Автореферат и диссертация по медицине (14.01.04) на тему:Клинико-патогенетическое значение новых маркеров тубуло-интерстициального фиброза при ig a-нефропатии и фокально-сегментарном гломерулосклерозе
Автореферат диссертации по медицине на тему Клинико-патогенетическое значение новых маркеров тубуло-интерстициального фиброза при ig a-нефропатии и фокально-сегментарном гломерулосклерозе
На правах рукописи
Броновицкая Наталья Александровна
КЛИНИКО-ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ НОВЫХ МАРКЕРОВ ТУБУЛО-ИНТЕРСТИЦИАЛЬНОГО ФИБРОЗА ПРИ ГС А-НЕФРОПАТИИ И ФОКАЛЬНО-СЕГМЕНТАРНОМ ГЛОМЕРУЛОСКЛЕРОЗЕ
14.01.04 - внутренние болезни
Автореферат
диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук
2 9 МАП 2014
Ростов-на-Дону 2014
005549439
Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Батюшин Михаил Михайлович
Официальные оппоненты: Козловская Наталья Львовна
доктор медицинских наук, профессор Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, профессор кафедры нефрологии и гемодиализа
Дзгоева Фатима Урузмаговна
доктор медицинских наук, профессор Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Севе-ро-Осетинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, профессор кафедры внутренних болезней №5
Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Защита состоится 30 июня 2014 г. в 11 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 208.082.02 на базе Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеван-ский, 29.
С диссертацией можно ознакомиться на сайте http•.//www/rostgшu.гu н в библиотеке ГБОУ ВПО РостГМУ Минздравд,России.
Автореферат разослан «~о> С/? 2014 г.
Учёный секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, в.н.с.
Беловолова Р.А.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Диагностика и лечение хронического гломерулонефрита является актуальной задачей современной терапевтической клиники. Согласно регистру ERA-EDTA хронический гломерулонефрит в 14% случаев становится причиной хронической почечной недостаточности (ХПН) в странах Европы (K/DOQI, 2012). Причем у большинства пациентов (в 80 % случаев) наблюдается малосимптомное начало заболевания, диагностируемое в ходе исследования мочевого осадка (Шилов, Е.М., 2010).
Формированию новых оригинальных представлений о патогенезе хронического гломерулонефрита способствовали геномные, постгеномные исследования иммунных процессов, изучение ультраструктурных клеточных изменений, тканевого и органного ремоделирова-ния при хроническом гломерулонефрите (Мухин, H.A. и соавт., 2011; Kawasaki, Y. et al., 2011; Bowling, C.B. et al., 2012). Исследования молекулярных механизмов развития нефрита связаны с открытиями в области генома и протеома, освоением новых технологий, позволяющих выявлять биомаркеры патогенеза болезни.
Одним из наиболее важных факторов риска развития ХПН при нефропатии в целом и хроническом гломерулонефрите в частности является тубуло-интерстициальный фиброз (ТИФ), выявление которого маркирует ремоделирование почечной паренхимы (Kassianos, A.J. et al., 2013; Norman, J.T. et al, 2013; Yang, J. et al., 2013).
Для выявления ТИФ при гломерулопатиях в единственным методом является пункционная нефробиопсия с последующим гистологическим исследованием. Вместе с тем в последние годы в нефрологии начинают применяться методы постгеномных исследований, направленные на поиск коррелятивных связей выявляемых маркеров и патологических изменений, обнаруживаемых при гистологическом исследовании биоптата. Целью этих исследований является поиск не-инвазивных методов оценки состояния почечной паренхимы. В частности белковые маркеры-кандидаты были определены в исследованиях Гасанова, М.З. с соавт. (2012), Gonzalez, J. с соавт. (2013). Определение таких маркёров в дальнейшем позволит если не отказаться от нефробиопсии полностью, то по крайней мере быть ее альтернативой в случае невозможности ее проведения, а также при мониторинге риска развития почечных повреждений в процессе лечения пациента. В настоящее время масс-спектрометрия считается наиболее востребо-
ванным и чувствительным методом анализа органических молекул (Писарев, Д.И. и соавт., 2012), который позволяет выявлять белки, участвующие в процессах воспаления, фиброза, ремоделирования, межклеточного взаимодействия. Применение масс-спектрометрии при изучении протеомного паттерна разных форм хронических гломеруло-нефритов и патологических изменений в нефробиоптате поможет сформировать представление о маркёрах-кандидатах, определение которых в дальнейшем позволит верифицировать не только форму нефрита, но и особенности гломерулярного и тубулоинтерстициально-го повреждения, расширив возможности неинвазивной диагностики.
Цель исследования: поиск неинвазивных маркеров тубуло-интерстициального фиброза в моче при ^А-нефропатии и фокально-сегментарном гломерулосклерозе (ФСГС) с помощью масс-спектрометрии белков и определение их диагностического и клинико-патогенетического значения.
Задачи исследования:
1. Выявить особенности белкового спектра мочи в зависимости от клинических проявлений, а также стадии хронической болезни почек при хроническом гломерулонефрите в целом и в группах ^А-нефропатии и ФСГС.
2. Установить зависимость между показателями протеомного паттерна
и признаками ТИФ при ^А-нефропатии и ФСГС, определить чувствительность и специфичность этих маркеров для каждой группы гломерулонефрита.
3. Оценить диагностичесую ценность и возможную патогенетическую
роль выявленных белков в развитии ТИФ при 1§А-нефропатии и ФСГС.
4. Разработать оригинальные подходы к прогнозированию риска развития ТИФ, а также прогрессирования ^А-нефропатии и ФСГС с использованием выявленных протеомных маркеров.
Научная новизна и практическая значимость работы
В ходе протеомного анализа были выделены функциональные группы белков, составивших молекулярные профили мочи у пациентов с хроническим гломерулонефритом, которые отражают универсальные пути его развития и прогрессирования. Впервые выделен белковый спектр мочи, характеризующий развитие ТИФ при хроническом гломерулонефрите (при ^А-нефропатии выявляются а-цепь кол-
лагена и гепаран-сульфат, при ФСГС - тимозин-ß 4, трансформирующий фактор роста ß (ТФР ß), сосудистый белок клеточной адгезии (СБКА), белок хемоаттракции моноцитов 1 (МСР-1)), оценена степень участия каждого белка в патогенезе патологического процесса. Впервые разработаны пути неинвазивной диагностики тубуло-интерстициального фиброза у больных с IgA-нефропатией и ФСГС. С помощью масс-спектрометрии выделены белки, маркирующие про-грессирование хронической болезни почек (ХБП).
Основываясь на полученных данных, были усовершенствованы подходы к прогнозированию и профилактике развития ТИФ при хроническом гломерулонефрите, включающие в себя регистрацию новых маркеров-кандидатов. Эти подходы рекомендуется применять в качестве альтернативы повторной нефробиопсии, а также при невозможности ее выполнения или необходимости мониторинга прогрессирования почечного повреждения.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Из протеомного паттерна мочи выделены белки-маркеры морфологической формы хронического гломерулонефрита, а также белки, ассоциирующиеся с клиническими проявлениями болезни (с нефритическим или нефротическим синдромами).
2. На разных стадиях ХБП в моче изменяется экспрессия определенных белков, которые могут служить потенциальными маркерами прогнозирования скорости потери функции почек. При ЗА высок уровень выявления аннексина A3, ЗБ - а-цепи фибриногена и 4 стадиях ХБП - а-цепи фибриногена, а-1-антитрипсина, СБКА, молекулы поражения почечной ткани 1 (МППТ - 1).
3. Каждой группе нефрита соответсвуют специфичные белки-маркеры ТИФ, специфичность которых позволяет использовать их в качестве потенциальных маркеров формирования ТИФ при данной патологии. Белками-маркерами ТИФ при IgA-нефропатии являются а-цепь коллагена и гепаран-сульфат, при ФСГС - тимо-зин-ß 4, ТФР ß, СБКА, MCP - 1.
4. Были выделены функциональные группы белков, составивших молекулярные профили мочи у пациентов с хроническим гломе-рулонефритом, которые отражают универсальные пути ее возникновения и прогрессирования. Разработаны пути неинвазивной диагностики тубуло-интерстициального фиброза у больных с IgA-нефропатией и фокально-сегментарным гломерулосклерозом,
позволяющие оптимизировать и персонифицировать лечебно-диагностический комплекс мероприятий.
Личное участие автора
Личное участие автора в получении всех новых научных результатов, изложенных в диссертации, осуществлялось на всех этапах работы и включало отбор пациентов, проведение полного клинического обследования, первичную обработку полученного материала, его систематизацию, статистическую обработку и анализ результатов, написание статей в профильных научных журналах, разработку «Способа неинвазивной диагностики тубуло-интерстициального фиброза при IgA-нефропатии» (положительный результат формальной экспертизы № 2014103610/15 (005665) от 19.02.2014г) и «Способ неинвазивной диагностики тубуло-интерстициального фиброза при фокально-сегментарном гломерулосклерозе» (положительный результат формальной экспертизы № 2014105030 (008048) от 25.02.2014г), внедрение научного исследования в клиническую практику работы отделения нефрологического клиники ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 4 журнальные статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, получены положительные результаты формальной экспертизы по двум заявкам на патент.
Апробация результатов исследования
Основные положения диссертации обсуждены на совместном заседании кафедры внутренних болезней с основами физиотерапии № 1 и научно-координационного совета «Научно-организационные основы профилактики, диагностики и лечения основных заболеваний внутренних органов» ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России (протокол № 12 от 21.03.2014). Материалы диссертации представлены на III Съезде терапевтов Южного федерального округа (Ростов-на-Дону, 2013), III Конгрессе врачей первичного звена здравоохранения Юга России / VIII Конференции врачей общей практики (семейных врачей) Юга России (Ростов-на-Дону, 2013), Южно-региональной научно-практической конференции «Инфекции и воспаление в урологии и нефрологии» (Ростов-на-Дону, 2013), на заседании Ростовского областного общества нефрологов (Ростов-на-Дону, 2013), I научно-практической конференции молодых ученых с международным участием «Воробьёвские чтения» (Ростов-на-Дону, 2014), IX научно-
практической конференции молодых ученых с международным участием «Завадские чтения» (Ростов-на-Дону, 2014).
Внедрение результатов работы в практику
Результаты исследования внедрены в учебный процесс на кафедрах терапевтического профиля ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России, вошли в материалы для чтения лекций врачам-терапевтам на кафедрах ФПК и ППС, внедрены в работу нефрологического отделения клиники ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России.
Объем и структура работы
Диссертация изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, иллюстрирована 56 рисунками. Состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, собственных результатов, состоящих из 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы. Указатель литературы включает в себя 156 работ, из них 20 отечественных и 136 зарубежных авторов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование одномоментное, скрининговое, когортное, открытое состоит из двух этапов (рис. 1). На первом этапе из числа больных хроническим гломерулонефритом (п=85), прошедших процедуру пункционной нефробиопсии был отобран 31 пациент с ФСГС и 30 пациентов с ^А-нефропатией. Проводился детальный сбор клинико-анамнестических данных, а также физикальное и лабораторно-инструментальное обследование, соответствующее стандарту.
На втором этапе всем пациентам с ФСГС и ^А-нсфропатисй проводилась масс-спектрометрия мочи.
Критериями исключения были пациенты с ХБП 5 стадии, сопутствующим сахарным диабетом, ишемической болезнью сердца, хронической сердечной недостаточностью (ФК 2-4), а также нефросклеро-зом и другими сопутствующими заболеваниями почек. Контрольную группу составили относительно здоровые люди (п=30). В этой группе критериями включения были - отсутствие соматической патологии, в том числе патологии почек и отсутствие изменений в моче (патологии мочевого осадка). В контрольной группе проводилась масс-спектрометрия мочи (рис. 1).
Рис. 1. Схема диагностики развития тубуло-интерстициального фиброза при 1§А-нефропатии и ФСГС (масс-спектрометрия мочи)
В группу пациентов с хроническим гломерулонефритом был отобран 61 пациент (29 мужчин (47%) и 32 женщины (53%)). Средний возраст обследованных составил 34,4±0,9 лет. Средний возраст больных с ^А-нефропапитей составил 32,7±7,34 лет, больных с ФСГС -35,9±7,7 лет. Соотношение лиц мужского и женского пола в группе больных с ^А-нефропатией было 1/1,5 (12/18 больных), ФСГС - 1,2/1 (17/14 больных).
В целом продолжительность гломерулонефрита составила 0,64±0,3 лет и колебалась от 1,2 мес до 2 лет. При одинаковой длительности заболевания в обеих группах нефритов (1цА-нсфропатия -0,62±0,4 лет, ФСГС - 0,66±0,3, р=0,1) 2 стадия хронической болезни
почек встречалась чаще остальных, однако при сравнении групп 1 стадия ХБП достоверно чаще регистрировалась при IgA-нефропатии (в 20% случаев против 6,4% при ФСГС), тогда как при ФСГС преобладала ЗБ стадия (19,3% против 6,6%).
В группе пациентов с ФСГС чаще выявлялся нефротический синдром (58%), тогда как при IgA-нефропатии преобладал нефритический синдром (80%).
У всех пациентов исследовались клинические данные - в том числе наличие отечного синдрома и артериальной гипертензии (АГ), показатели лабораторных методов исследования - общий анализ крови, общий анализ мочи, анализ мочи на суточную протеинурию, биохимический анализ крови, в том числе, мочевина, креатинин. В ходе проведения пункционной нефробиопсии анализировались показатели имму-номорфологического исследования препаратов, окрашенных гематоксилином и эозином по Ван-Гизону и Шифф-реактивом с помощью цифрового микроскопа (Nikon, Япония); иммуноморфологиче-ское исследование почечных биоптатов было выполнено с помощью меченных FITC - антител кролика к Ig G, М, А, СЗ и фибрину на люминесцентном микроскопе Laborlux S; оценка степени фиксации иммуноглобулинов и комплемента в срезах осуществлялась полуколичественным методом по градации интенсивности свечения и распространения в тканях (Небыльцова, О.В. и соавт., 2011).
СКФ рассчитывалась по формуле CKD-EPI CKD-EPI (Zhang, X. et al., 2009) с учетом пола, возраста больного и уровня креатинина крови. Стадии ХБП оценивались соответственно классификации из Национальных рекомендациях по хронической болезни почек НОНР (2012).
У всех пациентов, а также у здоровых лиц выполнен забор биообразцов мочи для проведения масс-спектрометрии. В настоящем исследовании разделение отдельных пептидов и белков мочи пациентов с ФСГС и IgA-нефропатией производилось с помощью стандартных наборов, включающих 3 вида хроматографического разделения (МВ-HIC С8 Kit, MB-IMAC Си, MB-Wax Kit, Bruker, США).
Получение масс-спектрограмм выделенных белков, полипептидных цепей и пептидов выполняли на основе MALDI-TOF-TOF-MS (прибор Ultraflex И, Bruker, США). Проведению масс-спектрометрического анализа предшествовало нанесение пептидных (Mr в диапазоне от 700 до 4000 Да) и белковых стандартов (Mr в диапазоне от 3000 до 45000 Да) на сверхчувствительную планшету AnchorChipTM. Идентификацию и анализ аминокислотной последова-
тельности пептидов и белков проводили с помощью алгоритма Mascot Search (v2.1, Matrix Science, Лондон, Великобритания).
Результаты исследования представлены в виде молекулярных профилей мочи пациентов, полученных на основе MALDI-TOF-TOF-MS пептидных фрагментов и белков, включающих выявленные белки-маркеры с указанием Mr белков (Да). Условием включения белка-маркера в диагностический профиль являлся показатель «покрытия сиквенса» при анализе масс-спектрограмм, который составил более 15%. Учитывался показатель «ожидаемой интенсивности пептидного фингерпринта» («Expect») для каждого обнаруженного белка в поисковой системе Mascot Search (Великобритания). Чувствительность MALDI-TOF-TOF-MS метода обнаружения белков в моче составляет 1 нг/мл. Биоинформационный анализ межмолекулярных взаимодействий выполнен в международных базах данных NCBI, SwissProt, MSDB (Dave, К.А. et al., 2011).
Статистическая обработка результатов
С помощью компьютерной программы «STATISTICA 6.0» (StatSoft Inc., США) выполнялся статистический анализ. Использовались параметрические и непараметрические методы: критерий хи-квадрат, t-критерий Стьюдента, методы Пирсона и Спирмена с оценкой корреляционной зависимости, линейный и нелинейный регрессионный анализ. Оценка достоверности различий при статистическом сравнении долей выполняли с использованием критерия Пирсона %2 с учетом поправки Иейтса на непрерывность.
С помощью корреляционно-регрессионного и факторного анализа выполнялась оценка взаимосвязей между различными показателями. С помощью дисперсионного анализа производили сравнение нескольких групп по одному признаку. Если отношение факторной дисперсии к случайной превышало критическое F значение при анализируемом числе степеней свободы и уровне значимости <0,05, нулевую гипотезу об отсутствии взаимосвязи между факторами отбрасывали.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Клинико-морфологические особенности и протеомный паттерн мочи при IgA-нефропатии и фокально-сегментарном гломеру-
лосклерозе
Нами обследован 61 пациент, которые были разделены на две группы: 31 пациент составил группу с ФСГС и 30 - с IgA-
и
нефропатией. Артериальная гипертензия чаще втечалась в группе ФСГС (в 54% слкучаев против 45% соответственно), так же как и про-теинурия (75% против 25% в группе пациентов с ^А-нефропатией), микрогематурия, встечающаяся чаще при 1§А-нефропатии - в 63% против 37% соответственно.
У пациентов в группе ФСГС функция почек была нарушена и сопровождалась большим снижением СКФ на 14,3% чаще, чем у пациентов в группе ^А-нефропатией (р<0,05). Так же как и более выраженная суточная потеря белка, встречающаяся на 68,8% чаще в группе ФСГС, чем при 1§А-нефропатии (р<0,05). Эритроцитурия, напротив, на 79,6% была более выражена при ^А-нефропатии и практически отсутствовала при ВСГС.
Изучая встречаемость белков при нефротическом и нефритическом синдромах, было показано, что с нефротическим синдромом ассоциированы РППКК, а- цепь коллагена, тропомиозин 1, что может быть обусловлено как универсальным механизмом развития нарушения процессов почечной фильтрации посредством усиления работы актинового комплекса в клетке, обеспечивающего транспорт везикул с активными компонентами и сокращение гладкомышечных волокон, так и нарушением процесса селективной по молекулярному весу и размерам ультрафильтрации крови на уровне почек.
Артериальная гипертензия встречалась у 60% пациентов, причем в 64% у пациентов с ФСГС и в 56% у пациентов с 1§А-нефропатией. Белками-маркерами развития ТИФ при артериальной гипертензии являлись (В2 микроглобулин, белок, РППКК, ТФР (3, белок, связывающий инсулиноподобный фактор роста 3 (БСИФР - 3), МАК белок и тимозин р4
По результатам исследования для каждой стадии ХБП в моче был выявлен специфичный белковый спектр. Так при 4-й стадии ХБП в 100% выявлены белки: В 2 микроглобулин, ТФР (3, белок, БСИФР -1, а - цепь фибриногена, а-1-антитрипсин, СБКА, МППТ - 1.Так же нами обнаружены белки, встречаемость которых нарастала по мере прогрессирования ХБП: В2 микроглобулин, ТФР (3, БСИФР - 1, а -цепь фибриногена, а-1-антитрипсин, СБКА. Обращает на себя внимание белок гепцидин, экспрессия которого уменьшалась соответственно снижению почечной функции.
Нами выявлен ряд белков, экспрессия которых нарастала к ЗА стадии ХБП, а к 4-й - убывала или отсутствовала: глутатион-Б- транс-фераза Р1, ИА плазминогена, а- цепь коллагена, БСИФР - 3, что может быть обусловлено разрастанием соединительной ткани в интерстиции
(межуточном пространстве), в результате возникает распространенный склероз, что в свою очередь повышает проницаемость капиллярной стенки для макромолекул.
Так же интересна группа белков, экспрессия которых сначала убывала к ЗА стадии ХБП (СКФ до 45мл/мин), а затем достигала своего максимума к 4-й стадии: ТФР Р, БСИФР - 1, МППТ - 1, что может быть обусловлено за счет увеличением высвобождения активного ТФР Р, что усиливает активацию плазмина и ведет к нарушению гломеру-лярной фильтрации вследствие мезангиальной клеточной пролиферации и интепрстициального фиброза. А МППТ - 1, находясь на апикальной мембране расширенных нефронов, вовлечена в патогенез про-теин-индуцированного поражения почечной ткани и является ранним маркером поражения проксимальных тубулярных канальцев при ^А-нефропатии, а также трансформации острого поражения почечной к ткани к хроническому тубулоинтерстициальному поражению. Определение данной группы белков вероятнее всего обусловлено наличием системной и ренальной эндотелиальной дисфункции, на ЗА стадии ХБП, однако при дальнейшем прогрессировании ТИФ отмечается усугубление склерозирования гломерул и фиброзирования интерстиция почек вследствие нарушений процессов транспорта белка в клубочках и канальцах с последующей активацией экспрессии профибротических цитокинов.
Таким образом, нами установлены белки, характерные для различных стадий ХБП, установлены белки, встречающиеся на всех стадиях ХБП, что позволило сформировать белковый паттерн мочи при снижении почечной функции.
Молекулярные технологии анализа мочи у здоровых лиц и пациентов с ФСГС и ^А-нефропатией позволили зарегистрировать и выполнить анализ спектра белков - маркеров с различной Мг, которые являются ключевыми участниками патогенеза заболеваний на молекулярном уровне. Протеомный паттерн мочи у пациентов с ФСГС и ^А-нефропатией включает молекулы белков — участников универсальных патологических путей их развития, являющихся диагностическими маркерами возникновения, активности и прогрессирования этих заболеваний.
В ходе протеомного анализа нами были выделены следующие функциональные группы белков, составивших молекулярные профили мочи у пациентов с 1^А-нефропатией, которые отражают универсальные пути ее возникновения и прогрессирования:
1. белки, регулирующие тонус сосудов почек и активность свертыва-
ющей и противосвертывающей систем крови (альфа-цепь фибриногена; ингибитор активатора плазминогена);
2. белки, регулирующие СРО-АОС на уровне почечной ткани, участники систем детоксикации и элиминации (глутатион-Б-трансфераза PI);
3. сократительные белки нефротелия, эндотелия почечных сосудов (актин-ß, тропомиозин-1);
4. белки-участники метаболизма в нефроцитах (аминопептидаза N; al-антитрипсин; М-ацетил-альфа-Б-глюкозаминидаза);
5. белки, регулирующие клеточный рост, реакции протеолиза в клетке, процессинг нейрогормональных факторов, процессы ангиогене-за и адгезии клеток (ЭФР; ТФР ß; цистатин-В; С-С motif; индуктор апоптоза, подобный фактору некроза опухоли 12; гепаран-сульфат 2; вазорин);
6. структурные белки почечной ткани (а-коллаген);
7. белки - транскрипционные факторы, регулирующие активность ядра клетки; иммунные белки почечной ткани и белки-участники иммунновоспалительных процессов и тубулоинтерстициального повреждения почечной ткани (МППТ - 1; ß2-микроглобулин; а-цепь фибриногена; цистатин-В; ЯАПК; лиганд 2 хемокина, С-С motif; липокалин 2; комплемент С4В; ß-цепь антигена HLA класса II гистосовместимости, DRB1-15; интерлейкин - 6);
8. транспортные белки (БСИФР - 1, БСИФР - 3, ß2-MHKpomo6yriHH; РППКК, гепцидин, церулоплазмин).
В ходе протеомного анализа нами были выделены следующие
функциональные группы новых белков, составивших молекулярные
профили мочи у пациентов с ФСГС, которые отражают универсальные
пути ее возникновения и прогрессирования:
1. белки, регулирующие тонус сосудов почек и активность свертывающей и противосвертывающей систем крови (a-цепь фибриногена; калликреин 8);
2. белки, регулирующие СРО-АОС на уровне почечной ткани, участники систем детоксикации и элиминации (глутатион-Б-трансфераза
Pi);
3. сократительные белки нефротелия, эндотелия почечных сосудов (ß-актин, тропомиозин-1);
4. белки-участники метаболизма в нефроцитах (аминопептидаза N; a 1 -антитрипсин) ;
5. белки, регулирующие клеточный рост, реакции протеолиза в клетке, процессинг нейрогормональных факторов, процессы ангиогене-
за и адгезии клеток (ЭФР, ТФР р, цистатин-В, лиганд 2 хемокина, С-С motif, индуктор апоптоза, подобный фактору некроза опухоли 12, гепаран-сульфат, молекула адгезии эндотелиальных клеток 1);
6. структурные белки почечной ткани (а-цепь коллагена, тимозин-р 4; аннексии A3);
7. белки - транскрипционные факторы, регулирующие активность ядра клетки; иммунные белки почечной ткани и белки-участники иммунновоспалительных процессов и тубулоинтерстициального повреждения почечной ткани (МППТ-1; р2-микроглобулин; а-цепь фибриногена; цистатин-В; ЯАПК; лиганд 2 хемокина, С-С motif; липокалин 2);
8. транспортные белки (БСИФР-1, БСИФР-3, р2-микроглобулин, РППКК, гепцидин).
Качественный состав спектра белков мочи у пациентов с ФСГС и IgA-нефропатией совпадал, за исключением следующих белков: ти-мозин-Р4, аннексии A3, МАЭК-1, калликреин 8, интерлейкин-6, N-ацетил-альфа-Б-глюкозаминидаза, вазорин, церулоплазмин, комплемент С4В, р-цепь антигена HLA класса II гистосовместимости, DRB1 -15, ингибитор активатора плазминогена. Мы обнаружили общий молекулярный паттерн мочи у пациентов с ФСГС и IgA-нефропатией, связанный с экспрессией следующих белков: ЭФР, МППТ-1, аминопепти-даза N, al-антитрипсин, р2-микроглобулин, РППКК, БСИФР-1, ТФР Р, БСИФР-3, глутатион-Б-трансфераза Р1, a-цепь фибриногена, а-цепь коллагена, цистатин-В, ЯАПК, актин-бета, тропомиозин-1, лиганд 2 хемокина (С-С motif), липокалин 2, индуктор апоптоза, подобный фактору некроза опухоли 12, гепаран-сульфат, гепцидин.
Показаны значимые различия в динамике абсолютного количества пациентов с экспрессией следующих белков мочи в группах с ФСГС и IgA-нефропатией: снижение абсолютного количества пациентов с ФСГС с наличием в моче высокой экспрессии МППТ-1, гепаран-сульфата, гепцидина при увеличении абсолютного количества пациентов с ФСГС с наличием в моче высокой экспрессии р2-микроглобулина, ТФР р, a-цепи коллагена, цистатина-В, ЯАПК по сравнению с абсолютным количеством пациентов с IgA-нефропатией с высокой экспрессией аналогичных белков.
Показаны сомнительные различия в динамике абсолютного количества пациентов с экспрессией следующих белков мочи в группах с ФСГС и IgA-нефропатией: тенденция к увеличению абсолютного количества пациентов с ФСГС с наличием в моче высокой экспрессии БСИФР - 3, лиганда 2 хемокина (С-С motif) при тенденции к сниже-
нию абсолютного количества пациентов с ФСГС с наличием в моче высокой экспрессии (3-актина по сравнению с абсолютным количеством пациентов с 1цА-нефропатией с высокой экспрессией аналогичных белков.
Отсутствовали различия динамике абсолютного количества пациентов с экспрессией следующих белков мочи в группах с ФСГС и ^А-нефропатией: ЭФР, аминопептидазы N. а 1-антитрипсина, РППКК, БСИФР-1, глутатиона-Б-трансферазы Р1, а-цепи фибриногена, тропо-миозина-1, липокалина 2, индуктора апоптоза, подобного фактору некроза опухоли 12.
Следовательно, выявленная нами экспрессия белков в моче при ФСГС и ^А-нефропатией позволила сформировать современную молекулярную схему патогенеза этих гистохимических типов ХГН. Обнаруженный нами молекулярный паттерн мочи при ФСГС и 1§А-нефропатии может быть рекомендован для дифференциальной молекулярной диагностики данных типов ХГН на качественном уровне.
Гены-кандидаты, которые обеспечивают экспрессию зарегистрированных нами белков в моче, в совокупности составляют генетическую карту предрасположенности к развитию таких форм хронических гломерулонефритов, как ФСГС и ^А-пефропатия.
Полученные нами данные о генетической карте и протеомном профиле мочи у пациентов с ФСГС и ^А-нефропатией являются фундаментальной основой для раннего выявления, формирования прогноза развития и прогрессирования этих заболеваний, а также разработки новых эффективных алгоритмов дифференциальной диагностики гломерулонефритов, включающих в себя масс-спектрометрию в качестве основного неинвазивного метода.
Особенности клинико-морфологической картины и молекулярного профиля мочи при тубуло-ннтерстициальном фиброзе у пациентов с ^А-нефропатией и фокально-сегментарным гломеру-
лосклерозом
При изучении частоты встречаемости ТИФ нами было отмечено, что при одинаковой длительности нефрита в группе пациентов с ФСГС он был выявлен в 41% случаев, а при ^А-нефропатии - в 36%.
Причем при нефротическом синдроме ТИФ выявлялся чаще, чем при нефритическом в 67 и 33% случаев соотвественно (р<0,02). Высокая протеинурия (более 3,0 г/л), которая была зарегистрирована у 91,7% обследуемых с ТИФ, чаще встречалась в группе пациентов с ФСГС - в 65,5% случаев против 35,5% в группе пациентов с 1§А-
нефропатией (р<0,02), а эритроцитурия, выявленная в 66% случаев ТИФ, наоборот наиболее часто встречалась в группе пациентов с IgA-нефропатией - в 62,5% против 37,5% соответственно (р<0,02).
Артериальная гипертензия встречалась у 37% пациентов с ТИФ, причем в группе IgA-нефропатии этот показатель был значительно ниже - 29,41% против 45% при ФСГС (р<0,2), что обусловлено более благопритным течением IgA-нефропатии в сравнении с ФСГС.
При изучении частоты встречаемости ТИФ на различных стадиях ХБП было отмечено, по мере усугубления почечного повреждения происходит более быстрое прогрессирование ТИФ. Так, при ХБП 1 стадии распространенность ТИФ составила 25%, ХБП 2 стадии - 36%, ХБПЗА стадии - 37%, ЗБ стадии - 62%, 4 стадии - 100%.
Дальнейшее изучение групп показало, что достоверные различия частоты развития ТИФ в группах пациентов с IgA-нефропатией и ФСГС были отмечены только 1 стадии ХБП (66% против 34% соответственно, р <0,05), а встречаемость ТИФ на 4 стадии в 100% случаев при ФСГС обусловлена отсутствием пациентов в группе IgA-нефропатии с 4 стадией ХБП.
Белки плазмы индуцируют процессы тубуло-интерстициального воспаления и фиброза, определяя тем самым активность процессов протеинурического ремоделирования тубулоинтерстиция. При хронических гломерулонефритах выраженность ремоделирования - один из основных факторов, определяющих скорость прогрессирования почечной недостаточности. Выявлен ряд белков, характерных для нефро-тического или нефритического синдрома. Так белками-кандидатами формирования ТИФ при нефротическом синдроме явились: БСИФР-3, тимозин р 4, тропомиозин 1, встречающиеся в 37% случаев, а такие белки, как р2 - микроглобулин (81%), БСИФР-1 (44%), ИА плазмино-гена (56%), цистатин В (50%), аннексии А3 (37%), регистрировались достоверно чаще при нефритичексрм синдроме.
Так же выявлены белки, встречающиеся при нефротическом синдроме и полностью отсутствующие при нефритическом: церруло-плазмин, ]Ч-ацетил-альфа-0-глюкозаминидаза, комплемент С4В, что связано с токсическим действием на эпителиоциты проксимальных канальцев (перегрузка и разрыв лизосом с высвобождением цитоток-сических ферментов) данных белков.
И напротив, белки: глутатион S трансфераза, Р актин 1, индуктор апоптоза идентичный ТФР р, гепцидин, вазорин были выявлены при нефритическом синдроме и отсутствовали при нефротическом, что свидетельствует о снижении активности процесса формирования нео-
интимы в артериальных сосудах почек на фоне их поражения при ХГН. Прогрессирование ишемии в почечной ткани приводит к нарушению структурной организации нефротелия и межклеточных взаимодействий в почечной ткани.
Белками-кандидатами артериальной гипертензии в условиях формирования ТИФ явились [32 микроглобулин, РППКК, ТФР р, БСИФР - 3, ИА плазминогена, МАК белок, цистатин В, тимозин р 4, аннексии АЗ, Р актин 1, ЭФР, которые выявлялись с высокой степенью достоверности.
По мере прогрессирования почечного повреждения появляются белки-маркеры ТИФ, определение которых может иметь большое диагностическое значение: при ЗА (аннексии АЗ), ЗБ (а - цепь фибриногена) и 4 стадиях ХБП (а - цепь фибриногена, а-1-антитрипсин, СБКА, МППТ - 1), что обусловлено их профибротической активностью, а их раннее выявление может быть сигналом для старта более активной нефропротективной терапии (рис. 2).
а -1-антитрипсин, СБКА, МППТ -1
а -цепь фибриногена
Анисксин А 3
I стадия ХБП
2 стадия
ЗА стадия
ЗБ стадия
4 стадия
5 стадия*
Рис. 2. Протеины паттерна мочи при прогрессировании хронического гломерулонефрита: * - протемных исследований не проводилось
Анализ молекулярных биомаркеров тубуло-иптерстициальиого фиброза у пациентов с фокально-сегментарным гломерулосклеро-зом и ^А-нефропатией
Сравнительный анализ молекулярного профиля мочи в группе пациентов с ФСГС выявил наличие следующих белков в протеомном профиле мочи, которые составляют основу молекулярного патогенеза развития ТИФ при ФСГС: тимозин-р 4, ТФР р, МАЭК-1, МСР-1.
Сравнительный анализ молекулярного профиля мочи у пациен-
тов с IgA-нефропатией выявил наличие следующих белков в про-теомном профиле мочи, которые составляют основу молекулярного патогенеза развития ТИФ при IgA-нефропатии: а-цепь коллагена, ге-паран-сульфат.
Необходимо отметить, что молекулы пептидов и белков, экспрессия которых была обнаружена в моче у пациентов с ФСГС и IgA-нефропатией, не регистрировались в протеомном профиле мочи здоровых лиц, в котором выявлена экспрессия толлоидоподобного белка 2 и глицин - амидинотрансферазы, отсутствовавшая в молекулярном профиле мочи у пациентов с хроническим гломерулонефритом.
Каждая молекула белка в функциональной группе взаимодействует с множеством других молекул белков, реализуя межмолекулярные взаимодействия. Исследование биологической активности и функциональной роли каждой молекулы в межмолекулярных взаимодействиях в возникновении и развитии поражения ткани почек у пациентов с ФСГС и IgA-нефропатией является темой для будущих исследований.
Нами рассмотрены биологические функции каждого белка с его молекулярными взаимодействиями с другими наиболее значимыми молекулами на системном уровне и на уровне клетки, которые могут формироваться в условиях ФСГС и IgA-нефропатией, вероятно, являющихся участниками универсальных молекулярных патологических путей развития двух данных гломерулонефритов. Пример такого взаимодействия представлен на рис. 3.
Таким образом, анализ биологической роли белков, экспрессия которых обнаружена в моче пациентов с ФСГС и IgA - нефропатией позволил сформировать функциональные группы молекул белков, которые являются релевантными для включения в диагностический молекулярный паттерн с целью раннего выявления ТИФ.
С Vi Ч
Рис. 3. Схема межмолекулярных взаимодействий тимозина-бета 4 Примечание: TMSB4X - тимозин-бета 4; ACTG1 - актин, гамма 1; АСТВ - актин, бета; LIMS1 — LIM и клеточный антиген-подобный домен 1; ILK - интегрин-связанная киназа; АСТА1 - актин, альфа 1, скелетная мышца; АСТА2 - актин, альфа 2, гладкая мускалатура, аорта; MLH1 - mutL гомолог 1, маркер рака толстой кишки неполипозного типа 2; STAB2 - стабилин 2; TGM2 - трансглутаминаза 2
Проводя изучение нефробиоптата пациентов обеих исследуемых групп, нами была составлена таблица белков, выявленных у пациентов с развитием ТИФ (таблица 1).
Полученная нами таблица белков наглядно демонстрирует универсальную группу белков, маркирующую ТИФ как при ФСГС, так и при IgA-нефропатии: цистатин В, БСИФР-3. Так же нами представлены белки, характерные для ТИФ при IgA-нефропатии: а-цепь коллагена и гепаран-сульфат, а белками-маркерами ТИФ при ФСГС явились тимозин-ß 4, ТФР ß, СБКА, MCP-1.
Обобщение полученных результатов позволило нам предложить несколько алгоритмов прогнозирования риска развития тубулоинтер-стициального фиброза с включением выявленных белков-кандидатов, отвечающих за формирование ТИФ, который позволит оптимизировать и персонифицировать лечебно-диагностический комплекс мероприятий.
Таблица 1
Протеомный профиль мочи пациентов с ^А-нефропатией и ФСГС при _развитии ТИФ__
Белок Удельный вес, % Р
IgA ФСГС
1 ß2 микроглобулин 72,73 84,62 Н.д.
2 РППКК 18,18 53,85 <0,005
3 ТФР ß2 18,18 69,23 <0,005
4 БСИФР - 1 36,36 38,46 н.д.
5 Глутатион - S - трансфераза 27,27 7,69 <0,005
6 ИА плазминогена 63,64 38,46 н.д.
7 МАК белок 0,00 15,38 <0,005
8 а - цепь фибриногена 63,64 30,77 н.д.
9 а- цепь коллагена 36,36 46,15 н.д.
10 а-1 -антитрипсин 36,36 46,15 н.д.
11 Цистатин В 45,45 61,11 н.д.
12 БСИФР - 3 16,67 46,15 <0,005
13 Тимозин ß 4 0,00 46,15 <0,005
14 Тропомиозин 1 0,00 38,46 <0.005
15 ЯАПК 9,09 23,08 <0,005
16 Аннексии А3 54,55 7,69 <0,005
17 ß актин 1 18,18 7,69 <0,005
18 MCP - 1 9,09 23,08 <0,005
19 ЭФР 18,18 7,69 <0,005
20 Аминопептидаза Н 27,27 23,08 н.д.
21 СБКА 36,36 23,08 н.д.
22 МППТ- 1 27,27 23,08 н.д.
23 ИЛ 6 36,36 0,00 <0,005
24 Гепарансульфат 2 54,55 0,00 <0,005
25 Индуктор апоптоза идентичный ТФР ß 9,09 0,00 <0,005
26 Гепцидин 9,09 0,00 <0,005
Так, на рис. 4 представлена схема мероприятий при установленном морфологическом варианте нефрита и отсутствии ТИФ по данным морфологического заключения на момент проведения биопсии, но отсрочено выявленные по данным клинического обследования. Традиционно пациентам с гломерулонефритом проводится клиническое обследование, включающее в себя ОАМ, OAK, показатели биохимического анализа крови (мочевина, креатинин), которые могут указывать на косвенные признаки развития ТИФ (азотемия, протеинурия), что требует более интенсивной нефропротективной или патогенетической терапии. Для решения поставленного вопроса нами предложен неинва-
зивный метод исследования, включающий масс-спекторометрию мочи, который позволят определить наличие или отсутствие белков-маркеров ТИФ при ^А-нефропатии и ФСГС.
Рис. 4. Алгоритм прогнозирования риска развития тубулоинтерстици-ального фиброза, а также прогрессирования ^А-нефропатии и ФСГС Однако не всегда есть возможность определить морфологический вариант ХГН, в таком случае возможно использование алгоритма, представленного на рис. 5.
Т.о. нами установлены особенности протеомного спектра мочи при 1§А-нефропатии и ФСГС, как при развитии ТИФ, так и при его отсутствии. Так же было установлено, что каждому варианту гломеру-лонефрита с развитием ТИФ соответствует определенный белковый паттерн. Последующая расшифровка этих белковых спектров позволила нам уточнить их функции и роль, вместе с тем многое предстоит еще выяснить в будущих научных разработках этой темы.
Обращает на себя внимание изменение белкового спектра мочи на разных стадиях ХБП. Так по мере прогрессирования почечного повреждения появляются белки-маркеры, определение которых может иметь большое диагностическое значение: при ЗА (аннексии АЗ), ЗБ
(а-цепь фибриногена) и 4 стадиях ХБП (а-цепь фибриногена, а-1-антитрипсин, СБКА, МППТ - 1).
Рис. 5. Алгоритм прогнозирования риска развития тубулоинтерстици-ального фиброза при не известном морфологическом варианте нефрита
Найденные нами белки позволят с большей вероятностью верифицировать развитие ТИФ у пациентов с 1§А-нефропатей и ФСГС, что позволяет оптимизировать существующие алгоритмы дифференциальной диагностики и проведения адекватной терапии. Вместе с тем, последующее изучение каждого из обнаруженных белков позволит использовать их в качестве потенциальных маркеров ТИФ при 1§А-нефропатии и ФСГС для прогнозирования скорости потери почечной функции, мониторировании состояния пациента и оценки его в динамике. По уровню экспрессии того или иного белка, а также по изменению этого уровня можно будет судить о характере течения заболевания, активности процесса, позволит профилактировать развитие ХПН путем своевременного начала нефропротективной терапии.
ВЫВОДЫ
1. Белками-маркерами IgA-нефропатии в моче являются: а-цепь коллагена, аннексии A3, ЭФР, аминопептидаза Н, при ФСГС -р2-микроглобулин, РППКК, ТФР ß2, МАК белок, тимозин ß 4, тропо-миозин 1, ядерный антиген пролиферации клеток, сосудистый белок клеточной адгезии. По мере прогрессирования почечного повреждения появляются белки-маркеры, определение которых может иметь большое диагностическое значение: при ЗА (аннексии A3), ЗБ (сс-цепь фибриногена) и 4 стадиях ХБП (а-цепь фибриногена, а-1-антитрипсин, СБКА, МППТ -1).
2. Белками-маркерами развития ТИФ при артериальной гипер-тензии являлись ß2 микроглобулин, РППКК, ТФР ¡3, БСИФР - 3, МАК белок и тимозин ß4. Нефротический синдром встречался достоверно чаще при ФСГС, чем при IgA-нефропатии. Высокий уровень суточной протеинурии ассоциировался с такими белками, как а - цепь фибриногена, аминопептидаза Н.
3. При хроническом гломерулонефрите маркерами развития ТИФ являются цистатин В, БСИФР - 3. Белками-маркерами ТИФ при IgA-нефропатии являются а-цепь коллагена и гепаран-сульфат, при ФСГС - тимозин-бета 4, ТФР ß, СБКА, MCP -1.
4. Определены патогенетические особенности IgA-нефропатии и ФСГС, позволившие выделить функциональные группы белков-маркеров, отражающих пути возникновения и прогрессирования гло-мерулонефрита. К этим группам, в частности, относятся регуляторы сосудистого тонуса и активности свертывающей и противосвертыва-ющей систем крови, сократительные белки нефротелия, регуляторы клеточного роста, реакций протеолиза, процессинга нейрогормональ-ных факторов, а также белки-участники иммунновоспалительных процессов.
5. Разработаны алгоритмы оценки белковых маркеров в качестве альтернативы повторной или неинформативной нефробиопсии, позволившие расширить возможности неинвазивной диагностики ТИФ при IgA-нефропатии и ФСГС.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. При неуточненной морфологической форме хронического гломерулонефрита, невозможности выполнения нефробиопсии рекомендовать определение в моче белковых маркеров ТИФ: цистатина В и/или белка, связывающего инсулиноподобный фактор роста - 3. Их ранее выявление позволит своевременно начать нефропротективную терапию.
2. При уточненной морфологической форме нефрита, в часности IgA-нефропатии, целесообразно определять в моче а-цепь коллагена и гепаран-сульфат, используя данные показатели для мониторинга развития ТИФ в процессе ведения пациента.
3. При развитии ФСГС целесообразно определять в моче тимо-зин-(3 4, ТФР р, сосудистый белок клеточной адгезии и белок хемоат-тракции моноцитов 1 для мониторинга формирования ТИФ в процессе лечения больного.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Гасанов М.З., Батюшин М.М., Терентьев В.П., Садовничая Н.А. Особенности протеомиого зеркала мочи пациентов с гломеру-лонефропатиями различного генеза. - // Кубанский научный медицинский вестник. - 2012. - № 4. - С. 37-42.
2. Гасанов М.З., Батюшин М.М., Терентьев В.П., Садовничая Н.А. Протеомный анализ мочи пациентов с хроническим гломеру-лонефритом. - // Клиническая нефрология. - 2012. - № 5-6. - С. 28-32.
3. Gasanov M.Z., Batyushin M.M., Sadovnichaya N.A., Pasechnik D.G. -// Proteomic urinalysis in nephrology. From researches to differential diagnostics. Abstracts of 7th bilateral German-Russian symposium «Improving Research for a Common Future». - Cologne, Germany. - 2012. -P. 35.
4. Садовничая H.A., Батюшин M.M. Выявление маркеров тубуло-интерстициального фиброза при хронических гломерулонефритах с помощью масс-спектрометрии. — // III съезд терапевтов Южного федерального округа: Сб. материалов. - Ростов-на-Дону. - 2013. — С. 82-83.
5. Гасанов М.З., Батюшин М.М., Терентьев В.П., Садовничая H.A. Протеомное исследование мочи у пациентов с гломерулоне-фритом и раком почки. - // Нефрология. - 2013. - № 5. - С. 75-82.
6. Садовничая H.A., Батюшин М.М., Сарвилина И.В., Пасечник Д.Г. Маркеры тубуло-интерстициального фиброза при хроническом гломерулонефрите. - // Сборник стетей III конгресса врачей первичного звена здравоохранения Юга России, VIII конференции врачей общей практики (семейных врачей) Юга России. - Ростов-на-Дону. - 2013. - С. 179-181.
7. Броновицкая H.A., Батюшин М.М. Протеомное зеркало мочи у пациентов с тубуло-интерстициальным фиброзом при IgA-нефропатии и ФСГС. - // Материалы IX научно-практической конференции молодых ученых с международным участием «Завадские чтения». - Ростов-на-Дону. - 2014. - С. 39-42.
8. Гасанов М.З., Броновицкая H.A., Батюшин М.М., Терентьев В.П. Особенности протемоного спектра мочи пациентов с хроническим гломерулонефритом. - // Материалы IX научно-практической конференции молодых ученых с международным участием «Завадские чтения». - Ростов-на-Дону. - 2014. - С. 56-60.
9. Броновицкая H.A., Батюшин М.М., Пасечник Д.Г., Сарвилина И.В. Выявление тубуло-интерстициального фиброза при IgA-нефропатии и фокально-сегментарном гломерулосклерозе путем масс-спектрометрии мочи. - // Научные труды I научно-практической конференции молодых ученых с международным участием, посвященной проблемам внутренней патологии «Воро-бьёвские чтения». - Ростов-на-Дону. - 2014. - С. 31-33.
10. Гасанов М.З., Броновицкая H.A., Батюшин М.М., Терентьев В.П. Использование масс-спектрометрии в качестве перспективного метода неинвазивной диагностики хронических гломерулонефритов. -// Научные труды I научно-практической конференции молодых ученых с международным участием, посвященной проблемам внутренней патологии «Воробьёвские чтения». - Ростов"-на-Дону. -2014.-С. 60-62.
11. Гасанов М.З., Броновицкая H.A., Батюшин М.М., Терентьев В.П. Протеомная нефрология в РостГМУ. Реалии и перспективы. - // Научные труды I научно-практической конференции молодых ученых с международным участием, посвященной проблемам внутренней патологии «Воробьёвские чтения». - Ростов-на-Дону. -2014.-С. 62-63.
12.Батюшин М.М., Броновицкая H.A., Гасанов М.З., Сарвилина И.В. Протеомный спектр мочи при нефропатиях различного генеза. - // Клиническая нефрология. - 2014. - №1. - 52-54.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АОС - антиоксидантная система
АПФ - антиотензин превращающий фермент
БСИФР-3 - белок, связывающий инсулиноподобный фактор роста 3
БСИФР-1 - белок, связывающий инсулиноподобный фактор роста 1
ИЛ-1 р - интерлейкин-1 р
МППТ-1 - молекула 1 поражения почечной ткани
мРНК - матричная рибонуклеииновая кислота
МСР-1 - белок хемоаттракции 1 моноцитов
ПАИ-1 - ингибитор активатора плазминогена I типа
РППКК - рецептор-переносчик потенциального катионного канала
СБКА - сосудистый белок клеточной адгезии
СКФ - скорость клубочковой фильтрации
СРО - свободнорадикальное окисление
ТЕМ - тубулярная базальная мембрана
ТИФ - тубуло-интерстициальный фиброз
ТФР р - трансформирующий фактор роста Р
ТцФР - тромбоцитарный фактор роста
ПРРКК - переходный рецепторный потенциал канала катиона
УЗИ - ультразвуковое исследование
ФНО-а - фактор некроза опухоли-а
ФСГС - фокально-сегментарный гломерулосклероз
ХБП - хроническая болезнь почек
ХПН - хроническая почечная недостаточность
ЭМТ - эпителиально-мезенхимальная трансормация
ЭФР - эпителиальный фактор роста
ЭФР - эпидермальный фактор роста
ЭЦМ - экстрацеллюлярный матрикс
ЯАПК - ядерный антиген пролиферации клеток
а-ГМА - а-гладкомышечный актин
Подписано в печать 29.04.2014 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Объем 1,0 печ. л. Тираж 100. Заказ № 7953.
Отпечатано в типографии ООО «Диапазон-Плюс». 344011, г. Ростов-на-Дону, пер. Островского, 124
Текст научной работы по медицине, диссертация 2014 года, Броновицкая, Наталья Александровна
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской
Федерации
04201460373
На правах рукописи
Броновицкая Наталья Александровна
КЛИННКО-ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ НОВЫХ МАРКЕРОВ ТУБУЛО-ИНТЕРСТИЦИАЛЬНОГО ФИБРОЗА ПРИ ША-НЕФРОПАТИИ И ФОКАЛЬНО-СЕГМЕНТАРНОМ ГЛОМЕРУЛОСКЛЕРОЗЕ
14.01.04 — внутренние болезни
Диссертация на соискание учёной степени кандидата медицинских наук
Научный руководитель — профессор, д.м.н. Батюшин М.М.
Ростов-на-Дону 2014
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Современные представления о патогенезе и 10
прогностическом значении тубуло-интерстициального фиброза в
течении хронических гломеурлонефритов (обзор литературы)
1.1. Вступление 10
1.2. Клинико-морфологические аспекты патогенеза тубуло- 12 интерстициального фиброза при гломерулопатиях
1.3. Возможности масс-спектрометрии в нефрологии 19 ГЛАВА 2. Материалы и методы клинического исследования 22
2.1. Дизайн исследования 22
2.2. Клиническая характеристика групп 24
2.3. Методы исследования 28 ГЛАВА 3. Клинико-морфологические особенности и протеомный 37 паттерн мочи при ^А-нефропатии и фокально-сегментарном гломерулосклерозе
3.1. Особенности клинико-мофологической картины и 37 молекулярного профиля мочи при ^А-нефропатии и фокально-сегментарного гломерулосклерозе
3.2. Белки молекулярного профиля мочи у пациентов с 45 фокально-сегментарным гломерулосклерозом и ^А-нефропатией и их роль в патогенезе нефрита
ГЛАВА 4. Выделение белков-маркеров воспаления тубуло- 55 интерстициальной ткани при 1§А-нефропатии и фокально-сегментарного гломерулосклерозе
4.1. Особенности клинико-морфологической картины при 55 тубуло-интерстициальном фиброзе у пациентов с ^А-нефропатией и фокально-сегментарным гломерулосклероозом
4.2. Особенности молекулярного профиля мочи при тубуло- 58 интерстициальной фиброзе у пациентов с ^А-нефропатией и
фокально-сегментарным гломерулосклероозом
4.3. Анализ молекулярных биомаркеров тубуло- 63 интерстициального фиброза у пациентов с фокальным сегментарным гломерулосклерозом и ^А-нефропатией
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119
ВЫВОДЫ 131
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 132
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 133
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ 13 5
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Диагностика и лечение хронического гломерулонефрита является актуальной задачей современной терапевтической клиники. Согласно регистру ERA-EDTA хронический гломерулонефрит в 14% случаев становится причиной хронической почечной недостаточности (ХПН) в странах Европы (K/DOQI clinical practice guidelines for chronic kidney disease, 2012). Из всех гломерулярных заболеваний почек на долю хронического гломерулонефрита приходится 10-15%. Причем у большинства пациентов (в 80 % случаев) наблюдается малосимптомное начало заболевания, диагностируемое в ходе исследования мочевого осадка (Шилов, Е.М., 2010). По данным Всемирной организации здравоохранения из 30-35 млн. лиц, ежегодно умирающих от всех хронических заболеваний, 1 млн. погибает от патологии почек и мочевых путей (Батюшин, М.М. и соавт., 2009)
На протяжении последних десятилетий накоплено большое количество научных трудов по модернизации диагностических и лечебных технологий, основанных на новых оригинальных представлениях о патогенезе хронического гломерулонефрита. Этому способствовали геномные, постгеномные исследования иммунных процессов, изучение ультраструктурных клеточных изменений, тканевого и органного ремоделирования при хроническом гломерулонефрите (Мухин, H.A. и соавт., 2011; Kawasaki, Y. et al., 2011; Bowling, C.B. et al., 2012). Исследования молекулярных механизмов развития хронического гломерулонефрита связаны с открытиями в области генома и протеома человека, освоением новых технологий, позволяющих выявлять биомаркеры патогенеза болезни.
Одним из наиболее важных факторов риска развития ХПН при нефропатии в целом и хроническом гломерулонефрите в частности является
4
тубуло-интерстициальный фиброз (ТИФ), выявление которого маркирует ремоделирование почечной паренхимы (Kassianos, A.J. et al., 2013; Norman, J.T. et al., 2013; Yang, J. et al., 2013).
Для выявления ТИФ при гломерулопатиях в единственным методом является пункционная нефробиопсия с последующим гистологическим исследованием. Вместе с тем в последние годы в нефрологии начинают применяться методы постгеномных исследований, направленные на поиск коррелятивных связей выявляемых маркеров и патологических изменений, обнаруживаемых при гистологическом исследовании биоптата. Целью этих исследований вяется поиск неинвазивных методов оценки состояния почечной паренхимы. В частности белковые маркеры-кандидаты были определены в исследованиях Гасанова, М.З. с соавт., Gonzalez, J. с соавт. (Гасанов, М.З. и соавт., 2012; Gonzalez, J. et al., 2013). Определение таких маркёров в дальнейшем позволит если не отказаться от нефробиопсии полностью, то по крайней мере быть ее альтернативой в случае невозможности ее проведения, а также при мониторинге риска развития почечных повреждений в процессе лечения пациента. В настоящее время масс-спектрометрия считается наиболее востребованным и чувствительным методом анализа органических молекул (Писарев, Д.И. и соавт., 2012), который позволяет выявлять белки, участвующие в процессах воспаления, фиброза, ремоделирования, межклеточного взаимодействия. Применение масс-спектрометрии при изучении протеомного паттерна разных форм хронических гломерулонефритов и патологических изменений в нефробиоптате поможет сформировать представление о маркёрах-кандидатах, определение которых в дальнейшем позволит верифицировать не только форму нефрита, но и особенности гломерулярного и тубулоинтерстициального повреждения, расширив возможности неинвазивной диагностики.
Цель работы
Поиск неинвазивных маркеров тубуло-интерстициального фиброза в моче при ^А-нефропатии и фокально-сегментарном гломерулосклерозе (ФСГС) с помощью масс-спектрометрии белков и определение их диагностического и клинико-патогенетического значения.
Задачи исследования
1. Выявить особенности белкового спектра мочи в зависимости от клинических проявлений, а также стадии хронической болезни почек при хроническом гломерулонефрите в целом и в группах IgA-нeфpoпaтии и ФСГС.
2. Установить зависимость между показателями протеомного паттерна и признаками ТИФ при ^А-нефропатии и ФСГС, определить чувствительность и специфичность этих маркеров для каждой группы гломерулонефрита.
3. Оценить возможную патогенетическую роль выявленных белков в развитии ТИФ при ^А-нефропатии и ФСГС, выделить функциональные группы белков, отражающих пути возникновения и прогрессирования хронического гломерулонефрита.
4. Разработать оригинальные подходы к прогнозированию риска развития ТИФ, а также прогрессирования ^А-нефропатии и ФСГС с использованием выявленных протеомных маркеров.
Научная новизна и практическая значимость исследования
В ходе протеомного анализа были выделены функциональные группы белков, составивших молекулярные профили мочи у пациентов с хроническим гломерулонефритом, которые отражают универсальные пути его развития и прогрессирования. Впервые выделен белковый спектр мочи, характеризующий развитие ТИФ при хроническом гломерулонефрите (при
^А-нефропатии выявляются а-цепь коллагена и гепаран-сульфат, при ФСГС - тимозин-бета 4, трансформирующий фактор роста (3 (ТФР (3), сосудистый белок клеточной адгезии (СБКА), белок хемоаттракции моноцитов 1), оценена степень участия каждого белка в патогенезе патологического процесса. Впервые разработаны пути неинвазивной диагностики тубуло-интерстициального фиброза у больных с ^А-нефропатией и ФСГС. С помощью масс-спектрометрии выделены белки, маркирующие прогрессирование хронической болезни почек (ХБП).
Основываясь на полученных данных, были усовершенствованы подходы к прогнозированию и профилактике развития ТИФ при хроническом гломерулонефрите, включающие в себя регистрацию новых маркеров-кандидатов. Эти подходы рекомендуется применять в качестве альтернативы повторной нефробиопсии, а также при невозможности ее выполнения или необходимости мониторинга прогрессирования почечного повреждения.
Внедрение результатов работы
Результаты исследования внедрены в учебный процесс на кафедрах терапевтического профиля ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России, вошли в материалы для чтения лекций врачам-терапевтам на кафедрах ФПК и 1111С, внедрены в работу нефрологического отделения клиники ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России.
По результатам проведенного исследования оформлены две заявки на изобретение, по которым получен положительный результат формальной экспертизы: «Способ неинвазивной диагностики тубуло-интерстициального фиброза при ^А-нефропатии» № 2014103610/15 (005665) от 19.02.2014г и «Способ неинвазивной диагностики тубуло-интерстициального фиброза при фокально-сегментарном гломерулосклерозе» № 2014105030 (008048) от 25.02.2014г.
Апробация результатов исследования
Основные положения диссертации обсуждены на совместном заседании кафедры внутренних болезней с основами физиотерапии № 1 и научно-координационного совета «Научно-организационные основы профилактики, диагностики и лечения основных заболеваний внутренних органов» ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России (протокол № 12 от 21.03.2014). Материалы диссертации представлены на III Съезде терапевтов Южного федерального округа (Ростов-на-Дону, 2013), III Конгрессе врачей первичного звена здравоохранения Юга России / VIII Конференции врачей общей практики (семейных врачей) Юга России (Ростов-на-Дону, 2013), Южно-региональной научно-практической конференции «Инфекции и воспаление в урологии и нефрологии» (Ростов-на-Дону, 2013), на заседании Ростовского областного общества нефрологов (Ростов-на-Дону, 2013), I научно-практической конференции молодых ученых с международным участием «Воробьёвские чтения» (Ростов-на-Дону, 2014), IX научно-практической конференции молодых ученых с международным участием «Завадские чтения» (Ростов-на-Дону, 2014).
Объем и структура работы
Диссертация изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, иллюстрирована 56 рисунками. Состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, собственных результатов, состоящих из 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы. Указатель литературы включает в себя 156 работ, из них 20 отечественных и 136 зарубежных авторов.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Из протеомного паттерна мочи выделены белки-маркеры морфологической формы хронического гломерулонефрита, а также белки, ассоциирующиеся с клиническими проявлениями болезни (с нефритическим или нефротическим синдромами).
2. На разных стадиях ХБП в моче изменяется экспрессия определенных белков, которые могут служить потенциальными маркерами прогнозирования скорости потери функции почек. При ЗА высок уровень выявления аннексина АЗ, ЗБ - а-цепи фибриногена и 4 стадиях ХБП - а-цепи фибриногена, а-1-антитрипсина, СБКА, молекулы поражения почечной ткани 1.
3. Каждой группе нефрита соответсвуют специфичные белки-маркеры ТИФ, специфичность которых позволяет использовать их в качестве потенциальных маркеров формирования ТИФ при данной патологии. Белками-маркерами ТИФ при ^А-нефропатии являются а-цепь коллагена и гепаран-сульфат, при ФСГС - тимозин-бета 4, ТФР (3, СБКА, белок хемоаттракции моноцитов 1.
4. Были выделены функциональные группы белков, составивших молекулярные профили мочи у пациентов с хроническим гломерулонефритом, которые отражают универсальные пути ее возникновения и прогрессирования. Разработаны пути неинвазивной диагностики тубуло-интерстициального фиброза у больных с ^А-нефропатией и фокально-сегментарным гломерулосклерозом, позволяющие оптимизировать и персонифицировать лечебно-диагностический комплекс мероприятий.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных
работ, в том числе 4 журнальные статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПАТОГЕНЕЗЕ И КЛИНИЧЕСКОМ ЗНАЧЕНИИ ТУБУЛО-ИНТЕРСТИЦИАЛЬНОГО ФИБРОЗА В ТЕЧЕНИИ ХРОНИЧЕСКИХ ГЛОМЕУРЛОНЕФРИТОВ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1. ВСТУПЛЕНИЕ
До недавнего времени считалось, что хронический гломерулонефрит представляет собой генетически обусловленное иммунно-опосредованное воспаление (главным образом иммунокомплексное) с исходным поражением клубочков и механизмы прогрессирования носят исключительно иммунный характер (Волгина, Г.В., 2000; Wehrmann, М. et al., 1990).
Однако результаты последних экспериментальных и клинических научных исследований, проводимых на рубеже XXI столетия различных морфологических форм хронического гломерулонефрита привели к существенным изменениям представлений о патофизиологии почек и патогенезе нефрита. Так, стало известно, что в развитии необратимых изменений почечной ткани (нефросклероза), ассоциированных с хроническим почечным повреждением, комплекс гемодинамических (гиперфильтрация, системная артериальная гипертензия) и метаболических (дислипидемия, протеинурия, гиперурикемия, гипергомоцистеинемия и др.) факторов играет не меньшую роль, чем воздействие иммунных комплексов, клеток воспаления или синтезируемых ими медиаторов (Изотова, А.Б. и соавт, 2001; Смирнов, А.В. и соавт., 2005; Kim, M.G. et al., 2013).
Так же при помощи многофакторного анализа было показано, что наиболее значимыми факторами неблагоприятного прогноза у пациентов с различными формами гломерулонефрита являются тубулоинтерстициальные изменения (Крупнова, М.Ю. и соавт., 2013; Nabrdalik, К. et al., 2013; Stone,
J.H.,2013).
В последние годы было установлено, что снижение почечной функции возможно и при достаточной перфузии в клубочках, когда часть их поверхности сохраняет фильтрационную способность или когда гипертрофия остаточных нефронов компенсирует снижение скорости клубочковой фильтрации, что в первую очередь наблюдается при протеинурических формах прогрессирующих поражений почек с вторичным повреждением канальцев (Пролетов, Я.Ю. и соавт., 2013; Nayak, R., 2013; Das, R., 2014).
Т.о. исследования, направленные на неинвазивную диагностику тубуло-интерстициального фиброза и выяснение механизмов, влияющих на его формирование, отсосятся к числу приоритетных.
1.2. КЛИНИКО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПАТОГЕНЕЗА ТУБУЛО-ИНТЕРСТИЦИАЛЬНОГО ФИБРОЗА ПРИ ГЛОМЕРУЛОПАТИЯХ
В экспериментальных работах N. Marcussen (1990), который применил метод серийного секционного изучения почечной ткани на различных моделях ТИФ, была показана прямая корреляция между снижением скорости клубочковой фильтрации (СКФ) и числом атубулярных клубочков и клубочков, связанных с остатками канальцев (Marcussen, N., 1990; Marcussen, N., 2000).
Так же было показано, что любое повреждение (иммунные комплексы, токсины, гипоксия, механическое воздействие и т.д.) клеток паренхимы почек запускает продукцию ими медиаторов воспаления (провоспалительных цитокинов и факторов роста), которые в свою очередь обеспечивают миграцию мононуклеарных клеток в область повреждения, тем самым формируя воспалительную инфильтрацию (Anders, HJ. et al., 2003). В основном инфильтрат состоит из моноцитов/макрофагов и лимфоцитов, преимущественно Т-лимфоцитов. Макрофаги являются ключевыми клетками в очаге воспаления, принимающими эстафету повреждения через генерацию большого количества кислородных радикалов и липидных медиаторов, которые вызывают локальное повреждение, являясь источником цитокинов и факторов роста: интерлейкина-lß (ИЛ-lß), фактора некроза опухоли-а (ФНО-а), трансформирующего фактора роста-ß (ТФР-ß), фактора роста фибробластов (ФРФ), эпителиального фактора роста (ЭФР) и тромбоцитарного фактора роста (ТцФР) (Галишон, П. и соавт., 2013; Eddy, A.A., 2004). Одну из главных ролей наравне с макрофагами и моноцитами в процессе формирования ТИФ играют тубулярные эпителиальные клетки, которые подвергаются воздействию первичных (гипоксия) или вторичных повреждающих факторов, происходящих в том числе из гломерулярного
ультрафильтрата (факторы протеинурии, компоненты активированного комплемента, хемокины и цитокины, высвобождающиеся из клеток воспаления в клубочках, липиды) (Strutz F. et al., 2003). Наиболее значимым из них является высокая протеинурия, которая часто сопровождает первичные гломерулярные заболевания. В настоящее время наиболее признанной среди различных гипотез о нефротоксических эффектах протеинурии является гипотеза, согласно которой вызванное компонентами протеинурии экстрагломерулярное повреждение, которое заканчивается ТИФ, реализуется через интерстициальное воспаление (Наточин, Ю.В., 2012; Чеботарева, Н.В. с соавт., 2013). И, несмотря на то, что не все клеточно-молекулярные механизмы его развития понятны, имеется достаточное количество экспериме