Роль протеолитических систем в патогенезе диабетической нефропатии у детей Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Патогенез

Роль протеолитических систем в патогенезе диабетической нефропатии у детей

Е.И. Кондратьева, Г.А. Суханова, Л.В. Спирина, Т.В. Ваганова, Н.Г. Гулиева

Кафедра педиатрии ФПК и ППС (зав. — докт. мед. наук Е.И. Кондратьева) и кафедра биохимии и молекулярной биологии (зав. — проф. В.Ю. Серебров) Сибирского государственного медицинского университета (ректор — член-корр. РАМН, проф. В. В. Новицкий), Томск

аиабетическая нефропатия (ДН) в различных странах в детском и подростковом возрасте регистрируется в 5-33% случаев [6, 11]. В . _ уре осложнений СД типа 1 у детей Томской области нефропатия наблюдается у 12,8% [7].

При сосудистой патологии большое значение имеет состояние калликреин-кининовой (ККС) и ренин-ангиотензиновой (РАС) системы. Функционирование РАС и ККС осуществляется по каскадному принципу с использованием механизмов обратной связи, имеющих существенное значение при диабете П].

. Обе системы взаимосвязаны между собой посредством калли-креина и ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), которые оказывают противоположное действие на гемодинамику. Каллик-реин (КК), катализирующий образование брадикинина, вызывает дилатацию сосудов. АПФ, образующий ангиотензин II, обладает вазоконстрикторным действием и является основным маркером повреждения эндотелия. Ингибиторы АПФ используют в клинической практике при лечении гипертонии, ДН [5]. В регуляции активности кининовой системы принимают участие «¡-протеи-назный ингибитор (а,-ПИ) и а2-макроглобулин (а2-МГ).

Цель настоящего исследования заключалась в изучении роли протеолитических систем в развитии ДН при СД типа 1 у детей.

Объем и методы исследования

Обследовано 106 детей (50 мальчиков и 56 девочек) больных СД типа 1 в возрасте от 8 до 15 лет (13,1 ±0,3 года). В зависимости от длительности заболевания больных разделили на 6 групп от впервые выявленного диабета до срока заболевания более 10 лет.

Диагностику ДН осуществляли по классификации С. Мо5еп5еп [2]. Нарушение функций почек в начале заболевания характеризуется их гиперфункцией (полиурией) (1-я и 2-я стадии по классификации С. Мо£еп5еп). При длительном течении СД типа 1 развивается ДН, которая разделяется на стадии микроаль-бумиинурии, протеинурии и хронической почечной недостаточности, последняя редко регистрируется в детском возрасте [5]. Стадию микроальбуминурии диагностировали при содержании альбумина в моче от 30 до 300 мг/сут., стадию протеинурии выявляли при уровне белка в моче более 300 мг/сут.

Диабетическая ретинопатия (ДР) имела место у 11 (10,3%) детей. Нефропатия сочеталась с ДР у 26

(22,5%) пациентов; ДН диагностирована на стадии микроальбуминурии у 15 детей (14,1%) и протеинурии с сохранной азотвыделительной функцией почек у 11 (8,4%) детей.

Были сформированы 2 группы больных: с нормальным уровнем альбумина в моче и с наличием нефропатии (микроальбуминурия и протеинурия) (табл. 1). Дети не различались по возрасту, длительности диабета, потребности в инсулине и степени компенсации СД 1 типа. Критериями исключения из изучаемых групп были наличие сопутствующей патологии мочевыделительной системы и бактериу-рии. Контрольную группу составили 17 здоровых детей, средний возраст 12,8±0,1 лет.

Активность КК и его предшественника ККГ плазмы крови оценивали по скорости гидролиза 1Ч-а-бензоил-Ь-аргининэтило-вого эфира (Reanal, Венгрия), выражали в миллиединицах (мЕ/мл) [9]. Для определения активности «,-протеиназного ингибитора и а-,-макроглобулина плазмы крови использовали метод В.Ф. Нартиковой и Т.С. Пасхиной [8]. Активность ингибиторов выражали в ингибиторных единицах (ИЕ/мл). Активность АПФ сыворотки крови определяли по кинетике гидролиза фурилакри-лоилфенилаланилглицилглицина (FAPGG, Sigma, США) в мкмоль/мин-л [4]. Содержание белка в моче определяли имму-нотурбидиметрическим методом с помощью наборов фирмы «RANDOX» (Великобритания). Статистический анализ проведен с применением программ STATIST1CA 5.0, Microsoft Excel-97. При статистической обработке материала рассчитывали средние величины и ошибки средней. Различия между статистическими выборками считали достоверными при р<0,05. При отклонении

Таблица 1

Показатель Больные с нормоальбуминурией, п=23 Больные с диабетической нефропатией, п=23

Возраст, лет 14,6±0,4 15,0±0,3

Пол, ж/м 13/10 13/10

Длительность СД, лет 7,4±0,5 7,0±0,5

НЬА1с,% 15,6±0,9 15,0±0,7

Потребность в инсулине, Ед/кг 0,76±0,01 0,76±0,01

Патогенез

Сахарный лиабет

Таблица 2

ГЙ«Й=Я8ід»іЯіі» ^ЦуИййЙ

Показатель Длительность заболевания

контроль п=32 манифестация, п=20 1 -3 года, п= 17 3-5 лет, п=27 5-7 лет, п=12 7-10 лет, п=24 Более 10 лет, п=8

КК, мЕ/мл 60,0±11,0 105,4±10,6* 102,6±15,8* 106,2110,8* 99,3±9,6* 91,815,9* 88,1110,4*, **

ККГ, мЕ/мл 373,2±22,6 272,3±27,6* 261,9115,8* 251,0120,0* 244,2118,0* 247,3124,4* 175,0121,5*,**

АПФ, мкмоль/мин • г 33,2±3,5 36,6±2,9 36,612,9 42,913,5* 42,912,1* 41,213,5* 58,013,1*,**

а,-ПИ, ИЕ/мл 29,5±2,1 23,2±1,5* 28,713,1 25,711,6 22,712,3* 22,712,7* 20,111,9*

а2-МГ, ИЕ/мл 5,1±1,1 5,9±0,6 5,810,7 5,910,4 4,810,4 4,9Ю,3 3,710,3**

* Достоверность различий по сравнению с контролем, р<0,05.

** Достоверность различий по сравнению с группой больных с л

распределения от нормального использовали непараметрический критерий Манна-Уитни. В работе также использовали регрессионный и дисперсионный методы анализа.

Результаты и их обсуждение

В общей группе больных СД типа 1, включающей 106 детей, наблюдалась активация кининогенеза, о чем свидетельствовало повышение активности КК в 1,6 раза (р<0,05) и снижение активности ККГ на 30% (р<0,05) (табл. 2). При поступлении в клинику детей с впервые выявленным диабетом активация КК была еще более выраженной, с превышением уровня контроля на 75% (р<0,05). Повышенная активность КК при манифестации СД типа 1 сохранялась в течение 5 лет. Имеются сведения, что ККС активируется на начальных этапах развития СД типа 1 [14]. С увеличением длительности заболевания, осложненного развитием микроангиопатий (ДР и ДН), активность КК и ККГ сыворотки крови детей снижалась. Существенных изменений активности АПФ сыворотки крови в общей группе больных СД типа 1 по сравнению с контролем не выявлено (см. табл. 2). Однако с увеличением длительности заболевания активность АПФ повышалась с 36,6±2,9 мкмоль/мин-л (при впервые выявленном диабете) до 58,0+3,8 мкмоль/мин - л (при длительности заболевания более 10 лет).

Состояние протеолиза зависит от специфических белков-ингибиторов, которые инактивируют проте-олитические ферменты. а^Протеиназный ингибитор (осрПИ) связывает до 90% всех сериновых про-теиназ плазмы человека, а2-макроглобулин (а2-МГ) ограничивает активность плазмина, калликреина, эластазы и др. [3]. В контрольной группе активность а,-ПИ составила 29,5+2,1 ИЕ/мл, а2-МГ — 5,1±1,1 ИЕ/мл (см. табл. 2). В норме эти показатели находятся в пределах 27-34 ИЕ/мл и 4-8 ИЕ/мл соответственно [3]. В общей группе больных СД типа 1 не обнаружено значительных изменений активности обоих ингибиторов (р>0,05). После 10-летного срока заболевания активность а,-ПИ и а2-МГ снижалась на 20 и 27% (р<0,05) соответственно.

ифестацией заболевания (впервые выявленный диабет), р<0,05.

При изучении активности показателей кининогенеза в зависимости от наличия осложнений выявлено, что активность КК снижалась при диабетической нефропатии в 1,5 раза (р<0,05) (табл. 3). Известно, что угнетение кининогенеза сопровождает развитие сосудистых осложнений при многих хронических заболеваниях [10, 13]. Активность АПФ у больных с нефропатией была достоверно повышена в 1,6 раза (р<0,05) по сравнению с детьми с нормо-альбуминурией. Активность ингибиторов протеиназ также зависела от наличия ДН. При ДН активность арПИ снижалась на 24% по сравнению с показателем больных с нормоальбуминурией и контролем (р<0,05), без изменения активности а2-МГ. Дефицит а,-ПИ сопровождается активацией протеолиза, дисбалансом процессов свертывания, фибринолиза, развитием иммунодефицита [10]. Следовательно, активность а,- ПИ может иметь существенное значение для оценки и прогнозирования развития нефропатии при СД типа 1.

Для изучения связи активности АПФ с КК, ККГ и ингибиторами протеолиза был проведен регрессионный анализ и составлены уравнения регрессии для общей группы и больных с ДН. В результате не выявлено достоверной зависимости между данными показателями в общей группе больных СД типа 1.

Таблица 3

в

Показатель Больные с нормоальбуминурией, п=23 Больные с диабетической нефропатией, п=23

Калликреин, мЕ/мл 103,619,3 72,419,2*

Калликреиноген, мЕ/мл 254,7124,3 226,6115,0

Ангиотензинпревращающий фермент, мкмоль/мин/л 36,213,4 52,413,2*

а,-Протеиназный ингибитор,ИЕ/мл 28,612,7 21,011,1*

а2-Макроглобулин, ИЕ/мл 5,110,4 4,7Ю,3

* Достоверность различий между группами детей с

нормоальбуминурией и диабетической нефропатией (р<0,05).

Вклад дисперсий исследуемых показателей в этой группе составил лишь 2% и увеличивался до 48% при нефропатии. В группе детей с нефропатией была отмечена отрицательная зависимость между активностью АПФ и а)-ПИ.

Таким образом, при нефропатии к наиболее значимым показателям относятся увеличение активности АПФ и снижение активности а,-ПИ при прогрессировании нефропатии.

Для изучения диагностической ценности данных методов при ДН была определена их чувствительность и специфичность (табл. 4). Чувствительность методов определения активности АПФ и и, - П И составила 65%. Специфичность метода определения активности АПФ была выше, чем для ар ПИ. Следует отметить высокий прогноз отрицательного результата для обоих методов. Результаты изучения чувствительности и прогностичности подтверждают мульти-факториальный генез ДН и дают возможность использовать изучаемые показатели для формирования групп риска развития осложнения. Обращает внимание тот факт, что при отсутствии сосудистых осложнений у 29 детей из общей группы больных СД типа 1 обнаружена высокая активность АПФ (более 50

Патогенез

Таблица 4

Характеристика Активность АПФ Активность а,-ПИ

Чувствительность (Бе), % 65,0 65,0

Специфичность (Бр), % 78,0 63,0

Прогностичность положительного результата (РУ+), % 58,0 33,0

Прогностичность отрицательного результата (РУ-), % протеинурии 87,0 86,0

мкмоль/мин • л). В дальнейшем, в течение года, у 3 (10%) детей в этой группе сформировалась ДН (стадия микроальбуминурии). В другой группе (22 больных) без осложнений выявлена низкая активность (/.I -П И (10-26 ИЕ/мл). В течение года у 15% больных с низкой активностью а,-ПИ также обнаружена микроальбуминурия. Очевидно, что высокая активность АПФ и низкая активность а,-ПИ имеют значение для прогнозирования развития нефропатии.

Роль калликреин-кининовой и ренин-ангиотензиновой систем в нарушении функции почек при СД типа 1

Кининоген

Брадикини

Калликреиноген

- Е=

(КАЛЛИКРЕИН)-

А

ПРОРЕНИН

Ангиотензиноген

0(гПИ, с(,-МГ

РЕНИН

Ангиотензин-превращающий фермент

Приносящая

артериола

^ ПР гтяЬ'ГЯТта

^ Г

Г

констрикция

і

с

Ангио тензин I

Г , 1

Ангиотензин 11

Выносящая

артериола

полиурия

ПОВЫШЕНИЕ ВНУТРИКЛУБОЧКОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Взаимосвязь всех показателей представлена на схеме. Мы полагаем, что увеличение активности КК происходит на ранних этапах развития СД. На ранних стадиях СД под влиянием гипергликемии тонус приносящей артериолы почечного клубочка снижается, она «зияет» [2, 5], а стимуляция ККС приводит к еще большему расширению ее просвета. Это способствует усилению образования первичной мочи и полиурии (1-я и 2-я стадии ДН по С. Mogensen). В более поздние сроки заболевания с развитием нефропатии (стадии микроальбуминурии и протеинурии) повышается активность АПФ сыворотки крови, накапливается ангиотензин II, в результате чего происходит сужение выносящего почечного сосуда [5]. На этом же этапе наблюдается угнетение ККС на фоне выраженного дефицита ингибиторов протеолиза. Дисбаланс вазоактивных факторов, приводящий к изменению тонуса выносящей и приносящей артериол почечного клубочка и

Литер

1. Акмаев И.Г. // Сахарный диабет.- №1С.2-1 0.

2. Балаболкин М.И. Диабетология. - М.: «Медицина» - 2000.

3. Веремеенко К.Н. // Клиническая медицина.- 1 985.- №12.- С,21 -27.

А. Голиков П.П., Николаева Н.Ю. // Клиническая лабораторная диагностика.-1 998.- №1.- С. 11 -13.

5. Дедов И.И., Шестакова М.В. Диабетическая нефропатия М.: Универсум Паблишинг, 2000.- 237 с.

6. Древаль A.B., Риманчук Г.В., Лосева В.А. и др. // Пробл. эндокринологии.- 1997.-№2.-С. 3-5

7. Кондратьева Е.И. Клинико-генеалогические и иммуно-метаболические механизмы формирования сахарного диабета типа 1 и его осложнений у детей и подростков и их значение в выборе стратегии реабилитации: Дис. ... д-ра мед. наук - Томск, 2001.

повышению внутриклубочкого давления, ускоряет развитие ДН у детей.

Выводы

1. Активность калликреина плазмы крови детей с СД типа 1 повышается на ранних стадиях диабетической нефропатии. Стадии микроальбуминурии и протеинурии характеризуются увеличением активности ангиотензинпревращающего фермента. Дисбаланс активности калликреина и ангиотензинпревращающего фермента является одной из причин прогрессирования диабетической нефропатии у детей.

2. Высокая активность ангиотензинпревращающего фермента и дефицит aj-протеиназного ингибитора плазмы крови имеют диагностическую ценность для диабетической нефропатии. Определение этих показателей позволяет прогнозировать развитие осложнения при СД типа 1 у детей.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РГНФ №03-06-00457а

атура

8. Нартикова В.Ф., Пасхина Т.С. // Вопросы медицинской химии.-1979,- №4,- С.494-499.

9. Пасхина Т.С., Кринская A.B. // Вопросы медицинской химии.- 1974.-Т.20,- вып. 6, С.660-663.

10. Суровкина М. // Врач, 1995,- №3.- С 7-10.

11. Becker J. // J.D.F. Bulletin 3,- 1 996,- vol. 41.- Sept.- p. 34-35.

12. Mogensen C.E. // Diabetologia (1 999) 42: 263-285

13. Rothshild A.M., Melo V.L., Reis M.L., Foss M.C., Gallo L. // Naunyn-Schmiederberg, s Arch Pharmacol (1 999) 360: 217-220

14. Zuccollo A., Navarro M., Frontera M., Cueva F., Carattino M.,

Catanzaro O.L. // Immunopharmacology 1999 Dec; 45 (1-3): p. 69-74