Диабетическая нефропатия (ДН) – одно из наиболее частых, тяжелых и прогностически неблагоприятных осложнений сахарного диабета (СД). В последние годы ДН заняла лидирующие позиции среди причин хронической болезни почек в индустриально развитых странах [1]. Неудовлетворительные результаты лечения ДН во многом связаны с длительным бессимптомным течением, сложностью и недостаточной изученностью ее патогенеза.

Долгое время ДН рассматривали как невоспалительное и неиммунное поражение почек и лишь в последние годы стала обсуждаться роль воспаления в развитии этого осложнения. Показано, что при СД в почках развивается хроническое воспаление низкой интенсивности (англ. термин “low grade inflammation”). В основе этого варианта воспаления лежат сложные нарушения кооперации между клетками клубочков и канальцев и мигрирующими в почки мононуклеарами (прежде всего моноцитами/макрофагами). По-видимому, воспалительные реакции при ДН являются вторичными по отношению к гипергликемии и нарушениям метаболизма. Тем не менее они могут вносить свой вклад в развитие диабетического нефросклероза [2].

Процесс миграции мононуклеарных клеток и реализация их активности в почках осуществляются в тесном взаимодействии с клетками клубочков и канальцев, а также с внеклеточным матриксом. Важнейшую роль в этих процессах играют цитокины [3], которых в настоящее время известно несколько десятков, причем все они существенно различаются по структуре и физио­логическим свойствам. По эффектам в развитии воспаления цитокины делятся на провоспалительные, обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа, и противовоспалительные, ограничивающие развитие воспаления. К первой группе относятся, в частности, интерлейкины (IL)-1, -6, -18, фактор некроза опухолей-альфа (TNF-α: tumor necrosis factor α), интерферон-γ и хемокины, ко второй – IL-4 и IL-10 [4].

В последние годы накоплены данные об участии цитокинов в развитии ДН, в связи с чем предпринимаются попытки использовать их в качестве диагностических и прогностических маркеров и потенциальных мишеней для нефропротекции. Обобщение этих данных стало целью нашего обзора. Поиск источников осуществлен по ключевым словам в базах данных Pubmed/Medline и eLibrary за 1990–2010 гг.

Хроническое воспаление при ДН

Морфологически хроническое воспаление в почках при СД проявляется мононуклеарной инфильтрацией клубочков и интерстиция. Увеличение числа мононуклеаров в клубочках [5–7] и интерстиции почек [5, 8] обнаружено у животных с экспериментальным СД. Чаще всего исследователи наблюдали аккумуляцию моноцитов и макрофагов, реже – Т-лимфоцитов. Макрофагальная инфильтрация зафиксирована и у пациентов с СД. Наибольшее количество макрофагов в клубочках выявлено у больных с умеренным гломерулосклерозом [9]. У больных с выраженной ДН обнаружена макрофагальная инфильтрация интерстиция [10]. По нашим данным, увеличение числа моноцитов/макрофагов в интерстиции почек у больных СД 1 типа (СД1) наблюдается уже на микроальбуминурической стадии нефропатии; инфильтрация клубочков на этой стадии еще отсутствует [11]. По данным D. Nguyen и соавт. (2010), количество макрофагов в интерстиции почек у пациентов с ДН коррелирует с клиренсом креатинина, протеинурией и выраженностью интерстициального фиброза [12].

Развитие нефропатии у больных СД сопровождается повышением концентрации воспалительных маркеров в крови, что косвенно подтверждает роль воспаления в формировании ДН. В частности, установлена взаимосвязь между альбуминурией и концентрацией С-реактивного белка [13–15], фибриногена [13], сывороточного амилоидного пептида А [13, 14], молекул межклеточной адгезии ICAM-1 [16], Е-селектина [17]. В европейском исследовании осложнений диабета (EURODIAB Prospective Complications Study) маркеры воспаления: С-реактивный белок, TNF-α и IL-6, показали сильную и не зависимую от других факторов риска взаимосвязь с альбуминурией при СД1 [18].

ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫЕ ЦИТОКИНЫ В ПАТОГЕНЕЗЕ ДН

Развитие лейкоцитарной инфильтрации в ходе воспаления регулируется хемотаксическими цитокинами или хемокинами. Наиболее известный из них – моноцитарный хемоаттрактантный белок (МСР-1: monocyte chemoattractant protein-1), входящий в подсемейство CC-хемокинов. Установлено, что синтезировать МСР-1 способны клетки клубочков, в частности мезангиоциты [19–21], а также эпителиоциты канальцев [22]. Клетками-мишенями МСР-1 помимо моноцитов являются Т-клетки памяти, базофилы, NK-клетки, гемопоэтические предшественники [4].

Как показали эксперименты, экспрессия МСР-1 в почках при СД повышена [5, 6, 23–25]. По некоторым данным, это повышение наиболее заметно в канальцах [5]. У больных с выраженной ДН MCP-1-позитивные клетки обнаружены в интерстиции [10]. Высокий уровень глюкозы стимулирует экспрессию МСР-1 в мезангиальных клетках [20, 26]. Влияние глюкозы усугубляют ранние [20] и поздние [19] продукты гликирования, а также внутриклубочковая гипертензия [21]. Липопротеиды низкой плотности также стимулируют продукцию МСР-1 в мезангиоцитах. Это привлекает в мезангий моноциты, которые захватывают большое количество липопротеидов и превращаются в “пенистые” клетки [27]. Моноциты и макрофаги также способны вырабатывать МСР-1. Изменения продукции МСР-1 этими клетками в “диабетических” почках не изучены, однако известно, что мононуклеары периферической крови больных СД продуцируют большее количество МСР-1, чем клетки здоровых людей [28].

Функциональная роль МСР-1 не ограничивается привлечением макрофагов. Показано, что МСР-1 стимулирует продукцию молекул адгезии ICAM-1 и IL-6 клетками эпителия канальцев. Таким образом, МСР-1 индуцирует воспалительный ответ канальцевых клеток и может играть важную роль в развитии тубулоинтерстициального склероза [22]. У больных с ДН в подоцитах повышена экспрессия рецептора 2 СС хемокинов (CCR2), через который действует МСР-1. Показано, что МСР-1 снижает экспрессию белков щелевой диафрагмы подоцитов – нефрина и синаптоподина [29]. Под действием MCP-1 происходит перестройка актинового цитоскелета подоцитов и увеличивается проницаемость почечного фильтра для белка [30]. В мезангиоцитах МСР-1 стимулирует синтез мощного фиброгена – трансформирующего фактора роста β (TGF-β: transforming growth factor β), а также фибронектина [31]. В свою очередь блокада CCR2 уменьшает стимулирующий эффект на синтез компонентов внеклеточного матрикса [32].

Важную роль в привлечении мононуклеаров играет хемокин RANTES (regulated upon activation, normal T-cell expressed and secreted) – хемоаттрактант, индуцирующий экспрессию лейкоцитарных интегринов, взаимодействующих с ICAM. Cинтез RANTES, как и MCP-1, в канальцах и собирательных трубках у крыс с ДН стимулируется TGF-α [33]. Установлено, что повышение продукции RANTES в канальцах у больных СД 2 типа (СД2) с ДН коррелирует с протеинурией и инфильтрацией интерстиция [34].

Недавно показано, что высокий уровень глюкозы в клетках проксимальных канальцев запускает синтез макрофагального воспалительного белка 3α (MIP3α: macrophage inflammatory protein-3 alpha) – хемокина, привлекающего Т-лимфоциты памяти. Данный эффект глюкозы опосредован через TGF-α [35]. Изменения продукции других хемокинов при ДН не изучены.

После индукции диабета в корковом веществе почек крыс возрастает экспрессия IL-1β [25, 36]. Поскольку данный цитокин индуцирует синтез молекул адгезии (E-cелектина, ICAM-1) и хемокинов (включая МСР-1) в эндотелии [4], повышение его продукции в клубочках может иметь важное значение для миграции мононуклеаров. In vitro показано, что IL-1β оказывает стимулирующее действие на продукцию фибронектина мезан­гиальными клетками [37] и эпителиоцитами канальцев [38]. Еще один механизм профиброгенного действия IL-1β связан с индукцией трансдифференцировки эпителиоцитов клубочков и проксимальных канальцев в миофибробластоподобные клетки, активно продуцирующие коллаген [38].

Показано, что высокий уровень глюкозы запускает синтез TNF-α в мезангиоцитах [26]. Данные экспериментов указывают на повышение продукции TNF-α в почках у животных с СД [26, 36, 39, 40]. TNF-α – цитокин с мощными провоспалительными свойствами. Рост экспрессии TNF-α и IL-6 в почках крыс с СД коррелирует с альбуминурией [36]. Имеются данные, что увеличение уровня TNF-α в интерстициальной жидкости почек и в моче крыс со стрептозотоциновым СД опережает повышение экскреции альбумина с мочой [40].

Таким образом, в условиях гипергликемии в клетках клубочков и канальцев почек возрастает синтез провоспалительных цитокинов. Это способствует привлечению в клубочки и интерстиций моноцитов/макрофагов, а также Т-лимфоцитов, развитию хронического воспаления и фиброза почек.

ЦИТОКИНЫ КАК ВОЗМОЖНЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ И ПРОГНОСТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ ДН

Развитие нефропатии у больных СД сопровождается изменениями концентрации провоспалительных цитокинов в крови и моче. Обнаружено, что больные СД1 с микроальбуминурией имеют более высокое содержание MCP-1 в плазме крови по сравнению со здоровыми лицами и с пациентами с нормоальбуминурией [41]. У больных СД2 возрастание уровня МCP-1 наблюдалось на стадии макроальбуминурии [42]. Как показали наши исследования, мочевая экскреция MCP-1 у больных СД1 повышается даже при нормальной экскреции альбумина с мочой. По мере роста альбуминурии экскреция данного цитокина нарастает. Начиная со стадии микроальбуминурии, у больных СД1 повышается экскреция IL-1β и RANTES. На ранних (допротеинурических) стадиях нефропатии экскреция указанных цитокинов коррелирует с толщиной базальных мембран клубочков и канальцев почек. Наиболее высокий уровень экскреции цитокинов обнаруживается у больных ДН с протеинурией [11]. В настоящее время протеинурия рассматривается как важный фактор ремоделирования тубулоинтерстиция, запускающий синтез цитокинов и факторов роста в эпителиоцитах канальцев и ускоряющий формирование тубулоинтерстициального воспаления и фиброза [43].

В ряде работ выявлена взаимосвязь между повышением уровня IL-6 в крови и альбуминурией [13, 41, 44, 45]. Обнаружена прямая корреляция между толщиной базальной мембраны клубочков и содержанием IL-6 в крови у пациентов с СД2 [13]. Другие исследователи зафиксировали корреляции между мочевой экскрецией IL-6, IL-8 и альбуминурией при СД2 [45]. Имеются данные о положительной корреляции между содержанием в плазме IL-18, CCL2, CXCL8, CXCL9, CXCL10 и альбуминурией у больных СД2 [46].

Установлено, что содержание TNF-α в крови у больных СД1 и СД2 выше при наличии нефропатии [11, 47, 48]. При этом уровень TNF-α прямо коррелирует с альбуминурией [45, 49, 50] и обратно – со скоростью клубочковой фильтрации (СКФ) [50, 51]. Содержание растворимых рецепторов TNF-α (sTNFR1 и sTNFR2) в плазме крови у больных СД2 с микроальбуминурией и протеинурией выше, чем у пациентов с нормальной экскрецией альбумина [52]. Уровень sTNFR2 при этом является предиктором снижения СКФ [53].

Концентрация воспалительных маркеров в моче может быть прогностическим маркером последующего снижения функции почек. В проспективном исследовании развития микроальбуминурии при СД1 (First Joslin Study of the Natural History of Microalbuminuria in Type 1 Diabetes) показано, что мочевая экскреция IL-6, IL-8, МСР-1, интерферон-γ-индуцибельного протеина и макрофагального воспалительного протеина-1Δ выше у тех больных СД1 с нормо- и микроальбуминурией, у которых в дальнейшем снижается функция почек. Риск раннего снижения функции почек у пациентов с увеличенной экскрецией двух или более воспалительных медиаторов оказался повышен в 5 раз [54].

Полиморфные варианты генов провоспалительных цито­кинов могут быть маркерами риска развития ДН в различных популяциях. Аллель А в полиморфном участке 2518 гена MCP-1 оказалась связанной с развитием почечной недостаточности у корейцев с СД2 [55]. Наличие аллеля 28G в гене RANTES ассоциировано с ДН у японцев с СД2 [56]. Генотип 59029A гена хемокинового рецептора CCR5, через который действует RANTES, оказался предиктором ДН при СД2 в разных популяциях [56–58, 62]. Показано, что риск макроальбуминурии у японцев с СД2, имеющих аллель 28G в гене RANTES и аллель 59029A в гене CCR5, повышен в 3 раза по сравнению с больными, не имеющими этих аллелей [56]. Еще одним маркером предрасположенности к ДН может быть вариант 634G/G гена IL-6 [60].

Приведенные данные указывают на тесную связь уровня провоспалительных цитокинов в крови и моче с выраженностью изменений в почках у пациентов с СД. Аллельные варианты генов некоторых цитокинов ассоциированы с развитием диабетического поражения почек. Это позволяет рассматривать цитокины в качестве перспективных диагностических и прогностических маркеров ДН.

ЦИТОКИНЫ КАК ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ МИШЕНИ ДЛЯ НЕФРОПРОТЕКЦИИ

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что блокада синтеза или эффекта провоспалительных цитокинов, вовлеченных в развитие ДН, может снижать темпы развития поражения почек. В частности, у мышей со стрептозотоциновым диабетом развитие нефропатии можно замедлить с помощью нокаутирования гена МСР-1. “Выключение” этого гена препятствует развитию макрофагальной инфильтрации клубочков и интерстиция, а также формированию фиброза почек [5]. Блокада действия хемокинов и задерживает развитие ДН. В частности, антагонист CCR2 у мышей линии db/db уменьшает инсулинорезистентность, альбуминурию и препятствует развитию гломерулосклероза [61]. Антагонист хемокинового рецептора 1 (ССR1) в той же модели СД не оказывает влияния на патологию клубочков и протеинурию, однако уменьшает синтез TGF-α и коллагена в тубулоинтерстиции [62]. Введение с помощью плазмиды супрессора цитокинового сигнала 1 (SOCS-1) тормозит синтез TGF-α и МСР-1 в почках у мышей со стрептозотоциновым СД [63].

Имеются данные, что синтез провоспалительных цитокинов в почках при ДН можно уменьшить с помощью сахароснижаю щих препаратов, антагонистов ренин-ангиотензиновой системы и гиполипидемических средств. Показано, что интенсивная инсулинотерапия снижает мочевую экскрецию МСР-1 у больных СД2 с микроальбуминурией [64]. Агонист PPAR-γ росиглитазон у крыс со стрептозотоциновым СД уменьшает синтез в почках и экскрецию c мочой MCP-1 [65].

У животных с экспериментальным диабетом антагонист рецепторов ангиотензина II валсартан снижает продукцию MCP-1 и макрофагальную инфильтрацию в почках [5]. Уменьшение экспрессии IL-1β, IL-6 и TNF-α в почках у крыс с экспериментальным СД зафиксировано при применении эналаприла [36]; экспрессия TNF-α была менее выраженной на фоне валсартана [66]. Уменьшение мочевой экскреции MCP-1 у больных СД2 с микро- и макроальбуминурией зафиксировано при лечении лизиноприлом [19]. Описано снижение экскреции MCP-1 и IL-6 и повышение экскреции IL-10 у больных СД2 с ДН при назначении антагонистов рецепторов ангиотензина II [67]. Таким образом, в реализации нефропротективных эффектов ингибиторов ренин-ангиотензиновой системы, доказанных в многочисленных исследованиях, могут иметь значение их противовоспалительные свойства.

По экспериментальным данным, ингибитор ГМГ-КоА-редуктазы церивастатин уменьшает гиперэкспрессию МСР-1 и TGF-α в почках при СД, что сочетается с уменьшением мак­рофагальной инфильтрации и экспансии мезангия. Описанные эффекты не связаны с липид-снижающим действием и отно­сятся к числу т. н. плейотропных эффектов [26]. Уменьшать мочевую экскрецию MCP-1 у больных СД2 с дислипидемией способен колестимид – секвестрант желчных кислот нового поколения [68].

Таким образом, изучение влияния лекарственных средств на продукцию цитокинов позволяет уточнить механизм нефропротективного действия препаратов, уже используемых в клинике, а также наметить принципиально новые подходы к лечению ДН.

Заключение

Представленные данные свидетельствуют о важной роли провоспалительных цитокинов в развитии хронического воспаления и почечного фиброза при ДН. Продукция цитокинов в “диабетических” почках возрастает на ранних стадиях нефропатии и усиливается по мере ее прогрессирования. Повышение уровня провоспалительных цитокинов в крови и моче у больных с СД взаимосвязано с выраженностью структурных и функциональных изменений в почках. Это определяет перспективы для использования цитокинов в качестве диагностических и прогностических маркеров ДН. Вместе с тем цитокины можно рассматривать как потенциальные мишени для нефропротекции. В экспериментах нейтрализация некоторых цитокинов (в частности, MCP-1) замедляет темпы развития ДН. Изучение патогенетической, диагностической и терапевтической значимости цитокинов при диабетическом поражении почек – перспективная область для дальнейших исследований.

Работа выполнена в рамках научного проекта, поддержанного грантом Президента Российской Федерации по государственной поддержке молодых российских ученых – докторов наук (грант МД-5725.2010.7).