции NGAL в проксимальных канальцах усиливает его выделение с мочой В ответ на повреждение ренальных канальцев уровень NGAL резко возрастает как в плазме крови (уровень сывороточного NGAL (s-NGAL) повышается в 7-16 раз), так и в моче (уровень NGAL в моче (u-NGAL) увеличивается в 25-1000 раз). При этом экскреция NGAL с мочой на 24-48 часов опережает повышение концентрации креатинина в 94 Биорегуляторы - 3 сыворотке крови [16]. Кроме того, установлено, что высокий уровень выделения NGAL с мочой является предиктором неблагоприятного исхода при остром повреждении почек. Наиболее высокий пограничный уровень NGAL в моче у детей - 100-135 нг/мл [17]. IL-18 Оценка количественного содержания цитокинов - важнейших эндогенных иммуномодулирующих молекул, медиаторов межклеточного взаимодействия, которые участвуют в обеспечении практически всех физиологических и патологических процессов, защитных реакций организма при внедрении в него инфекционных агентов, формировании иммунопатологических процессов и восстановлении поврежденных тканей, позволяет судить об активационных ситуациях в иммунной системе. Одним из представителей данного класса соединений, наиболее значимым для нашего исследования является интерлейкин-18 (1L-18). IL-18, представитель класса цитокинов, играет роль как медиатор воспаления, активируя макрофагальный ответ, так и является медиатором ишемического повреждения почек. При остром повреждении почек секретируется в мочу проксимальным трубчатым эпителием после действия нефротоксических факторов. Его концентрация в моче максимальна при остром повреждении почек [14]. В соответствии с существующими представлениями о механизмах действия IL-18, данный маркер может обладать низкой чувствительностью, но высокой специфичностью. Или иными словами, у многих больных с острым повреждением почек концентрация IL18 может оставаться в пределах относительной нормы, тогда как увеличение концентрации с большей степенью вероятности свидетельствует об остром повреждении почек. Количественная оценка IL-18 в моче позволяет определить на самой ранней стадии повреждение, вызванное ишемией или нефротоксинами [18]. Заключение Использование биологических маркеров ГУС многими экспертами видится в области, прежде всего, дополнительного скрининга данного заболеваний. С этой целью предлагается система мультимаркерной диагностики с параллельным выполнением тестов по нескольким маркерам, что позволит повысить диагностическую и прогностическую ценность при диагностике Stx-ГУС. Можно надеяться, что подобный подход сможет минимизировать скрининговую ошибку при идентификации пациентов с Stx-ГУС. Таким образом, проведение количественной оценки NGAL и IL-18 в крови и моче с помощью высокочувствительных и специфичных сыворотке методов иммунохимического анализа, основанных на достижениях современной биотехнологии, позволит не только выявить изменения содержания данных молекул, но и оценить их 95 Биорегуляторы - 3 участие в нарушения функционирования различных звеньев иммуноэндокринного гомеостаза, с одной стороны, а с другой - разработать количественные диагностические, патогенетические и прогностические критерии Stx-ГУС у детей и на этой основе оптимизировать подходы к диагностике этого заболевания, патогенетически обоснованной терапии и обоснованию при необходимости целесообразности проведения иммунокоррегирующего лечения. Использование разработанной научно-обоснованной методологии позволит оптимизировать диагностику, патогенетически обоснованную терапию и прогнозировать исход заболевания и, как следствие, снизить заболеваемость, степень тяжести и частоту неблагоприятных исходов при Stx-ГУС. Литература 1. Байко С. В. // Нефрология и диализ. 2007. Т. 9, № 4. С. 377-386. 2. Филатов Л. В., Щинов А. И., Трофимов А. А. и соавт. // Редкие гематологические болезни и синдромы. Под ред. М.А. Волковой. М.: Практическая медицина. 2011. 3. Bae W. К., Lee Y. К., Cho М. S. et al. // Yonsei Med. J. 2006. V. 47, № 3. P. 437-439. 4. Попа А. В., Лифшиц В. П., Эмирова X. М. и соавт. // Педиатрия. 2011. Т. 90, № 4. С. 134-140. 5. Бураковский Н. И. // Инфекционные болезни человека: материалы V съезда инфекционистов. Минск. 2003. С. 79-86. 6. Миронов Л. Л. // Интенсивная терапия острой почечной недостаточности. Минск.2006. 7. Coombes В. К., Wickham М. Е., Mascarenhas М. et al. // Appl. Environ. Microbiol. 2008. V. 74, № 7 . P. 2153-2160. 8. Zheng J., Cui S., Teel L. D., et al. // Appl. Environ. Microbiol. 2008. V.74, № 18. P. 56455652. 9. Даминова M. А., Сафина А. И., Хамзина Г. A. // Вестник современной клинической медицины. 2013. Т. 6, № 6. С. 62-70. 10. Zaccaria R. // Nephrol. Dial. Transplant. Published by Oxford University Press on behalf of ERA-EDTA. 2013. 11. Mori K . / / J . Clin. Invest. 2005. № 115. P. 610-621. 12. Сафина А. И., Даминова M. A. // Педиатрия. 2012. Т. 9, № 6. С. 41-44. 13. Honore P. M., Joannes-Boyau O., Boer W. // Intensive Care Med. 2007. № 33. P. 1866-1868. 14. Parikh C. R., Jani A., Melnikov V. Y. et al. // Am. J. Kidney Dis. 2004. V. 43. P. 405-414. 15. Devarajan P. // Expert Opin. Med. Diag. 2008. V. 2, №> 4. P. 387-398. 16. Wagener G., Jan M., Kim M. et al. // Anesthesiology. 2006. V. 105. P. 485-491. 17. Askenazi D. J., Namasivayam A., Stuart L. G // Pediatr. Nephrol. 2009. V. 24. P. 265-274. 18. Coca S. G., Yalavarthy R„ Concato J. et al. // Kidney Int. 2008. V. 73. P. 1008-1016. 96
