Цистатин С и NGAL - маркеры преклинической ренальной дисфункции и субклинического острого повреждения почек

Преклиническое заболевание почек и субклиническое острое повреждение почек (ОПП) - это новые термины, сформулированные в 2006 [1] и 2011  гг.

соответственно [2]. Они появились, когда было обнаружено, что у лиц с нормальными (согласно уровню креатинина) гломерулярными функциями цистатин С выявляет пациентов с высоким риском развития хронической болезни почек (ХБП) и последующим развитием сердечно-сосудистых осложнений, а NGAL среди лиц с нормальным уровнем креатинина выявляет пациентов с высоким риском скорого развития ОПП. Эти новые факты сильно изменили понимание механизмов развития хронических и острых ренальных патологий и открыли новые возможности для их ранней диагностики и превентивной терапии.

Сначала коротко о цистатине С и NGAL.

Цистатин С - это белок с молекулярной массой 13 260 Да, относящийся к семейству ингибиторов цистеиновых протеиназ. Он необходим для регуляции нормальных физиологических процессов путем ингибирования активностей протеиназ, которые и являются мишенями его действия. Многочисленные исследования показали, что цистатин С: 1) с постоянной скоростью синтезируется всеми клетками, содержащими ядра, и поступает в кровь;

2) пол­ностью (100%) фильтруется в клубочках;

3) полностью (100%) метаболизируется в проксимальных канальцах и ими не секретируется [3-6].

Таким образом, сывороточные уровни s-циста­тина С (s - serum) обусловлены:

1) постоянной скоростью его синтеза, практически не зависящей от возраста, пола, массы тела;

2) постоянной скоростью его выведения из организма, которая зависит:

а) преимущественно от ренальных функций;

б) от наличия ренальной патологии, ухудшающей ренальные функции.

Чем тяжелее ренальная патология, тем хуже цистатин С фильтруется в почках и выше его уровень в крови. Однократное измерение уровня цистатина С в крови позволяет с помощью специальных формул рассчитывать значения скорости клубочковой фильтрации (СКФ) [3-6].

Многократно показано, что цистатин С - более чувствительный маркер ренальной функции, чем креатинин, особенно в случаях умеренного снижения СКФ, происходящего в так называемой слепой зоне креатинина (creatinine blind area) в диапазоне от 90 до 60 мл/мин/1,73 м². В этом диапазоне пропорциональности между креатинином и истинными значениями СКФ, определяемыми по экзогенному маркеру, нет. Метаанализ, обобщающий данные 46 статей и 8 отчетов, содержащих результаты наблюдений около 4500 пациентов и лиц контрольных групп, показал, что цистатин С дает более точное приближение к реальным значениям СКФ, чем креатинин. Так, коэффициент корреляции концентрации цистатина С с реально измеренными значениями СКФ составлял 0,92 против 0,74 для креатинина. Значения AUC ROC для цистатина С составляли 0,93 против 0,84 для креатинина [7].

В итоге однократное измерение s-цистатина С позволяет рассчитывать СКФ согласно разработанным формулам, наиболее применяемая из которых формула Хоука (Hoek):

СКФ (мл/мин/1,73 м²) = 80,35/цистатин С (мг/л) – 4,32 [8].

В целом маркер СКФ s-цистатин С значительно превосходит s-креатинин и клиренс креатинина, так как способен:

- диагностировать самые ранние изменения СКФ (гиперфильтрацию при гипертензии и диабетической нефропатии и ранние стадии гипофильтрации);

- отслеживать быстрые изменения СКФ при развитии ОПП;

- точно оценивать ренальные функции у педиатрических и гериатрических пациентов;

- прогнозировать сердечно-сосудистые и другие осложнения ренальной дисфункции [3-6].

Референтные уровни s-цистатина С (мг/л): мужчины - 0,50-0,96; женщины - 0,57-0,96; дети до 1 мес - 1,37-1,89; дети от 1 до 12 мес - 0,73-1,17; дети после 1 года - 0,51-0,95 [6].

Цистатин С в моче - маркер тубулярной дисфункции. Полагалось, что в значимых количествах u-цистатин С в моче (u - urinary) обнаруживаться не должен. В дальнейшем было установлено, что при нарушении тубулярной функции концентрации u-цистатина С могут возрастать до 200 раз, особенно при развитии ОПП.

Согласно многочисленным исследованиям, повышенный уровень u-цистатина С является маркером нарушения эффективности реабсорбции в проксимальных канальцах. Референтные уровни цистатина С в моче (мг/л): в норме - 0,096±0,044; при тубулярных заболеваниях - 4,31±3,85; при гломерулярных заболеваниях - 0,106±0,133; при этом верхний референтный предел для u-цистатина С не зависит от пола и возраста [3-6].

Этот новый термин появился, когда были опубликованы результаты наблюдения в течение 9,3 года 3659 пожилых лиц, исходно не имевших выявленных заболеваний почек и имевших исходную СКФкр (рассчитываемую по креатинину) ≥60 мл/мин/1,73 м².

При этом среднее значение СКФкр составляло

83 мл/мин/1,73 м², а средняя концентрация s-циста­тина С - 1,0 мг/л, что ниже верхнего предела его нормы (>1 мг/л). Результаты показали, что у лиц, исходно не имевших ренальной дисфункции и имевших СКФкр ≥60 мл/мин/1,73 м², повышение цистатина С на одно значение, соответствующее стандартному отклонению (SD = 0,18 мг/л), имело сильную связь:

- с риском общей смертности, отношение рисков (ОР) 1,33 (1,25-1,4);

- с сердечно-сосудистой смертностью, ОР 1,42 (1,30-1,54);

- с не сердечно-сосудистой смертностью, ОР 1,26 (1,17-1,36);

- со случаями сердечной недостаточности, ОР 1,28 (1,17-1,40);

- с риском инсульта, ОР 1,22 (1,08-1,38);

- с риском инфаркта миокарда, ОР 1,20 (1,06-1,36).

Что принципиально, повышенные уровни креатина такими предиктивными характеристиками не обладали и предсказывали только сердечно-сосудистую смерть.

Таким образом, преклиническое заболевание почек характеризует лиц:

- без клинических заболеваний почек;

- со СКФкр ≥60 мл/мин/1,73 м²;

- с повышенным уровнем s-цистатина С ≥1,0 мг/л.

Именно "у таких лиц s-цистатин С выявляет "преклиническую" стадию болезни почек, которая сывороточным креатинином не выявляется" [9].

В целом преклиническое заболевание почек независимо от других факторов обусловливает риск развития клинических заболеваний почек и риск последующего развития сердечно-сосудистых заболеваний. Полагается, что "s-цистатин С может быть рекомендован для рутинного скрининга преклинических и клинических заболеваний почек и оценки риска сердечно-сосудистых осложнений у всех мужчин старше 55 лет и у всех женщин старше 60 лет" [10].

Метаанализ 11 исследований, включавших наблюдение за 90 755 лицами общей популяции, и 5 исследований, включавших наблюдение за 2960 пациентами с установленными ХБП, с длительностью наблюдения 7,7 года, показал, что [5]:

- в общей популяции число лиц с СКФцис <60 мл/мин/1,73 м² составляло 13,7% против 9,7% лиц с СКФкр <60 мл/мин/1,73 м²;

- диагностический пограничный уровень для диагностики ХБП составлял: СКФцис <85 мл/мин/1,73 м², а не <60 мл/мин/1,73 м² (СКФкр).

К каким практическим последствиям приводит расчет СКФцис для коррекции оценки рисков неблагоприятных исходов (летальность, сердечно-сосудистые события, терминальные стадии ренальных заболеваний - ТСРЗ), проводимых по СКФкр?

У 14% лиц с "нормальной" СКФкр, составлявшей 60-89 мл/мин/1,73 м², значения СКФцис

<85 мл/мин/1,73 м² повысили риск неблагоприятных исходов на 57%.

А у лиц с СКФкр, составлявшей 45-59 мл/мин/1,73 м², определение СКФцис снизило риск неблагоприятных исходов у 42% пациентов на 34%. Особо отметим, что определение СКФцис не приводило к достоверной реклассификации риска ТСРЗ, определяемого с помощью СКФкр.

В целом снижение значений СКФцис и СКФцис+кр ниже пограничного уровня <85 мл/мин/1,73 м² линейно связано с повышением риска кумулятивной смертности и сердечно-сосудистых событий. Авторы полагают, что "несомненно, цистатин С выявляет важный преклинический период снижения ренальной функции до того момента, когда он сможет быть диагностирован с помощью только креатинина, длительность такого преклинического периода может составлять 10-20 лет". Утверждается, что "тестирование пациентов с преклиническими ХБП с помощью определения СКФцис приведет к значительной реклассификации рисков, что в свою очередь должно привести к более обоснованной и эффективной терапии, профилактике осложнений и снижению экономических затрат" [5].

Многочисленные исследования показали, что пациенты со скрытыми (occult) ХБП, не выявляемыми креатинином, диагностируются с помощью цистатина С или определения отношения альбумин/креатинин (ОАК), тем не менее, имеют высокий риск смертности и ТСРЗ. Так, результаты 4-летнего наблюдения за 2925 гипертензивными лицами, не имевшими исходного сахарного диабета (СД), показали, что при СКФкр >60 мл/мин/1,73 м² наличие ХБП диагностировано при СКФцис <60 мл/мин/1,73 м² или при ОАК, составлявшем по крайней мере 30 мг/г. В итоге "скрытые" ХБП были диагностированы у 25% гипертензивных пациентов без СД. Среди пациентов старше 65 лет определение СКФцис выявило 8,9% лиц со скрытыми ХБП. Повышение возраста на 10 лет увеличивало риск наличия скрытой ХБП, выявляемой согласно СКФцис, с ОР 3,0. В целом в США среди пожилых больных гипертензией, не имеющих СД, измерение s-цистатина С и определение ОАК выявляет до 25% лиц со скрытой ХБП, которые измерением креатинина не выявляются [11].

Показательны результаты многоцентрового наблюдения, длившегося 4,7 года и включавшего 11 901 пациентов, входивших в исследования Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) and the Cardiovascular Health Study (CHS). Все пациенты были распределены на группы с СКФкр <60 мл/мин/1,73 м² и СКФцис <60 мл/мин/1,73 м². Данные значения СКФкр и СКФцис считались диагностическим для ХБП [12].

В итоге в когорте MESA диагноз ХБП имели: согласно СКФкр - 9% индивидов; согласно СКФцис - 2%; согласно СКФкр+цис - 4%; а в когорте CHS: согласно СКФкр - 12%; согласно СКФцис - 4%, согласно СКФкр+цис - 13%.

Риски смертности у лиц без установленных ХБП составляли:

- в когорте MESA: согласно СКФкр - 0,8 (0,5-1,26); согласно СКФцис - 3,23 (1,84-5,67), согласно СКФкр+цис - 1,93 (1,27-2,92);

- в когорте CHS: согласно СКФкр - 1,09 (0,98-1,21), согласно СКФцис - 1,78 (1,53-2,08) и согласно СКФкр+цис - 1,74 (1,58-1,93).

Сходные закономерности наблюдались для оценки рисков сердечно-сосудистых заболеваний, сердечной недостаточности и исходов ренальной недостаточности. Авторы полагают, что "s-цистатин С выявляет лиц с наивысшими значениями риска сердечно-сосудистых и ренальных осложнений"  [12].

NGAL (Neutrophil Gelatinase-Associated Lipo­ca-

lin) - липокалин, ассоциированный с желатиназой нейтрофилов, или липокалин 2. Впервые выделен из супернатанта активированных нейтрофилов человека, при острых патологических состояниях синтезируется в разных органах и выходит в кровоток.

Функции NGAL:

- стимулирование пролиферации поврежденных клеток, в особенности эпителиальных;

- противодействие бактериальным инфекциям (является бактериостатиком).

В норме NGAL стимулирует дифференцировку и структурную реорганизацию ренальных эпителиальных клеток. При развитии ренальных заболеваний уровни NGAL в сыворотке крови возрастают и коррелируют с тяжестью патологии [13-17].

При развитии ОПП:

- повышается синтез NGAL в печени, легких, нейтрофилах, макрофагах и других клетках иммунной системы;

- в сыворотке повышаются уровни s-NGAL (s - serum);

- повышенный уровень NGAL поступает в почки и реабсорбируется в проксимальных канальцах. Функция повышенного s-NGAL при ОПП - ограничение и/или уменьшение тяжести повреждений в проксимальных канальцах;

- параллельно в почках, в дистальных частях нефрона, в течение нескольких часов после их повреждения происходит локальный массовый синтез u-NGAL de novo и выход его в мочу.

Функции u-NGAL, синтезированного в почках при ОПП:

- стимулирование выживания и пролиферации клеток в дистальном сегменте, обычно подвергающемуся апоптозу при ОПП;

- антиинфекционное бактериостатическое действие на дистальный урогенитальный тракт [13-17].

В целом s-NGAL и u-NGAL - ранние маркеры развития ОПП любой этиологии. Четко и многократно показано: при повреждении ренальных канальцев происходит повышение уровня s-NGAL в 7-15 раз, u-NGAL в 25-1000 раз! Комплексное измерение s-NGAL и u-NGAL дает весьма ценную, специфичную и, самое главное, своевременную прогностическую информацию о развитии ОПП [13-17].

Согласно статистике, ОПП происходит у 20-30% госпитализированных пациентов, ОПП независимо от других клинических факторов сильно связано с повышением морбидности и смертности. Затраты, связанные с терапией ОПП, весьма высоки [18]. Можно ли выявлять ранние стадии развития ОПП? Традиционная концепция диагностики ОПП основана на повышении s-креатинина, падении СКФкр и снижении выхода мочи, что свидетельствует об утрате экскреторной ренальной функции. И хотя такой диагноз имеет прогностическое значение [19], он сильно запаздывает и манифестируется через 24-72 ч после того, как происходит резкое падение СКФ, определяемое по экзогенному маркеру. Измерение концентрации NGAL в моче позволяет решить эту проблему.

В 2011 г. были опубликованы результаты исследований, согласно которым при отсутствии диагностического повышения сывороточного креатинина уровни NGAL, повышенные в сыворотке крови или в моче, выявляют пациентов с субклиническим ОПП, имеющих повышенный риск скорого развития клинического ОПП и, как итог, неблагоприятного исхода [20]. Но сначала несколько слов о том, чем ОПП отличается от острой почечной недостаточности (ОПН).

В последние годы вместо термина ОПН применяется термин ОПП. Почему? Полагается, что ОПП обозначает ренальное повреждение (injury или damage), но не обязательно ренальную дисфункцию. Ренальное повреждение уже может быть выявлено, но ренальная дисфункция классическими методами еще обнаруживается. Почки имеют большой резерв гломерулярной функции, и наличие дисфункции становится очевидным только после того, когда повреждается более 50% ренальной массы. Таким образом, при развитии ренальной дисфункции снижение СКФкр может быть достаточно поздним событием [21].

В настоящее время с помощью тубулярных маркеров стала возможной ранняя диагностика ОПП, когда нарушения гломерулярной функции, оцениваемые креатинином, еще не обнаруживаются. Именно наличие только тубулярного повреждения при отсутствии видимой гломерулярной дисфункции согласно креатинину и привело к появлению термина "субклиническое ОПП". А это в свою очередь привело к отказу от традиционной концепции, согласно которой ренальная дисфункция имеет место только тогда, когда есть видимое нарушение фильтрационной функции. Новое понимание концепции ОПП включает в себя два критерия, первый из которых связан с повреждением, которое еще не приводит к снижению ренальной функции, а второй связан с уже развившейся ренальной дисфункцией. Иначе говоря, повреждение уже есть, но функция еще не снижена.

Большое количество исследований, включавших наблюдения за тысячами пациентов, убедительно показали: ценность новых тубулярных маркеров не только в том, что они диагностируют ОПП раньше, чем креатинин [22], но в первую очередь в том, что они диагностируют повреждение почек при отсутствии манифестируемой гломерулярной дисфункции [23].

Основное принципиальное отличие ОПП от ОПН в том, что у ОПП есть субклиническая фаза, и, во-вторых, в том, что ОПП в отличие от ОПН является потенциально обратимой патологией. Такая новая концепция сильно изменяет традиционные подходы к диагностике, эпидемиологии, профилактике и лечению ренальных заболеваний.

Исследований по диагностике субклинической фазы ОПП проведено достаточно много.

Весьма показателен метаанализ 10 проспективных исследований, в которых наблюдали за 2322 критическими пациентами, преимущественно с кардиоренальным синдромом, у которых измерялись уровни NGAL (в сыворотке крови и моче) и креатинина (в сыворотке крови) [20]. Все пациенты были разделены на группы, имевшие повышенные (+) или нормальные (–) уровни этих маркеров. Как оказалось, исследованные пациенты имели следующие характеристики:

- 1296 (55,8%) лиц были NGAL(–)/кр(–); внутригоспитальная смертность составляла 4,8%;

- 445 (19,2%) лиц были NGAL(+)/кр(–); внутригоспитальная смертность - 12,4%;

- 107 (4,6%) лиц были NGAL(–)/кр(+); внутригоспитальная смертность - 8,4%;

- 474 (20,4%) лица были NGAL(+)/кр(+); внутригоспитальная смертность - 14,7%.

Основное открытие: при одновременном измерении NGAL и креатинина комбинация повышенный NGAL и нормальный креатинин [NGAL(+)/кр(–)] выявляет примерно на 40% больше пациентов с ОПП, чем только повышенный креатинин. При этом измерение NGAL в сыворотке и моче давало сходную картину по отношению к тяжести исходов.

Полагается, что повышенный NGAL выявляет тубулярные повреждения, которые в течение нескольких дней предшествуют падению ренальной функции, а повышенный креатинин свидетельствует об уже наступившей утрате экскреторных функций. При этом "при отсутствии диагностического повышения сывороточного креатинина NGAL выявляет пациентов с вероятным субклиническим ОПП, у которых повышен риск неблагоприятных исходов (смертность, длительность пребывания в отделениях интенсивной терапии, необходимость в заместительной терапии). Концепция и диагностическая формулировка ОПП могут нуждаться в пересмотре" [20].

В итоге в редакционных статьях, опубликованных в международных журналах [21, 24], утверждается, что у 15-20% ренальных пациентов, у которых согласно уровню креатинина ОПП нет, в действительности уже имеется острое тубулярное повреждение, приводящее к ОПП и затем к неблагоприятным исходам. При этом особо подчеркивается, что "при терапии критически больных пациентов оценка того, является ли пациент стабильным или вскоре у него разовьется острая утрата гломерулярной экскреторной функции, должна проводиться несколько раз в день". Все это, по мнению авторов, подтверждает необходимость пересмотра концепции и диагностических критериев ОПП путем включения в них измерения маркера тубулярного повреждения [20, 21, 24].

1. Измерение уровней цистатина С в сыворотке крови отражает гломерулярную функцию и ее динамику во всем диапазоне СКФ, от гиперфильтрации до ранних стадии гипофильтрации, снижение креатинина отражает преимущественно тяжелые стадии ренальной дисфункции.

2. При нормальном креатинине повышенный s-цистатин свидетельствует о преклиническом заболевании почек, связанном с высоким риском его прогрессирования в клиническую стадию с развитием сердечно-сосудистых осложнений.

3. Измерение цистатина С в моче отражает тубулярную дисфункцию, которая весьма часто предшествует развитию гломерулярной дисфункции и микроальбуминурии.

4. Измерение уровней NGAL в моче отражает тубулярную дисфункцию, а повышенные уровни NGAL при нормальных уровнях креатинина свидетельствует о субклиническом ОПП, связанном с высоким риском его быстрого прогрессирования в клиническую стадию.

5. При развитии хронической и острой ренальной дисфункции тубулярное повреждение часто предшествует гломерулярному, причем развитие этих двух дисфункций может быть независимым друг от друга, а при параллельном прогрессировании этих дисфункций их патологический эффект суммируется.

Автор благодарит И.В. Соловьеву и О.И. Резникову (ЗАО "ДИАКОН") за помощь в работе над текстом.

Конфликт интересов - ЗАО "ДИАКОН" является дистрибьютором диагностических наборов для определения цистатина С (от "DiaSys", Германия) и NGAL (от "Bioporto", Дания). Аналогичные наборы поставляются на рынок также и другими российскими фирмами.

Источники финансирования - финансовой поддержки для подготовки данного обзора от фирм "DiaSys" и "Bioporto" получено не было.