CC BY
32
Белова М.А.
Оренбургская государственная медицинская академия
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ КАНАЛЬЦЕВОГО АППАРАТА ПОЧЕК У ДЕТЕЙ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ ТИПА 1
В статье проведена оценка состояния концентрационной (по физико-химическим показателям состава мочи) и секреторной функций канальцев почек (по интенсивности аммониогенеза), а также степени повреждения нефроцитов (по уровню ферментурии) у здоровых детей и у больных сахарным диабетом типа 1 с различной длительностью заболевания.
Диабетическая нефропатия (ДН) в настоящее время стоит на первом месте по частоте как причина развития хронической почечной недостаточности в США, развитых странах Европы и России [1]. При сахарном диабете типа 1 она развивается у 40-50% больных. Начальные стадии диабетической нефропатии являются обратимыми, но они не проявляются клинически. Выявление лабораторных признаков диабетического поражения почек позволяет своевременно начать адекватную терапию на ранних бессимптомных этапах болезни и предотвратить или отсрочить развитие структурных нарушений. В настоящее время достоверным признаком диабетической нефропатии считают появление у больных сахарным диабетом микроальбуминурии [2]. У здорового человека клубочковый фильтр проявляет избирательность в отношении размера и заряда фильтруемых частиц - прохождение через него молекул с радиусом более 4 нм и частиц с отрицательным зарядом затруднено. Фильтрации плазменного белка альбумина препятствует главным образом его отрицательный заряд, а не размер молекулы (радиус 3,55 нм) [3, 4]. Повышение проницаемости клубочка для альбумина при сахарном диабете обусловлено метаболическими (гипергликемия, гипер-липидемия) и гемодинамическими нарушениями. Однако микроальбуминурия встречается не только при сахарном диабете, но и при гипертонии, гиперурикемии и ряде других состояний, а также у практически здоровых людей. Ее развитие может быть связано с нарушениями местного и системного кровообращения, обмена веществ, особенностями образа жизни людей [5]. Поэтому, несмотря на наличие научно обоснованных эффективных методов диагностики поздних осложнений сахарного диабета, остается актуальным поиск ранних, специфических маркеров поражения почек при этой патологии.
Одним из подходов к ранней диагностике диабетической нефропатии может служить оценка функционального состояния канальцевого аппарата нефрона. Показано, что канальцы при диабете очень рано вовлекаются в патологический процесс [6]. Поражение канальцев может привести к нарушению их функций - реабсорбции, секреции, синтеза. В проксимальном извитом канальце ре-абсорбируется большая часть профильтровавшихся белков. Поэтому появление альбуминурии и ее выраженность может рассматриваться не только как показатель состояния клубочкового фильтра, но и как показатель нарушения реабсорбционной функции канальцев. Для диагностики функционального состояния канальцевого аппарата предложены такие лабораторные тесты, как определение экскреции низкомолекулярных пептидов - В2-микроглобулина, ретинолсвя-зывающего белка, лизоцима и др. Определение активности ферментов в моче, имеющих различную локализацию в нефроцитах -ацетил-В-Э-глюкозаминидазы, В-глюку-ронидазы, гамма-глютамилтранспептидазы, аланинаминопептидазы, щелочной фосфата-зы и др.), позволяет определить не только наличие, но и глубину повреждения канальцевого эпителия. При незначительном повреждении почечной ткани в моче повышается активность ферментов, щеточной каймы (нейтральная а-гликозидаза, гамма-глу-тамилтрансферраза, щелочная фосфатаза), при выраженном повреждении повышается активность цитоплазматических и лизосо-мальных ферментов, повышение активности митохондриальных ферментов указывает на некроз клеток [7, 8].
Повреждение дистального отдела канальца проявляется прежде всего в снижении концентрационной способности и в снижении выведения аммиака [9]. Концентрационную способность оценивают по величине
относительной плотности мочи. Важной функцией нефроцитов является аммониоге-нез - процесс образования и секреции в просвет канальца аммиака. В дистальном извитом канальце, в отличие от проксимального, секреция ионов Н+ осуществляется против концентрационного градиента и требует расхода энергии. Секретируемые в просвет канальца ионы водорода могут находиться в свободном виде, значительная часть связывается фосфатным буфером (осуществляется ацидофикация, закисление мочи). Но решающую роль в связывании протонов водорода в дистальном канальце играет аммонийный буфер. Связывая ионы водорода в просвете канальцев, аммиак способствует их усиленной секреции нефроцитами и выведению из организма в составе аммонийных солей. В нормальных условиях 3/4 ежедневно секретируемых в канальцы ионов водорода выводится в виде аммонийных солей, остальные - как титруемые кислоты.
Синтез аммиака из глутамина протекает в митохондриях эпителия канальцев и зависит от массы функционирующих нефро-нов, наличия глутамина и активности глута-миназы нефроцитов, рН крови и мочи, уровня К+ в крови и объема циркулирующей крови. Способность увеличивать образование КН3 и экскрецию МН4+ является основной адаптационной реакцией почек на кислотную нагрузку [10]. При повреждении эпителия почечных канальцев аммониогенез нарушается.
Цель исследования. Выявление ранних признаков изменений функционального состояния канальцев почек у детей с сахарным диабетом типа 1 в зависимости от длительности заболевания и степени компенсации углеводного обмена.
Материалы и методы. Обследовано 106 детей (64 девочки и 42 мальчика) в возрасте от 3 до 16 лет, страдающих сахарным диабетом типа 1. В зависимости от длительности заболевания больные были разделены на следующие группы: больные с впервые выявленным сахарным диабетом (26 детей, возраст 8,62±0,7 лет), с длительностью заболевания до 2-х лет (24 ребенка, возраст 11, 17±0,69 лет), со стажем от 2-х до 4-х лет (18 больных, возраст 12,39±0,53 лет), с длительностью заболевания от 4-х до 6-и лет (22 ребенка, воз-
раст 12,36±0,59 лет) и имеющие стаж заболевания 6 лет и больше (16 детей, возраст 12,94±0,45 лет). В контрольную группу были включены 30 детей (18 мальчиков и 12 девочек, средний возраст 11,4±0,6 лет) без клинических, лабораторных и анамнестических признаков поражения почек.
Скрининговое исследование мочи проводилось с помощью тест-полосок «СотЪиг10Те81» на анализаторе «Урилюкс» с определением 10 параметров, концентрационную способность оценивали по величине относительной плотности мочи. Интенсивность аммониогенеза определяли по содержанию аммонийных солей в моче (реакция Бертелота). Концентрацию креатинина и мочевины в моче и крови определяли кинетическим методом наборами реагентов фирмы «В1аБу8» (Германия). Для оценки характера и степени повреждения эпителиальных клеток почечных канальцев измеряли мочевую экскрецию ферментов: нейтральной а-глико-зидазы, аланинаминопептидазы (ААП) и у-глютамилтранспептидазы (ГГТ). Активность нейтральной а-гликозидазы измеряли по скорости образования глюкозы из мальтозы и выражали в микромолях распавшейся мальтозы за 1 час. Концентрацию глюкозы определяли глюкозооксидазным методом (набор реагентов «Новоглюк», «Вектор-Бест»). Активность ГГТ определяли кинетическим методом набором фирмы «01аБу8». Определение ААП проводили кинетическим фотометрическим методом с использованием реактивов «Сигма», США. Активность ферментов выражали в расчете на 1 ммоль креатинина мочи. Исследования проводились на программируемом фотометре «Стат-ФАКС» (США) и спектрофотометре «СФ-2000Био» (Россия). Статистическая обработка материала проводилась при помощи программы БТАШТГСА 6.0.
Результаты. В контрольной группе статистически значимых различий относительной плотности, интенсивности аммониогене-за, уровня ферментурии в зависимости от пола и возраста не выявлено.
Средние значения относительной плотности мочи, определенные мультипарамет-ровыми тест-полосками, при различной длительности сахарного диабета достоверно не различались. В контрольной группе среднее
/Г
значение рН мочи составило 6,8±0,18. Во всех группах, за исключением впервые выявленного СД, отмечаются достоверно более низкие значения рН мочи, определенные при помощи тест-полосок (р<0,001), что указывает на повышенное выделение Н+.
Минимальная интенсивность аммонио-генеза (количество азота аммонийных солей 289,40±38,89 мг/л) наблюдалась при впервые выявленном сахарном диабете. При стаже до 4 лет интенсивность аммониогенеза более высокая, чем в контрольной группе, а реакция мочи более кислая, что, видимо, отражает функциональные изменения канальцевого аппарата в ответ на кислотную нагрузку. При стаже более 4 лет концентрация аммонийных солей в моче уменьшается и в дальнейшем практически не изменяется.
При пересчете количества аммонийных солей в моче на 1 ммоль креатинина оказалось, что только при стаже от 2 до 4 лет у больных СД уровень аммониогенеза не отличается от контрольных значений, достоверно повышен в первые два года после начала заболевания и при стаже более 4 лет. Максимальный уровень аммонийных солей в пересчете на креатинин наблюдался у детей при впервые выявленном сахарном диабете (в два раза выше, чем в контрольной группе). Полученная расчетная величина у детей с впервые выявленным сахарным диабетом объясняется минимальным (по сравнению с другими группами и с контролем) содержанием креатинина в моче у этих детей при высоком диурезе и не отражает достоверно продукцию аммонийных солей.
Концентрация азота аммонийных солей (мг/л), интенсивность аммониогенеза в расчете на 1 ммоль креатинина и рН мочи представлены в таблице№1.
*- различия достоверны по сравнению с контролем (р<0,01)
Был проведен сравнительный анализ состояния концентрационной функции канальцев, рН мочи и ферментурии больных с сохраненной и со сниженной интенсивностью аммониогенеза. Критерием сохранности функции аммониогенеза считали уровень аммонийных солей в моче 200 мг/л и более. Полученные результаты представлены в таблице№ 2.
В группе больных со сниженным аммони-огенезом (аммонийный азот менее 200 мг/л) относительная плотность мочи статистически значимо снижена, что служит признаком нарушения концентрационной способности канальцев. Низкая концентрация креатини-на и мочевины мочи у этих больных, вероятно, связана с разведением мочи вследствие повышенного диуреза, а не с нарушением фильтрации, т.к. концентрация в крови этих аналитов не повышена. Достоверных различий концентрации глюкозы и кетоновых тел в моче не выявлено.
Между рН мочи и концентрацией аммонийных солей прослеживалась обратная корреляционная зависимость (г = -0,45, р<0,05).
Активность ААП в моче при нарушении аммониогенеза в 1,5 раза выше по сравнению с этим показателем у больных с сохраненным аммониогенезом. Выявлена достоверная отрицательная корреляционная связь концентрации аммонийных солей и активности аланинамино пептидазы (г = -0,39, р<0,05). Уровень активности нейтральной а-гликози-дазы мочи и ГГТ при нарушении аммониогенеза повышен, однако эти различия статистически не достоверны.
Изменение уровня ферментов в моче в зависимости от сохранности аммониогенеза представлены на графике 1.
Были также сопоставлены степень компенсации углеводного обмена и выражен-
Таблица 1. Интенсивность аммониогенеза и рН мочи при различной продолжительности СД типа 1 у детей
Аммониогенез, мг/л Аммонийные соли, мг/ммоль креатинина рН мочи
Контрольная группа 344,89±36,79 49,56±5,26 6,8±0,18
СД впервые выявленный 289,40±38,89 99,95±12,86* 6,75±0,21
Стаж СД до 2 лет 487,52±71,37 88,7±11,44* 5,81±0,20*
Стаж СД от 2 до 4 лет 442,82±65,25 60,62±5,58 5,75±0,21*
Стаж СД от 4 до 6 лет 343,14±59,87 82,85±6,37* 5,77±0,22*
Стаж СД 6 лет и выше 347,27±53,86 82,16±13,14* 5,56±0,19*
Таблица 2. Результаты физико-химического и биохимического исследования мочи при сохраненной и сниженной интенсивности аммониогенеза у детей с сахарным диабетом типа 1
Интенсивность Интенсивность
аммониогенеза сохранена аммониогенеза снижена
69 32
Аммонийные соли, мг/л 492,16±31,12* 138,5±7,96*
Аммонийные соли, мг/ммоль креатинина 95,86±6,45* 60,24±4,58*
pH мочи 5,78±0,12* 6,48±0,2*
Относительная плотность мочи 1014,35±0,63* 1008,13±0,63*
Глюкоза мочи, ммоль/л 37,54±3,09 47,34±3,61
Кетоновые тела, ммоль/л 3,39±0,65 3,48±0,87
Диурез, мл/мин 0,83±0,06* 1,37±0,23*
Креатинин мочи, ммоль/л 6,53±0,54* 2,59±0,23*
Мочевина мочи, ммоль/л 224,69±12,35* 112,36±9,31*
Нейтральная а-гликозидаза мочи, мкмоль мальтозы/ммоль креатинина за 1 час 45,78±5,55 69,88±13,7
ГГТ, Е/ммоль креатинина 3,13±0,35 3,55±0,25
ААП, нкат/ммоль креатинина 5,03±0,94* 8,62±0,99*
*- различия достоверны, р<0,05
ность изменений показателей физико-химического и биохимического исследования мочи. Степень компенсации оценивали по уровню гликозилированного гемоглобина (НвА1С) в крови: содержание НвА1С менее 6%
- компенсированное; 6 - 8,9% - субкомпен-сированное; более 9% - декомпенсированное течение сахарного диабета. При субкомпен-сированном течении наблюдалось снижение уровня мочевины (218,37±21,06 ммоль/л) и ГГТ (1,96±0,34 Е/ммоль креатинина) в моче по сравнению с компенсированным течением (325,22±21,28 ммоль/л и 7,95±3,37 Е/ммоль креатинина), остальные показатели достоверно не отличались. При декомпенсации по сравнению с компенсированным течением отмечались достоверно более низкие показатели относительной плотности мочи (1011,97±0,64 и 1019,0±1,0 соответственно), снижение содержания аммонийных солей в моче (345,79±27,13 и 727,00±80,34 мг/л соответственно). Концентрация креатинина (4,70±0,35 ммоль/л) и мочевины мочи (173,54±10,98 ммоль/л) были также достоверно ниже, чем при компенсированном течении (11,45±2,6 и 325,22±21,28 ммоль/л соответственно). При этом увеличения креатинина и мочевины в крови выявлено не было.
При декомпенсированном течении активность нейтральной а-гликозидазы была повышена по сравнению с контролем, но
достоверно не различалась при различной концентрации гликозилированного гемоглобина в крови. Активность ГГТ была достоверно ниже при декомпенсированном течении по сравнению с компенсацией (3,62±0,27 и 7,95±3,37 Е/ммоль креатинина), а активность аланинаминопептидазы - достоверно выше (7,17±1,03 и 0,77±0,36 нкат/моль креа-тинина соответственно).
Обсуждение результатов. При анализе полученных результатов было выявлено, что у детей с впервые выявленным сахарным диабетом типа 1 происходит снижение содержания аммонийных солей в моче. При стаже заболевания до 4 лет интенсивность аммонио-генеза более высокая, чем в контрольной группе, а реакция мочи более кислая, что, видимо, отражает функциональные изменения канальцевого аппарата в ответ на кислотную нагрузку. При стаже более 4 лет концентрация аммонийных солей в моче уменьшается и в дальнейшем практически не изменяется, несмотря на выраженную кетонурию и снижение рН мочи. Отсутствие увеличения концентрации аммонийных солей в моче у больных сахарным диабетом со стажем может рассматриваться как признак ограничения компенсаторных возможностей нефрона, поскольку повышение образования КН3 и экскреции КН4+ является основной адаптационной реакцией почек на кислотную нагрузку.
70
/Г
60
50
40
30
20
10
0
2.
Интенсивность аммониогенеза сохранена
Интенсивность аммониогенеза снижена
□ Нейтральная а-гликозидаза мочи ШААП ШГГТ
График 1. Уровень ферментурии при сохраненной и сниженной интенсивности аммониогенеза
Выявлено, что снижение аммониогенеза сопровождается снижением относительной плотности мочи (нарушение концентрационной функции) и достоверным повышением активности лизосомального фермента ААП
- в 1,5 раза по сравнению с показателями при сохраненном уровне аммониогенеза.
Известно, что развитие диабетической нефропатии зависит не только от длительности заболевания, но и от степени компенсации углеводного обмена. Полученные нами результаты показывают, что при декомпен-сированном течении сахарного диабета происходит выраженное нарушение концентрационной функции (снижение относительной плотности мочи) и нарушение аммонио-генеза в эпителии почечных канальцев, приводящее к снижению в моче аммонийного буфера и ограничению компенсаторных возможностей нефрона. Декомпенсация сопровождается выраженным повышением актив-
ности аланинаминопептидазы - почти в 10 раз по сравнению с компенсацией.
Поскольку нейтральная а-гликозидаза мочи имеет исключительно почечное происхождение [8], повышенна я активность этого фермента у больных сахарным диабетом типа 1 по сравнению с контролем непосредственно указывает на вовлечение в патологический процесс канальцев нефрона. В сочетании с повышенной экскрецией почечных ферментов (нейтральной а-гликозида-зы и аланинаминопептидазы) нарушение аммониогенеза указывает на повреждение нефроцитов.
Снижение активности аммониогенеза или отсутствие повышения его активности в условиях кислотной нагрузки может расцениваться как признак нарушения синтетической и секреторной функции эпителия почечных канальцев уже в ранние сроки заболевания.
Список использованной литературы:
1. Шестакова М.В., Сунцов Ю.И., Дедов И.И. Диабетическая нефропатия: состояние проблемы в мире и в России // Сахар. диабет. 2001; 3: 2-4.
2. Осложнения сахарного диабета (клиника, диагностика, лечение, профилактика) / Под ред. академика РАМН Дедова И.И. М., 1995.
3. Джеймс А. Шейман. Патофизиология почки. Пер. с англ. - М. - СПб.: «Издательство БИНОМ» - «Невский Диалект», 1999.
4. Вандер А. Физиология почек. - СПб: Издательство «Питер», 2000.
5. Хирманов В.Н. Факторы риска: микроальбуминурия (обзор) / Тер. арх., 2004; 9 : 78-84.
6. Дедов И.И., Шестакова М.В. Диабетическая нефропатия. М.: Универсум паблишинг, 2000.
7. Намазова О.С. Исследование ферментов мочи в диагностике поражений почек. Педиатрия 1996;3
8. Лавренова Т.П. Ферменты мочи и их значение для диагностики поражения почек // Лабораторное дело, 1990; 7: 4-10
9. Хашен Р., Шейх Д. Очерки по патологической биохимии. М.: Медицина, 1981.
10. Фролов Б.А. Физиология и патология кислотно-основного состояния. М.: Медицина, 1998.
