CC BY
8
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Клинические исследования
ORIGINAL ARTICLES Clinical investigations
© З.Р. Баширова, 2019
УДК [616.61-006.31:577.152.34]-036.8-053.2
Для цитирования: Баширова З.Р. Клинико-прогностическое значение факторов протеолиза у детей с аутосомно-доминантной поликистозной болезнью почек. Нефрология 2019; 23 (2): 91-99. DOI:10.24884/1561-6274-2019-23-2-91-99
For citation: Bashirova Z.R. Clinical and prognostic value of proteolysis factors in children with autosomal dominant polycystic kidney disease. Nephrology (Saint-Petersburg) 2019; 23 (2): 91-99 (In Rus.). DOI:10.24884/1561-6274-2019-23-2-91-99
З.Р. Баширова*
КЛИНИКО-ПРОГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФАКТОРОВ ПРОТЕОЛИЗА У ДЕТЕЙ С АУТОСОМНО-ДОМИНАНТНОЙ ПОЛИКИСТОЗНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ПОЧЕК
Обособленное структурное подразделение «Научно-исследовательский клинический институт педиатрии им. акад. Ю.Е. Вельтищева» ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И.Пирогова, отдел наследственных и приобретенных болезней почек, Москва, Россия
Z.R. Bashirova*
CLINICAL AND PROGNOSTIC VALUE OF PROTEOLYSIS FACTORS IN CHILDREN WITH AUTOSOMAL DOMINANT POLYCYSTIC KIDNEY DISEASE
Veltischev Research and Clinical Institute for Pediatrics of the Pirogov Russian National Research Medical University, department of hereditary and acquired kidney disease, Moscow, Russia
РЕФЕРАТ
ВВЕДЕНИЕ. Прогрессирующий почечный фиброз при различных нефропатия, в том числе при аутосомно-доминантной поликистозной болезни почек (АДПБП), является результатом дисбаланса между механизмами образования экстра-целлюлярного матрикса (ЭЦМ) и его деградации (протеолиза). Система матриксных металлопротеиназ (ММП) и их ингибиторов [тканевые ингибиторы ММП (ТИМП), ингибитор активатора плазминогена типа I - ПАИ-I] играет ключевую роль в этих процессах. В эксперименте показано, что рост кист является следствием увеличения синтеза компонентов ЭЦМ, при нарушении функционирования системы ММП/ТИМП, однако в клинических условиях эти вопросы не изучались. ЦЕЛЬ: определить экскрецию с мочой ММП-2, ММП-3 и ММП-9 и их ингибиторов ТИМП-1 и -2, ПАИ-I, установить взаимосвязь их изменений с корректированным на поверхность тела объемом почек и функциональным состоянием почек, оценить значение нарушений в системе ММП/ТИМП в качестве дополнительного критерия про-грессирования АДПБП. ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ. В исследование включены 34 ребенка с АДПБП. Уровень ММП-2, ММП-3 и ММП-9 и их ингибиторов ТИМП-1 и -2, ПАИ-I определяли в моче методом ИФА. РЕЗУЛЬТАТЫ. рСКФ у детей с суммарным объемом почек более 97 %о был статистически значимо более низкой, чем в группе детей с нормальным суммарным объемом почек. В группе детей с АДПБП и суммарным объемом почек более 97 % выявлены статистически значимое повышение уровней ТИМП-1, ТИМП-2 и ПАИ-I в моче и достоверно более низкий уровень экскреции с мочой ММП-3 и ММП-9 по сравнению с группой детей с нормальным суммарным объемом почек. В группе детей с АДПБП и суммарным объемом почек более 97 % установлена обратная корреляционная взаимосвязь между уровнем рСКФ и ТИМП-2 и ПАИ-I, а также прямая корреляционная взаимосвязь между суммарным объемом почек и мочевой экскрецией ТИМП-1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ММП и их ингибиторы играют важную роль в почечном повреждении у детей с АДПБП, отражая выраженность накопления экстрацеллюлярного матрикса, что определяет перспективы их использования для мониторинга процессов фиброзирования в почке и в качестве предикторов прогрессирования АДПБП.
Ключевые слова: дети, аутосомно-доминантная поликистозная болезнь почек, матриксная металлопротеиназа-2,-9 и -3, тканевой ингибитор матриксных металлопротеиназ-1 и -2, ПАИ-I
ABSTRACT
BACKGROUND. One of the perspectives of modern Nephrology is the study of the mechanisms of nephrosclerosis in ADP-KD. Matrix metalloproteinase system (MMP/TIMP)— enzymes that play a key role in the processes of proteolysis in the kidney. THE AIM: to determine the expression of the urine MMP-2, MMP-3 and MMP-9 and their inhibitors TIMP-1 and 2, PAI-I, to establish their relationship with the volume of the kidney corrected to the surface of the body and the functional state of the kidneys, an additional criterion of progression. PATIENTS AND METHODS. The study included 34 children with ADPKD. The level of MMP-2, MMP-3 and MMP-9 and their inhibitors TIMP-1 and 2, PAI-I were determined in urine by ELISA. RESULTS. eGFR in children with total kidney volume greater than 97% was significantly lower than in children with normal total
*Баширова З.Р. 125412, Москва, ул. Талдомская, д. 2. Обособленное структурное подразделение «Научно-исследовательский клинический институт педиатрии им. акад. Ю.Е. Вельтищева» ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова, отдел наследственных и приобретенных болезней почек. Тел.: 8(495)483-36-53; E-mail: [email protected]. ORCID: 00000003-3915-8617
kidney volume. In the group of children with a total volume of the kidneys more than 97 percentile,a statistically significant increase in the level of TIMP-1 and TIMP-2 and PAI-I in the urine, and a statistically significant low level of urinary excretion of MMP-3 and MMP-9, compared with the group of children with ADPKD with normal total volume of the kidneys. In the group of children with ADPKD and total kidney volume of more than 97 percentiles of an inverse correlation relationship between the level of eGFR and TIMP-2 and PAI-I, as well as a direct correlation relationship between the total volume of kidney and the urinary excretion of TIMP-1. CONCLUSION. MMP and its inhibitors play an important role in renal damage in children with ADPKD. These proteolysis factors are promising to use as an indicator of the severity of the accumulation of extracellular matrix, that is, monitoring the process of fibrosis, and used as a predictor of progression.
Keywords: children, autosomal dominant polycystic kidney disease, matrix metalloproteinase-2,-9, and -3, tissue inhibitor of matrix metalloproteinases-1 and 2, PAI-I
ВВЕДЕНИЕ
Аутосомно-доминантная поликистозная болезнь почек (АДПБП) является наиболее распространенным наследственным заболеванием почек от 1:400 до 1:1000. На нее приходится 7-10 % всех пациентов с терминальной почечной недостаточностью (тПН), что представляет собой серьезную социально-экономическую медицинскую проблему в мире [1-3].
АДПБП - моногенное расстройство, обусловленное мутациями в генах PKD1, PKD2 или GANAB (PKD3) [4]. Мутации первых двух генов (PKD1 и PKD2) составляют 80-85 и 15-20 % случаев соответственно [5-7]. По состоянию на 31 января 2018 года более 200 мутаций (2323 в PKD1 и 278 в PKD2 ) были описаны в базе данных Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease Database (PKDB; http://pkdb.mayo.edu). Недавно в двух исследованиях сообщалось об ассоциации третьего гена АДПБП - GANAB или PKD3 [8, 9] с распространенностью примерно 0,3 % от общего числа АДПБП [9]. Результатами мутаций являются нарушения внутриклеточной кальциевой сигнализации, пролиферация клеток и развитие заполненных жидкостью кист, искажение нормальной ткани паренхимы и потеря функции почек [10]. Хотя большинство случаев являются семейными, у 10-25 % пациентов положительный семейный анамнез отсутствует, что создает диагностическую проблему. Эти случаи объясняются болезнью de novo в 10-15 % [11], но могут являться следствием мозаицизма или легкой степени болезни при гипоморфных мутациях PKD1 и PKD2 [12].
АДПБП, являясь системным расстройством, характеризуется прогрессивным развитием и увеличением заполненных жидкостью кист в почках и других органах, прежде всего печени [13]. Экс-траренальные проявления болезни включают в себя внутричерепные артериальные аневризмы, сердечные клапанные дефекты, паховую и абдоминальную грыжи и пр. [14]. У мужчин с АДПБП
может наблюдаться бесплодие, возникающее в результате кистозной дилатации семенных пузырьков [15].
Постоянный рост кист приводит к прогрессирующему увеличению размера почек, тогда как экскреторная функция почек в течение десятилетий остается стабильной в результате компенсаторной гиперфильтрации. Выделительная функция почек необратимо снижается только на поздних стадиях заболевания, когда большая часть паренхимы замещается кистозной и фиброзной тканью, а оставшаяся компенсаторная способность нефронов истощается [16-19, 21]. Способность восполнить потерю нефронов наиболее наглядно продемонстрирована после донорской нефрэк-томии при трансплантации почек. Показано, что компенсаторная гиперфильтрация проявляется уже через 1 мес после нефрэктомии [20].
Характерные клинические проявления АДПБП - артериальная гипертензия, болевой синдром, гематурия, нефролитиаз или инфицирование кист - могут начинаться в детстве, когда скорость клубочковой фильтрации (СКФ) еще находится в пределах нормы [22-24].
Фиброз почек является исходом различных хронических заболеваний почек и неадаптивного восстановления [25-28], характеризуется значительным накоплением и активацией интерстици-альных миофибробластов, образованием миофи-бробластами компонентов экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ), который нарушает и заменяет функциональную паренхиму, приводя к органной недостаточности [29-31].
Компонентами ЭЦМ являются коллагены, фибронектин, ламинин и другие протеогликаны. Их накопление в клубочках и тубулоинтерсти-ции происходит в результате дисбаланса между процессами синтеза и деградации/протеолиза. Ключевую роль в механизмах протеолиза играют матриксные металлопротеиназы (ММП). Протео-литическая активность ММП зависит от взаимодействия факторов, способствующих активации
латентных про-ММП (плазмин, система урокина-за/рецептор урокиназы), и факторов, которые эти процессы ингибируют. Среди последних особое значение принадлежит тканевым ингибиторам матриксных металлопротеиназ (ТИМП) и ингибитору активатора плазминогена I типа (ПАИ-1) [32, 33]. В физиологических условиях в почке функционирует сбалансированная система ММП/ ТИМП, нарушение же баланса в системе ММП и их ингибиторов является одним из механизмов развития ряда острых и хронических заболеваний почек [34, 35].
В последние годы активно изучается роль ММП и их ингибиторов в развитии и прогресси-ровании кистозных заболеваний почек. В эксперименте показано, что рост кист является следствием увеличения синтеза компонентов экстра-целлюлярного матрикса при нарушении функционирования системы ММП/ТИМП [36]. В качестве предиктора прогрессирования АДПБП широко обсуждается общий объем почек [16, 37-40], увеличение которого является более информативным, чем величина СКФ [41-45]. При увеличении суммарного объема кист значительно возрастает степень тубулоинтерстициального повреждения и фиброза, а ММП и их ингибиторы играют ключевую роль в данных процессах. Однако взаимосвязь нарушений экскреции ММП и их ингибиторов в крови и моче с клиническими признаками АДПБП и предикторами ее прогрессирования у детей не изучена.
Цель исследования: определить экскрецию с мочой ММП-2, ММП-3 и ММП-9 и их ингибиторов ТИМП-1 и -2, ПАИ-1, установить взаимосвязь их изменений с корректированным на поверхность тела объемом почек и функциональным состоянием почек, оценить значение нарушений в системе ММП/ТИМП в качестве дополнительного критерия прогрессирования АДПБП.
ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ
Обследовано 34 ребенка (20 мальчиков и 45 девочек) в возрасте от 2 до 17 лет, медиана возраста 12 (8; 15) с АДПБП. Пациенты находились в отделении наследственных и приобретенных заболеваний почек Обособленного структурного подразделения «Научно-исследовательский клинический институт педиатрии им. акад. Ю.Е. Вель-тищева» ФГБОУ ВО РНИМУ им.Н.И.Пирогова. Критерием включения в исследование являлось наличие аутосомно-доминантной поликистозной болезни почек у детей в возрасте от 1 года до 17 лет. Критерии исключения: солитарные кисты
почек, аутосомно-рецессивная поликистозная болезнь почек, поликистоз почек в рамках наследственных синдромов (синдромы Шершевско-го-Тернера, Хиппеля-Линдау, Барде-Бидля, тубе-розный склероз).
У 28 детей (82,5 %) наследственность была отягощена АДПБП, у 4 детей невозможно было уточнить родословную (11,8 %), у 2 детей (5,7 %) - выявлено de novo.
Медиана возраста выявления кист у пациентов - 5 лет (1,5; 8,0), из них у одного ребенка заболевание выявлено антенально, у 3 - в неонаталь-ный период.
Среднее количество лет наблюдения 4,7 года (1,17; 11).
Функциональное состояние почек оценивалось на основании определения СКФ, рассчитанной по формуле G. Schwartz [46], в соответствии с классификацией хронической болезни почек (ХБП) Национального почечного фонда «Инициатива качества исходов болезней почек» (K / DOQI) [47].
Всем детям проводилось ультразвуковое исследование почек на аппарате «ALOKA SSD 5550» (Япония) и «General Electric - Voluson 730 Pro/Expert» (США) с использованием конвекс-ных датчиков 2,5-7 МГц и линейных датчиков 6-11 МГц с оценкой размеров органов, определением суммарного объема почек, количества и размеров кист, для исключения влияния роста и веса проводилась стандартизация на поверхность тела с последующей оценкой по центильным таблицам. При расчете объема почек по результатам ультразвуковой биометрии использовали формулу усеченного эллипса: объем почек (см3) = длина х ширина х толщина х 0,53 [48]. С целью стандартизации полученных результатов, для исключения влияния роста и возраста на размеры почек, проводилась коррекция объема правой и левой почки на стандартную поверхность тела с последующей оценкой по центильным таблицам [49].
Иммуноферментным методом проводилось определение уровня экскреции с мочой ММП-2, ММП-3, ММП-9 - протеаз, которые расщепляют основные компоненты ЭЦМ, а также ингибиторов матриксных металлопротеиназ - ТИМП-1, ТИМП-2 в моче, ПАИ-I в моче (первая порция утренней мочи в количестве 10 мл). Определение ММП-2, ММП-3, ММП-9, ТИМП-1, ТИМП-2 в моче - с помощью набора реактивов «ELISA/ R&D Systems Quantikine», США; PAI-1 определяли иммуноферментным методом реактивами фирмы «Technoclone» (Австрия). Исследования показателей в моче проводилось с использовани-
ем метода твердофазного энзим-связанного им-муносорбентного анализа (Elisa - enzyme-linked immunosorbent assay) на лабораторном счетчике «Wallac 1420 Multilabel Counter (Victor 2)» (Финляндия). Концентрацию медиатора в моче определяли по калибровочной кривой, которая строилась с использованием стандартных растворов с известной концентрацией, прилагаемых к набору реактивов. Для стандартизации уровня ММП и их ингибиторов в моче все показатели у исследуемых детей пересчитывались на уровень креати-нина в моче в мкмоль/л и выражались в мкмоль/ мкмоль креатинина.
Статистический анализ данных проводился с помощью пакета программ «STATISTICA 8.0» («StatSoft, Inc.», США). Проверка нормальности распределения осуществлялась с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. При отличном от нормального распределения признаков оценивали медиану, интерквартильный размах [25 %, 75 % процентили]. При сравнении групп для независимых выборок по одному признаку использовался непараметрический критерий Манна-Уитни, при сравнительном анализе трех и более групп - ранговый анализ вариаций по Краскелу-Уоллису. Для оценки взаимосвязи двух переменных использовали корреляционный анализ с расчетом непараметрического коэффициента корреляции Спирме-на (Rs). Нулевую гипотезу (ошибка первого рода) отвергали при p<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Из 34 включенных в исследование детей с АДПБП скорректированная на стандартную поверхность тела величина суммарного объема почек более 97 %о отмечалась у 25 детей (73,5 %). У 9 детей (26,5 %) он оставался в пределах нормальных значений. У большинства детей выявлялось двустороннее увеличение почек, у части - преобладало увеличение размера левой почки.
Проведен анализ взаимосвязи ММП и их ингибиторов в моче детей с АДПБП в зависимости от суммарного объема почек, корректированного на стандартную поверхность тела (см3/1,73м2,%). Группы статистически не различались по возрасту и полу (табл. 1).
На момент включения в исследование расчетная СКФ у 32 детей соответствовала ХБП 1 стадии [из них у 6 детей (18,75 %) имела место гиперфильтрация], у 2 детей - ХБП 2 стадии. Всем детям, включенным в исследование, проанализирована скорость снижения рСКФ за период наблюдения [среднее количество лет наблюдения
Таблица 1 / Table 1 Характеристика пациентов в зависимости от суммарного объема почек, корректированного на поверхность тела (см3/1,73 м2,%о) у детей с АДПБП Characteristics of patients depending on the total kidney volume adjusted to the body surface (cm3/1,73 m2,%) in children with ADPKD
Параметры Суммарный объем почек р
менее 97 %о более 97 %
Число больных 9 (26,5 %) 25 (73,5 %) 0,6
Пол (М/Ж) 6/3 14/11
Возраст, годы 8 (5; 12) 14 (10; 15) 0,37
Рост, см 105 (67; 155) 163 (113; 140) 0,4
Длительность наблюдения, годы 4,34 (2; 5,34) 4,75 (3; 5,84) 0,34
рСКФ, мл/мин/1,73 м2 130 (104; 138) 115 (95; 121) 0,02
Примечание. рСКФ - расчетная скорость клубочковой фильтрации. * В таблице результаты представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (25-75 перцентили). "Оценка различий двух несвязанных групп проводилось с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни. Note. eGFR - estimated glomerular filtration rate. * The table shows the results as median and interquartile range (25-75 percentiles). ** Differences between the two unrelated groups were assessed using the nonparametric Mann-Whitney test.
4,7 года (1,17-7)]. Медиана снижения рСКФ в год в группе детей с суммарным объемом почек более 97 % составила 10,8 (4,26; 15,2) мл/год, а в группе детей с нормальным суммарным объемом
Суммарный объем почек, корректированный на стандартную поверхность тела (см3/1,73м2, %0)
1
менее 97 %0
более 97 %0
Рис. 1. Расчетная скорость клубочковой фильтрации (рСКФ) у детей с аутосомно-доминантной поликистозной болезнью почек в зависимости от суммарного объема почек, корректированного на стандартную поверхность тела. Figure 1. Estimated glomerular filtration rate (GFR) in children with autosomal dominant polycystic kidney disease, depending on the total kidney volume adjusted to the standard body surface.
Таблица 2 / Table 2
Уровень ММП-2, ММП-3, ММП-9, ТИМП-1, ТИМП-2, ПАИ-I (количество и активность) в моче у детей с АДПБП в зависимости от суммарного объема почек, корректированного на стандартную поверхность тела (см3/1,73 м2, %о) у детей с АДПБП Levels of MMP-2, MMP-3, MMP-9, TIMP-1, TIMP-2, PAI-I (number and activity) in urine in children with ADPKD depending on the total kidney volume adjusted to the standard body surface (cm3/1,73m2,%)
in children with ADPKD
Факторы протеолиза Суммарный объем почек менее 97 %(n=9) Суммарный объем почек более 97 % (n=25) р
ММП-2/Сг в моче, нг/ммоль Сг 95,6 (65; 148) 70,6 (40; 114) 0,31
ММП-3/Сг в моче, нг/ммоль Сг 27 (2,4; 59) 22,2 (2,2; 55) 0,06
ММП-9/Сг в моче, нг/ммоль Сг 50,17 (9,49; 270) 16,5 (7,6; 43) 0,002
ТИМП-1/Сг в моче, нг/ммоль Сг 85 (46; 168) 113,9 (41; 219) 0,04
ТИМП-2/Сг в моче, нг/ммоль Сг 662(440;845) 1092 (575; 1516) 0,003
ПАИ-1количество/Сг в моче, нг/ммоль Сг 1,28 (0,87; 15) 4,84 (1,9; 91) 0,02
ПАИ-1 /Сг, ЕД/ммоль Сг 2,4 (1,16; 15,9) 2,85 (1,0; 5,19) 0,11
Примечание. n - число обследованных. *В таблице результаты представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (25-75 перцентили). **Оценка различий двух несвязанных групп проводилось с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни.
Note: n - number of surveyed. * In the table the results are presented as the median and interquartile range (25-75 percentile). ** Differences between the two unrelated groups were assessed using the Mann-Whitney nonparametric test.
почек - 2,71 (0,2; 4,98) мл/год (р=0,04). Расчетная СКФ у детей с суммарным объемом почек более 97 %о была статистически значимо более низкой, чем в группе детей с нормальным суммарным объемом почек - 115 (95; 121) мл/мин/1,73 м2 против 130 (104; 138) мл/мин/1,73 м2; (р=0,02) (рис. 1). Группы сопоставимы по возрасту (р=0,37) и росту (р=0,4).
У детей с АДПБП и суммарным объемом почек более 97 % выявлено статистически значимое повышение уровня ТИМП-1 и ТИМП-2, а также ПАИ-1 в моче и достоверно более низкий уровень
экскреции с мочой ММП-3 и ММП-9 по сравнению с группой детей с АДПБП с нормальным суммарным объемом почек (табл. 2).
В группе детей с АДПБП и суммарным объемом почек более 97 % установлена обратная, умеренной силы корреляционная взаимосвязь между уровнем рСКФ и показателями экскреции с мочой ПАИ-1 и ТИМП-2 (рис. 2 и 3).
Выявлена средней силы прямая корреляционная взаимосвязь между суммарным объемом почек и мочевой экскрецией ТИМП-1 в моче (рис. 4).
2400
0,35
100 120 140 160 180 рСКФ, мл/мин/1,73 м2
200 220
Рис. 2. Корреляция между экскрецией с мочой ТИМП-2 и рСКФ в группе детей с АДПБП с суммарным объемом почек более 97 перцентили.
Figure 2. Correlation between urinary excretion of TIMP-2 and eGFR in the group of children with ADPKD with a total kidney volume of more than 97 percentiles.
120 140 160 180 рСКФ, мл/мин/1,73 м2
Рис. 3. Корреляция между экскрецией с мочой ПАИ-I /Cr, Ед/ммоль Cr и рСКФ в группе детей с АДПБП с суммарным объемом почек более 97 перцентили.
Figure 3. The correlation between urinary excretion of PAI-I /Cr, U/mmol Cr and eGFR in the group of children with ADPKD with a total kidney volume of more than 97 percentiles.
ОБСУЖДЕНИЕ
АДПБП характеризуется медленно прогрессирующим двусторонним ростом почечных кист, что, в конечном итоге, приводит к потере экскреторной функции почек и развитию тПН. Степень прогрессирования заболевания и возраст наступления тПН варьируют в широких пределах. Поэтому терапевтические вмешательства требуют ранней стратификации риска пациентов и мониторинга темпов прогрессирования заболевания.
Формирование почечного фиброза является результатом дисбаланса между образованием ЭЦМ и его деградацией. Выявление ранних биомаркеров фиброза почек имеет большое значение для пациентов с хроническими заболеваниями почек, поскольку раннее начало нефропротективной терапии может отсрочить развитие продвинутых стадий ХБП.
ММП представляют собой большое семейство цинксодержащих протеаз. В дополнение к основной роли в ремоделировании ЭЦМ они также расщепляют ряд поверхностных белков клеток и участвуют в многочисленных клеточных процессах [34, 50, 51]. Как показали недавние исследования, ММП могут быть вовлечены в инициацию и прогрессирование фиброза почек и развитие ХБП [28, 52, 53]. ТИМП, являясь эндогенными специфическими ингибиторами ММП, снижают деградацию ЭЦМ. Наиболее важную роль в процессах ремоделирования ЭЦМ в почке играют ММП-1, -2, -9 и их ингибиторы ТИМП-1 и -2 [54, 55], а также ингибитор активатора плазминоге-на I типа (ПАИ-1) [32, 34]. ММП-2 и -9 являются представителями класса желатиназ, которые расщепляют денатурированный коллаген, коллаген типа IV и ламинин [56-58]. ММР-2 экспресси-руется в клубочках, проксимальных канальцах [59] и собирающих протоках. Экспрессия ММР-9 была обнаружена в основном в клубочках [60, 61], хотя имеются сообщения о его экспрессии в проксимальных и дистальных канальцах и в собирательных трубочках [62]. ММР-2 также может активировать ММР-1 и -9 путем расщепления их доменов [63]. Было доказано, что ММР-2 и -9 индуцировали эпителиально-мезенхимальный переход тубулярных клеток, способствуя накоплению в тубулоинтерстиции клеток продуцентов фиброза [64, 65]. ММР-2 также может стимулировать продукцию и накопление ЭЦМ [66]. Недавние исследования продемонстрировали взаимосвязь между уровнем в моче ведущего профиброгенно-го цитокина - трансформирующего фактора роста в (ТФР-в) и величиной экскреции с мочой ММП-2
о
л
¡1 5
2000 1800 1600 1400 jf 1200 |l000 о 800
О 600 С 400
¡Е 200 о
-200,
о
1 R= 0,47; 3=0,004 Г"
о о
о .
10 В °° » о о
100 200300400 500 600700 800 900 1000 Суммарный объем почек по УЗИ, корректированный на поверхность тела, (см*/1,73 м2, %о)
Рис. 4. Корреляция между экскрецией с мочой ТИМП-1, стандартизированной на креатинин мочи и суммарным объемом почек, корректированным на стандартную поверхность тела. Figure 4. Correlation between urinary excretion of TIMP-1 standardized for urine creatinine and total kidney volume adjusted for standard body surface.
и -9, что подтверждает роль данных факторов в механизмах фиброгенеза в почке [67].
По результатам нашего исследования расчетная СКФ у детей с суммарным объемом почек более 97 %о была статистически значимо более низкой, чем в группе детей с нормальным суммарным объемом почек, хотя в обеих группах не было значительного (ниже ХБП 2 стадии) снижения фильтрационной функции почек, что соотносится с данными многочисленных исследований о длительном сохранении фильтрационной функции почек за счет гиперфильтрации [16-19, 21, 68].
Увеличение кист является следствием активации синтеза компонентов ЭЦМ. Так, в исследованиях in vitro было показано, что клетки почечных канальцев при АДПБП содержат большее количество компонентов ЭЦМ по сравнению со здоровой почкой [69], а в регуляции синтеза ЭЦМ, как показали экспериментальные работы, участвует система ММП/ТИМП.
У детей с АДПБП и суммарным объемом почек более 97 % нами было выявлено статистически значимое повышение уровня ТИМП-1, ТИМП-2, а также ПАИ-I в моче, и статистически значимое снижение уровня экскреции с мочой ММП-2 и ММП-9 по сравнению с группой детей с АДПБП с нормальным суммарным объемом почек, что согласуется с современными представлениями о роли данных ингибиторов в механизмах фиброза в почке. Установлено, что активное образование ТИМП и ПАИ-1, стимуляторами которого являются ангиотензин II и ТФР-Р, приводит к сниже-
нию ферментативного расщепления компонентов ЭЦМ с последующим накоплением их в ткани почки, развитием тубулоинтерстициального и гломерулярного фиброза [34, 50].
В группе детей с АБПБП и суммарным объемом почек более 97 %о, в отличие от пациентов с нормальным объемом почек, установлена обратная умеренной силы корреляционная взаимосвязь между уровнем рСКФ и ингибиторами матриксных металлопротеиназ в моче - ТИМП-2 и ПАИ-I, а также средней силы прямая корреляционная взаимосвязь между суммарным объемом почек и мочевой экскрецией ТИМП-1 в моче, что также может отражать выраженность фиброза у детей с повышенным объемом почек, связанного с ростом кист.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, на основании данных литературы и представленных результатов, можно говорить о том, что ММП и их ингибиторы играют важную роль в почечном повреждении у детей с АДПБП. Данные факторы системы протеолиза перспективно использовать в качестве маркеров выраженности накопления ЭЦМ для неинвазив-ного мониторинга процесса фиброзирования почек. Предикторами прогрессирования АДПБП являются снижение в моче уровня ММП и увеличение ТИМП и ПАИ-1. Результаты нашего исследования обосновывают разработку новых направлений нефропротекции у больных с АДПБП путем воздействия на факторы системы протеоли-за с целью коррекции их дисбаланса.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ong AC, Devuyst O, Knebelmann B, Walz G. Autosomal dominant polycystic kidney disease: the changing face of clinical management. Lancet 2015;385(9981):1993-2002. DOI: 10.1016/ S0140-6736(15)60907-2
2. Wong ATY Mannix C, Grantham JJ et. al. Randomised controlled trial to determine the efficacy and safety of prescribed water intake to prevent kidney failure due to autosomal dominant polycystic kidney disease (PREVENT-ADPKD). BMJ Open 2018 Jan 21;8(1):e018794. DOI: 10.1136/bmjopen-2017-018794
3. Gabow PA. Autosomal dominant polycystic kidney disease. N Engl J Med (1993) 329:332-342. DOI: 10.1056/ NEJM199307293290508
4. He WB, Xiao WJ, Tan YQ et al. Novel mutations of PKD genes in Chinese patients suffering from autosomal dominant polycystic kidney disease and seeking assisted reproduction. J BMC Med Genet 2018 Oct 17;19(1):186. DOI:0.1186/s12881-018-0693-7
5. De Rechter S, Breysem L, Mekahli D. Is Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease Becoming a Pediatric Disorder? Front Pediatr 2017;20;5:272. DOI:10.3389/fped.2017.00272
6. Kimberling WJ, Kumar S, Gabow PA et al. Autosomal dominant polycystic kidney disease: localization of the second gene to chromosome 4q13-q23. Genomics 1993;18(3):467-472. DOI: 10.1016/S0888-7543(11)80001-7
7. Audrezet MP, Cornec-Le Gall E, Chen JM et al. Auto-
somal dominant polycystic kidney disease: comprehensive mutation analysis of PKD1 and PKD2 in 700 unrelated patients. Hum Mutat 2012;33(8):1239-1250. DOI: 10.1002/humu.22103 2012;33:1239-1250
8. Iliuta IA, Kalatharan V, Wang K et al. Polycystic kidney disease without an apparent family history. J Am Soc Nephrol 2017;28(9):2768-2776. DOI: 10.1681/ASN.2016090938
9. Porath B, Gainullin VG, Cornec-Le Gall E et al. Mutations in GANAB, encoding the glucosidase IIalpha subunit, cause autosomal-dominant polycystic kidney and liver disease. Am J Hum Genet2016;98(6):1193-1207. DOI: 10.1016/j.ajhg.2016.05.004
10. Alam A. Risk factors for progression in ADPKD. Curr Opin Nephrol Hypertens 2015;24(3):290-294. DOI: 10.1097/ MNH.0000000000000113
11. Reed B, McFann K, Kimberling WJ et al. Presence of de novo mutations in autosomal dominant polycystic kidney disease patients without family history. Am J Kidney Dis 2008;52:1042-1050. DOI: 10.1053/j.ajkd.2008.05.015
12. Iliuta IA, Kalatharan V, Wang K et al. Polycystic kidney disease without an apparent family history. J Am Soc Nephrol 2017;28:2768-2776. DOI:10.1681/ASN.2016090938
13. Rossetti S, Consugar MB, Chapman AB et al. Comprehensive molecular diagnostics in autosomal dominant polycystic kidney disease. J Am Soc Nephrol 2007;18(7):2143-2160. DOI: 10.1681/ASN.2006121387
14. Grantham JJ. Clinical practice. Autosomal dominant polycystic kidney disease. N Engl J Med (2008)359:1477-1485. DOI: 10.1056/NEJMcp0804458
15. Mieusset R, Fauquet I, Chauveau D et. al. The spectrum of renal involvement in male patients with infertility related to excretory-system abnormalities: phenotypes, genotypes, and genetic counseling. J Nephrol 2017;30(2):211-218. DOI: 10.1007/ s40620-016-0286-5
16. Alam A, Dahl N, Lipschutz JH et al. Total Kidney Volume in Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease: A Biomarker of Disease Progression and Therapeutic Efficacy. Am J Kidney Dis 2015;66(4):564-576. DOI: 10.1053/j.ajkd.2015.01.030
17. Imed H, Berenice R, Kim McFann et al. Glomerular Hyperfiltration and Renal Progression in Children with Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease. Clin J Am Soc Nephrol 2011; 6(10): 2439-2443. DOI: 10.2215/CJN.01010211
18. Wong H, Vivian L, Weiler G, Filler G. Patients with autosomal dominant polycystic kidney disease hyperfiltrate early in their disease. Am J Kidney Dis 2004;43(4):624-628. PMID: 15042539
19. Grantham JJ. Rationale for early treatment of polycystic kidney disease. Pediatr Nephrol 2014;30:1053-1062. DOI:10.1007/s00467-014-2882-8
20. Velosa JA, Griffin MD, Larson TS et al. Can a transplanted living donor kidney function equivalently to its native partner? Am J Transplant 2002;2(3):252-259. DOI:10.1034/ j.1600-6143.2002.20310.x
21. Klahr S, Breyer JA, Beck GJ et al. Modification of Diet in Renal Disease Study Group: Dietary protein restriction, blood pressure control, and the progression of polycystic kidney disease. J Am Soc Nephrol 1995;5(12):2037-2047. PMID: 7579052
22. Grantham JJ. Clinical practice. Autosomal dominant polycystic kidney disease. N Engl J Med 2008;359(14):1477-1485. DOI:10.1056/NEJMcp0804458
23. McEwan P, Bennett Wilton H, Ong ACM et al. A model to predict disease progression in patients with autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD): the ADPKD Outcomes Model. BMC Nephrol 2018;19(1):37. DOI:10.1186/s12882-017-0804-2
24. Irazabal MV, Rangel LJ, Bergstralh EJ et al. Imaging classification of autosomal dominant polycystic kidney disease: a simple model for selecting patients for clinical trials. J Am Soc Nephrol 2015 Jan;26(1):160-172. DOI: 10.1681/ASN.2013101138
25. Rockey DC, Bell PD, Hill JA.Fibrosis-a common pathway to organ injury and failure. N Engl J Med 2015;373(1):96. DOI: 10.1056/NEJMc1504848
26. Eddy AA. Can renal fibrosis be reversed? Pediatr Nephrol 2005;20(10):1369-1375. DOI: 10.1007/s00467-005-1995-5
27. Meguid E, Nahas A, Bello AK. Chronic kidney disease: the
global challenge. Lancet 2005;365(9456):331-340. DOI: 10.1016/ S0140-6736(05)17789-7
28. Eddy AA. Molecular basis of renal fibrosis. Pediatr Nephrol 2000 Dec;15(3-4):290-301. PMID: 11149129
29. Bicer A, Guclu B, Ozkan A et al. Expressions of angio-genesis associated matrix metalloproteinases and extracellular matrix proteins in cerebral vascular malformations. J Clin Neurosci 2010;17(2):232-236. DOI: 10.1016/j.jocn.2009.06.008
30. Jeremy S. Duffield. Cellular and molecular mechanisms in kidney fibrosis. J Clin Invest 2014 Jun;124(6):2299-2306. DOI: 10.1172/JCI72267
31. Norman J. Fibrosis and progression of autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD). Biochim Biophys Acta 2011;1812(10):1327-1336. DOI: 10.1016/j.bbadis.2011.06.012
32. Nagase H, Woessner JF. Matrix metalloproteinases. J Biol Chem 1999;274(31):21491-21494. PMID: 10419448
33. Бобкова ИН, Козловская ЛВ, Ли ОА. Роль матриксных металлопротеиназ в патогенезе заболеваний почек. Тер арх 2008; 6: 86-90 [Bobkova IN, Kozlovskaia LV, Li OA. The role of matrix metalloproteinases in pathogenesis of renal disease. Ter Arkh 2008;80(6):86-90 (In Russ.)]
34. Catania JM, Chen G, Parrish AR. Role of matrix metalloproteinases in renal pathophysiologies. Am J Physiol Renal Physiol 2007;292(3): F905-911. DOI: 10.1152/ajprenal.00421.2006
35. Keeling J, Herrera GA. Human matrix metalloproteinases: characteristics and pathologic role in altering mesangial homeostasis. Microsc Res Tech 2008 May;71(5):371-379. DOI: 10.1002/jemt.20565
36. Sternlicht MD. How matrix metalloproteinases regulate cell behavior. Annu Rev Cell Dev Biol 2001;17:463-516. DOI: 10.1146/ annurev.cellbio.17.1.463
37. Woon C, Bielinski-Bradbury A, O'Reilly K, Robinson P. A systematic review of the predictors of disease progression in patients with autosomal dominant polycystic kidney disease. BMC Nephrol 2015;16:140. DOI: 10.1186/s12882-015-0114-5
38. Grantham J, Torres V, Chapman AB et al. Volume progression in polycystic kidney disease. Clin J Am Soc Nephrol 2006;1(1):148-157. DOI: 10.2215/CJN.00330705
39. Chapman AB, Bost JE, Torres VE et al. Kidney volume and functional outcomes in autosomal dominant polycystic kidney disease. Clin J Am Soc Nephrol 2012;7(3):479-486. DOI: 10.2215/ CJN.09500911
40. Chapman AB, Guay-Woodford LM, Grantham JJ et al. Renal structure in early autosomal-dominant polycystic kidney disease (ADPKD): the Consortium for Radiologic Imaging Studies of Polycystic Kidney Disease (CRISP) cohort. Kidney Int 2003;64:1035-1045. DOI:10.1046/j.1523-1755.2003.00185.x
41. Lacquaniti A, Chirico V, Lupica R et al. Apelin and copeptin: two opposite biomarkers associated with kidney function decline and cyst growth in autosomal dominant polycystic kidney disease. Peptides 2013;49:1-8. DOI: 10.1016/j.peptides.2013.08.007
42. Thong KM, Ong ACM. The natural history of autosomal dominant polycystic kidney disease: 30-year experience from a single centre. QJM 2013;106:639-646. DOI: 10.1093/qjmed/ hct082
43. Higashihara E, Nutahara K, Okegawa T et al. Kidney volume and function in autosomal dominant polycystic kidney disease. Clin Exp Nephrol 2014;18:157-165. DOI:10.1007/ s10157-013-0834-4
44. Griveas I, Bishop K, World M. Adult polycystic kidney disease: who needs hospital follow-up? Artif Organs 2012;36(7):594-599. DOI: 10.1111/j.1525-1594.2012.01441.x
45. Perrone RD, Mouksassi MS, Romero K et al. Total kidney volume is a prognostic biomarker for worsening of kidney function in patients with autosomal dominant polycystic kidney disease. Kidney Int Rep 2017;2(3):442-450. DOI: 10.1016/j.ekir.2017.01.003
46. Schwartz GJ, Brion LP, Spizer A. The use of plasma creatinine concentration in for astimating glomerular filtration rate in infants, children and adolescents. Pediat Clin North Am 1987; 34: 571-590. PMID: 3588043
47. National Kidney Foundation Kidney Disease Outcomes Quality Initiatives K/DOQI Clinical Practice Guidelines for Chronic
Kidney Disease Evaluation Classification Stratification. Am J Kidney Dis 2002; 39: 1-266
48. Singer E, Golijanni D, Davis R et al. What's new in urologic ultrasound? Urol Clin North Am 2006; 3: 279-286. DOI: 10.1016/j. ucl.2006.03.004
49. Scholbach Th, Weitzel D. Body-Surface-Area Related Renal Volume: A Common Normal Range from Birth to Adulthood. Scientifica. Scientifica (Cairo). 2012;2012:949164. DOI: 10.6064/2012/949164
50. Visse R, Nagase H. Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases: structure, function and biochemistry. Circ Res 2003;92:827-839. D0I:10.1161/01. RES.0000070112.80711.3D
51. Nagase H, Visse R, Murphy G. Structure and function of matrix metalloproteinases and TIMPs. Cardiovasc Res 2006;69(3):562-573. DOI: 10.1016/j.cardiores.2005.12.002
52. Tan TK, Zheng G, Hsu TT et al. Macrophage matrix metal-loproteinase-9 mediates epithelial-mesenchymal transition in vitro in murine renal tubular cells. Am J Pathol 2010;176:1256-1270. D0I:10.2353/ajpath.2010.090188
53. Aresu L, Benali S, Garbisa S et al. Matrix metalloprotein-ases and their role in the renal epithelial mesenchymal transition. Histol Histopathol 2011;26(3):307-313. D0I:10.14670/HH-26.307
54. Okada X Gonoji X Naka K et al. Matrix metalloproteinase 9 (92-kDa gelatinase/type IV collagenase) from HT 1080 human fibrosarcoma cells: purification and activation of the precursor and enzymic properties. J Biol Chem 1992;267:21712-21719. PMID: 1400481
55. Toth M, SadoX NinomiyaY et al. Biosynthesis of alpha2(IV) and alpha1(IV) chains of collagen IV and interactions with matrix metalloproteinase-9. J Cell Physiol 1999;180(1):131-139. DOI: 10.1002/(SICI)1097-4652(199907)180:1<131::AID-JCP15>3.0.CO;2-S
56. Morrison CJ, Butler GS, Rodriguez D et al. Matrix metalloproteinase proteomics: substrates, targets, and therapy. Curr Opin Cell Biol 2009;21:645-653. DOI: 10.1016/j.ceb.2009.06.006
57. Overall CM. Molecular determinants of metalloproteinase substrate specificity: matrix metalloproteinase substrate binding domains, modules, and exosites. Mol Biotechnol 2002;22(1):51-86. DOI: 10.1385/MB:22:1:051
58. Schaefer L, Han X, Gretz N et al. Tubular gelatinase A (MMP-2) and its tissue inhibitors in polycystic kidney disease in the Han: SPRD rat. Kidney Int 1996;49:75-81. PMID: 8770951
59. Ronco C, Lelongt B, Piedagnel R et al. Matrix metalloproteinases in kidney disease progression and repair: a case of flipping the coin. Semin Nephrol 2007;27(3):352-362. DOI: 10.1016/j. semnephrol.2007.02.006
60. Inkinen KA, Soots AP, Krogerus LA et al. Fibrosis and matrix metalloproteinases in rat renal allografts. Transpl Int 2005;18(5):506-512. DOI: 10.1111/j.1432-2277.2004.00053.x
61. Kuroda T, Yoshida X Kamiie J et al. Expression of MMP-9 in mesangial cells and its changes in anti-GBM glomerulonephritis in WKYrats. Clin Exp Nephrol2004;8(3):206-215. DOI: 10.1007/ s10157-004-0289-8
62. Ogbureke KU, Fisher LW. Renal expression of SIBLING proteins and their partner matrix metalloproteinases (MMPs). Kidney Int 2005 Jul;68(1):155-166. DOI: 10.1111/j.1523-1755.2005.00389.x
63. Toth M, Chvyrkova I, Bernardo MM et al. Pro-MMP-9 activation by the MT1-MMP/MMP-2 axis and MMP-3: role of TIMP-2 and plasma membranes. Biochem Biophys Res Commun 2003;308(2):386-395. PMID: 12901881
64. Tan TK, Zheng G, Hsu TT et al. Matrix metalloproteinase-9 of tubular and macrophage origin contributes to the pathogenesis of renal fibrosis via macrophage recruitment through osteopontin cleavage. Lab Invest 2013;93(4):434-449. DOI: 10.1038/labin-vest.2013.3
65. Pawlak K, Mysliwiec M, Pawlak D. Peripheral blood level alterations of MMP-2 and MMP-9 in patients with chronic kidney disease on conservative treatment and on hemodialysis. Clin Biochem 2011;44(10-11):838-843. DOI: 10.1016/j.clinbio-chem.2011.03.143
66. Marti HP. Role of matrix metalloproteinases in the progression of renal lesions. Presse Med 2000;29:811-817. PMID: 10816726
67. Musial K, Bargenda A, Zwolinska D. Urine survivin, E-cad-herin and matrix metalloproteinases as novel biomarkers in children with chronic kidney disease. Biomarkers 2015;20(3):177-182. DOI: 10.3109/1354750X.2015.1061598.
68. Jared J Grantham, Vicente E Torres. The importance of total kidney volume in evaluating progression of polycystic kidney disease. Nat Rev Nephrol 2016;12(11): 667-677. DOI: 10.1038/ nrneph.2016.135
69. Sternlicht MD, Werb Z. How matrix metalloproteinases regulate cell behavior. Аnnu Rev Cel Dev Biol 2001; 17: 463-516. DOI: 10.1146/annurev.cellbio.17.1.463
Сведения об авторе
Баширова Зиля Рамилевна
125412, Москва, ул. Талдомская, д. 2. Обособленное структурное подразделение «Научно-исследовательский клинический институт педиатрии им. акад. Ю.Е. Вельтищева» ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова, отдел наследствен-
ных и приобретенных болезней почек, научный сотрудник. Тел.: 8(495) 483-36-53; E-mail: [email protected]. ORCID: 0000-0003-3915-8617 Zilya R. Bashirova, MD
Affiliations: 125412, Russia, Moscow, Taldomskaya 2. Veltischev Research and Clinical Institute for Pediatrics of the Pirogov Russian National Research Medical University, department of hereditary and acquired kidney disease, research assistant. Phone: 8(495) 483-36-53; E-mail: [email protected]. ORCID: 00000003-3915-8617
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Поступила в редакцию: 28.12.2018 Принята в печать: 01.02.2019 Article received: 28.12.2018 Accepted for publication: 01.02.2019
