CC BY
31
АНДРОЛОГИЯ
И ГЕНИТАЛЬНАЯ ХИРУРГИЯ
Влияние TGF-pi и VEGF на процессы ангио- и нефрогенеза
Л.О. Севергина1, Э.С. Севергина1, Л.В. Леонова2, Л.М. Рапопорт3
Кафедра патологической анатомии ГБОУВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России; 2кафедра патологической анатомии педиатрического факультета ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва; 3кафедра урологии ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России
Контакты: Любовь Олеговна Севергина [email protected]
На светооптическом и иммуногистохимическом уровнях изучены биоптаты почек детей с врожденным гидронефрозом в возрасте от 3 дней до 12 лет, полученные при нефрэктомии, с целью установления влияния факторов роста на процессы васкуляриза-ции почки и созревания почечной ткани.
Показано, что слабая экспрессия УЕОЕ при более выраженной экспрессии ТОЕ-^1 и его рецепторов — Ш и Я2 — на различных структурах нефункционирующих или гипопластических почек у детей раннего возраста может быть критерием нарушенного ангио- и нефрогенеза.
Ключевые слова: факторы роста, ангиогенез, нефрогенез
TGF-01 and VEGF influence on angio- and nephrogenesis processes
L.O. Severgina1, E.S. Severgina1, L.V. Leonova2, L.M. Rapoport3
'Department of Morbid Anatomy, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of Russia;
2Department of Morbid Anatomy, Faculty of Pediatrics, N.I. Pirogov Russian National Research Medical University,
Ministry of Health of Russia, Moscow; Department of Urology, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of Russia
Kidney biopsies obtained from 3 days — '2 years children with congenital hydronephrosis during nephrectomy operation were investigated under the light microscopy in our study. Also we did immunohistochemical reactions. The aim of our study was to reveal the growth factor influence on maturation and vascularisation of kidney parenchyma.
We showed, that the low VEGF expression in association with higher expression of TGF-ft' and its receptors — R' and R2 — on different structures of nonfunctioning or hypoplastic kidneys in children might be a criterion of abnormal angio- and nephrogenesis.
Key words: growth factors, angiogenesis, nephrogenesis
Процессы нефрогенеза и васкуляризации почки посредством как ангио-, так и васкулогенеза тесно сопряжены и происходят одновременно; роль васкулогенеза в эмбриональном развитии почки очевидна, поскольку он обеспечивает последовательные этапы формирования почечных структур. Оба этих процесса контролируются факторами роста, компонентами экстра-целлюлярного матрикса и мембранными рецепторами клеток-мишеней. Это и делает необходимым изучение взаимодействия различных факторов, в том числе ответственных за развитие сосудов и определяющих нормальный нефрогенез.
Дефекты сосудистого компонента в почках проявляются наличием добавочных артерий, их извилистостью (кинкингом), нарушением топографии, неправильным или рассыпным ветвлением, нарушением структуры стенок артерий различного уровня, начиная с междолевых и заканчивая афферентной и эфферентной артериолами. Одной из весомых причин ангио-
дисплазии является нарушение взаимодействия факторов роста, среди которых наиболее значимыми являются УБОР и ТОБ-р1. При этом ТОБ-р1, который представляет собой потенциально мультифун-кциональный полипептид, относится к ингибиторам ангиогенеза; он подавляет дифференцировку эндоте-лиальных клеток, стимулирует их апоптоз, в то время как УБОБ оказывает противоположное действие: он играет ведущую роль в созревании и дифференциров-ке эндотелиальных клеток, формировании сети капилляров в сосудистых клубочках и пролиферации ту-булярного эпителия [1—3, 6, 7]. Кроме того, УБОБ способен стимулировать эндотелиальные клетки, запуская процесс ангиогенеза, а снижение выработки УБОБ может привести к нарушению всей системы васкуляризации почки человека [2, 4, 5, 8]. В нормальных условиях эффекты данных факторов роста уравновешивают друг друга, а нарушение их взаимодействия приводит к сбою механизмов ангиогенеза, дисбалансу
Е га Е
Е га Е
васкуляризации и в конечном итоге к дизэмбриоге-незу.
Для определения роли УБОБ и ТОБ-р1 в сопряженных процессах ангио- и нефрогенеза было проведено светооптическое (включая окраски гематоксилином и эозином, пикрофуксином по ван Гизону) и иммуногистохимическое исследование (ИГХИ) с определением уровня экспрессии ТОБ-р1, его рецепторов (Я1 и Я2) и УБОБ в биоптатах почек 35 детей с врожденным гидронефрозом в возрасте от 3 дней до 12 лет, находящихся на лечении в детской ГКБ № 13 им. Н.Ф. Филатова. Данное ограничение по возрасту связано с тем, что созревание почечных структур происходит до 12 лет, когда и завершается процесс нефрогенеза.
Безусловный интерес представляют наблюдения с ранней нефрэктомией, проведенной у детей первых дней и месяцев жизни по поводу нефункционирующей почки, когда имеют место наиболее выраженные нарушения как ангио-, так и нефрогенеза в виде гипоплазии почечной ткани.
У 3-дневного ребенка (нефункционирующая почка, нефрэктомия) в паренхиме почки обнаружены многочисленные беспорядочно разбросанные гломе-рулярные кисты, группы недифференцированных канальцев, выстланных крупными кубическими эпителиальными клетками. Вблизи кист — несколько близко расположенных срезов сосудов одного диаметра, преимущественно крупных (кинкинг); вокруг гломеру-лярных кист и сосудов сформированы соединительнотканные муфты.
В другом биоптате (ребенок в возрасте 1 месяц, нефункционирующая почка, нефрэктомия) найдены признаки нарушения строения сосудистых стенок дуговой и междолевой артерий, афферентных артериол в виде утолщения и разволокнения их стенок с дезориентацией пучков гладкомышечных волокон и нарушением целостности внутренней эластической мембраны. Отмечено гроздьевидное расположение гломерул, вблизи — группы недифференцированных канальцев, выстланных крупным кубическим эпителием.
Таким образом, светооптическое исследование выявило у этих детей незрелость почечной ткани в сочетании с признаками дизангиогенеза.
При проведении ИГХИ определялась очень слабая экспрессия УБОБ на нефротелии зрелых проксимальных и дистальных канальцев, гломерулярном эндотелии (рис. 1) и слабая — на гладкомышечных клетках артерий различного диаметра.
Отмечена выраженная мозаичная экспрессия ТОБ-р1 в виде мелких гранул в нефроцитах собирательных трубочек, нефротелии гломерулярных кист, эндотелии капилляров гломерул и клетках интерсти-ция. Кроме того, отмечена его слабая экспрессия на гладкомышечных клетках приносящей и выносящей
артериол. Что же касается рецепторов данного фактора — ТОБ-р1 Я1, то выявлена их выраженная экспрессия на кубическом эпителии недифференцированных канальцев и более слабая экспрессия на нефроцитах канальцев мозгового слоя и в гладкомышечных клетках артериол в виде мелких гранул.
У детей от 1 до 5 лет при морфологическом исследовании также найдены признаки дизангиогенеза в виде кинкинга: между корковым и мозговым веществом несколько тангенциальных и поперечных срезов дуговой артерии одинакового диаметра; разрыхление и дезорганизация слоев стенок междольковых и дуговых артерий с вакуолизацией цитоплазмы гладкомы-шечных клеток. Часто встречались группы недифференцированных канальцев — проявление гипоплазии почечной ткани.
При ИГХИ отмечена экспрессия ТОБ-р1 в цитоплазме нефроцитов проксимальных и дистальных канальцев, особенно в недифференцированных канальцах и в подоцитах гломерул. Выраженная экспрессия ТОБ-р1 Я1 выявлена на нефроцитах проксимальных и дистальных канальцев и на более крупном кубическом эпителии недифференцированных канальцев (рис. 2), на нефроцитах собирательных трубочек, расположенных вблизи артерий; ТОБ-р1 Я2 также экс-прессировались на поверхности нефроцитов большинства проксимальных и дистальных канальцев, собирательных трубочек и на кубическом эпителии недифференцированных канальцев. Экспрессия УБОБ на эпителии канальцев, эндотелии капилляров клубочков была выражена слабо.
В биоптатах почек детей старшего возраста (6—12 лет) обнаружены признаки патологической извитости артерий преимущественно большого диаметра. Так, на границе коркового и мозгового слоев — тангенциальные и поперечные срезы дуговой артерии с дезоргани-
Рис. 1. Слабая экспрессия VEGF в цитоплазме гломерулярных клеток и нефроцитов проксимальных извитых канальцев, у. 400
Рис. 2. Экспрессия TGF-pl R1 на нефроцитах проксимальных и дис-тальных извитых канальцев, у 200
зацией пучков гладкомышечных клеток мышечного слоя; в нескольких наблюдениях — признаки извитости афферентной артериолы с утолщением ее стенок за счет гипертрофии мышечного слоя. В одном наблюдении определялись многочисленные гломерулярные кисты и единичные недифференцированные канальцы.
ИГХИ позволило обнаружить экспрессию ТОБ-р1 в апикальной части нефроцитов проксимальных и дис-тальных канальцев, гладкомышечных клетках артерий различного калибра; ТОБ-р1 Ю давали более слабую, а ТОБ-р1 Я2 — интенсивную экспрессию на апикальной части нефроцитов проксимальных и дистальных канальцев, а также на части гломерулярных клеток (рис. 3). Отмечена слабая экспрессия УБОБ в цитоплазме большинства нефроцитов проксимальных ка-
Рис. 3. Экспрессия TGF-pl R2 на нефроцитах проксимальных и дис-тальных извитых канальцев, на гломерулярных клетках, у 400
нальцев, эндотелии капилляров клубочка, нефроте-лии, гладкомышечных клетках стенок сосудов разного диаметра и более выраженная его экспрессия в кубическом эпителии недифференцированных канальцев.
Таким образом, проведенное ИГХИ интраопера-ционных биоптатов почек детей разного возраста с врожденным гидронефрозом позволило отметить преимущественно слабую или очень слабую экспрессию УБОБ и в целом более выраженную экспрессию ТОБ-р1 и его рецепторов (Я1 и Я2) на различных структурах: нефроцитах проксимальных и дистальных канальцев, собирательных трубочек и канальцев мозгового слоя, кубическом эпителии недифференцированных канальцев, эндотелии и подоцитах капилляров клубочков, гладкомышечных клетках стенок сосудов, нефротелии, выстилающем гломерулярные кисты.
В биоптатах почек детей первого года жизни нами была обнаружена очень слабая экспрессия УБОБ на гломерулярном эндотелии и на нефроцитах проксимальных и дистальных канальцев, что служит подтверждением его влияния на процессы пролиферации и дифференцировки как гломерулярных клеток, так и тубулярного эпителия. Таким образом, аномально низкий уровень его экспрессии как раз и сопряжен с нарушением нефрогенеза и недоразвитием почечной ткани. При этом в процессе ненарушенного нефроге-неза на ранних стадиях развития почки УБОБ верифицируется во всех структурах метанефроса, а на поздних стадиях экспрессируется более интенсивно в коллекторной системе почки и слабее в дифференцированных нефронах и в интерстиции [2, 7].
Нами отмечено, что экспрессия ТОБ-р1 и его рецепторов Я1 и Я2 была значительной не только в не-фроцитах проксимальных и дистальных канальцев, на что указывают и другие авторы [9], но и в незрелом кубическом эпителии недифференцированных канальцев почек с признаками гипоплазии. Данные изменения подтверждают способность ТОБ-р1 поддерживать незрелый фенотип тубулярных клеток и индуцировать их апоптоз.
Таким образом, слабая экспрессия УБОБ при более выраженной экспрессии ТОБ-р1 и его рецепторов Я1 и Я2 на различных структурах нефукционирующих или гипопластических почек у детей раннего возраста рассматривается нами как показатель нарушенного ангио- и нефрогенеза. Также можно отметить разницу, хотя и не столь существенную, при определении этих факторов в различных возрастных группах: незначительное усиление экспрессии УБОБ и ослабление экспрессии ТОБ-р1 по мере снижения тяжести гипоплас-тических изменений в почках детей, что трактуется нами как прямая коррелятивная зависимость между этими показателями.
Е га Е
ЛИТЕРАТУРА
1. Bertolino P., Deckers M., Lebrin F.,
Ten Dijke P. Transforming growth factor-beta signal transduction in angiogenesis and vascular disorders. Chest 2005;128(6 Suppl):585S-90S.
2. Carev D., Saraga M., Saraga-Babic M. Involvement of FGF and BMP family proteins and VEGF in early human kidney development. Histol Histopathol 2008;23(7):853-62.
3. Lebrin F., Deckers M., Bertolino P., Ten Dijke P. TGF-beta receptor function in the endothelium. Cardiovasc Res 2005;65(3):599—608.
4. Ferrari G., Cook B.D., Terushkin V. et al. Transforming growth factor-beta 1 (TGF-beta1) induces angiogenesis through vascular endothelial growth factor (VEGF)-mediated apoptosis. J Cell Physiol 2009;219(2):449-58.
5. Gomez R.A., Norwood V.F., Tufro-McReddie A. Development of the kidney vasculature. Microsc Res Tech 1997;39(3):254-60.
6. Kim B.S., Goligorsky M.S.
Role of VEGF in kidney development, microvascular maintenance and pathophysiology of renal disease.
Korean J Intern Med 2003;18(2):65-75.
7. Sequeira Lopez M.L., Gomez R.A. Development of the renal arterioles. J Am Soc Nephrol 2011;22(12):2156-65.
8. Tufro A., Norwood V.F., Carey R.M., Gomez R.A. Vascular endothelial growth factor induces nephrogenesis and vasculogenesis. J Am Soc Nephrol 1999;10(10):2125-34.
9. Zhoy Y., Takahashi G., Shinagava T. et al. Increased transforming growth factor-beta1 and tubulointerstitial fibrosis in rats with congenital hydronephrosis. Int J Urol 2002;9(9):491-500.
E
W
E
