Острое повреждение почек и тубулярные биомаркеры при трансплантации гемопоэтических стволовых клеток

АД — артериальное давление

АлАТ — аланинаминотрансфераза

БМ — биомаркеры

ДИ — доверительный интервал

ЛДГ — лактатдегидрогеназа

ОПП — острое повреждение почек

ОР — относительный риск

оРТПХ — острая реакция трансплантат против хозяина

СКФ — скорость клубочковой фильтрации

ТГСК — трансплантация гемопоэтических стволовых клеток

ХБП — хроническая болезнь почек

åVжидк — суммарный объем введенной жидкости за сутки

GST-π— глютатион-S-трансфераза π-класса

IL-18 — интерлейкин-18

KIM-1 — молекула повреждения почек 1-го типа

MCP-1 — протеин хемотаксиса моноцитов 1-го типа

PCr — концентрация креатинина в сыворотке крови

Острое повреждение почек (ОПП) — существенная проблема современной медицины, частое осложнение больничного течения различных заболеваний и фактор риска смерти [1]. Кроме того, известно о роли ОПП как предиктора, ассоциированного с развитием и прогрессированием хронической болезни почек (ХБП) [2] — распространенной медицинской и социальной проблемы.

Общепринятыми критериями диагностики и тяжести ОПП, в том числе у больных после трансплантации гемопоэтических стволовых клеток (ТГСК), являются концентрация креатинина в сыворотке крови (PCr) и темпы снижения диуреза [3], что отражено в зарубежных и отечественных рекомендациях [4, 5]. Вместе с тем PCr и диурез, отражая развитие выраженного ОПП, не являются достаточно специфичными [6, 7] и чувствительными [8] маркерами начальных стадий повреждения органа. Данные показатели скорее позволяют констатировать развитие существенного и, как правило, необратимого ОПП, но не позволяют решать задачи превентивной медицины [4].

В то же время между повреждающим воздействием и развитием дисфункции органа лежит целый ряд молекулярных реакций, которые происходят в жизнеспособных клетках и могут служить основой развития подходов к ранней диагностике обсуждаемого состояния [9—11]. Известно, что резидентными и иммунными клетками почки увеличивается экспрессия ряда молекул, которые могут служить биомаркерами (БМ) ранних стадий повреждения органа, когда изменения скорости клубочковой фильтрации (СКФ) и PCr еще отсутствуют [10—12]. Высокая эффективность определения БМ для прогнозирования некоторых этиопатогенетических вариантов ОПП показана в ряде исследований [13—17], однако подобные данные для ОПП при ТГСК ограничены.

Цели настоящего исследования: а) проверка гипотезы о молекулярных изменениях, возникающих в ответ на действие ренотоксичных факторов и опережающих развитие острой дисфункции органа; б) оценка возможности применения БМ повреждения почек для предиктивной диагностики в клинической модели ОПП, развивающегося при ТГСК.

Клинико-демографическая характеристика больных. В открытое обсервационное проспективное исследование включили 90 больных, которым выполнена ТГСК, не имевших существенных изменений мочевыделительной системы. Основные клинические и демографические показатели обследуемой группы представлены в табл. 1.

Период наблюдения составил 6 нед и включал: неделю 0 (до выполнения процедуры кондиционирования и ТГСК), 1—5-ю неделю после трансплантации.

Клинические данные. На каждой неделе (0—5-я) у всех больных анализировали уровни систолического (САД) и диастолического артериального давления (ДАД), суммарный объем введенной жидкости за сутки (åVжидк.), развитие мукозита, клинически значимые инфекционные осложнения (локальные и системные), острую реакцию трансплантат против хозяина (оРТПХ), применение потенциально нефротоксичных препаратов. В период наблюдения у всех больных проводили мониторинг PCr, аланинаминотрансферазы (АлАТ), альбумина, лактатдегидрогеназы (ЛДГ), гемоглобина, а также числа эритроцитов и лейкоцитов. Диагностику и стратификацию тяжести ОПП осуществляли в соответствии с рекомендациями KDIGO (Kidney Disease Improving Global Outcomes, 2012) [5].

Определение БМ. Согласно общепринятой методике у больных брали образцы утренней мочи, центрифугировали при 1500 об/мин в течение 10 мин, аликвотировали и криоконсервировали при температуре –80 °С до выполнения анализов. В образцах мочи на каждой неделе (0—5-я) периода проспективного наблюдения определяли концентрацию кальбиндина, кластерина, интерлейкина-18 (IL-18), молекулы повреждения почек 1-го типа (KIM-1), глутатион-S-трансферазы π-класса (GST-π), протеина хемотаксиса моноцитов 1-го типа (MCP-1) с применением реагентов BIO-RAD («Laboratories, Inc.», США) на анализаторе Bio-Plex 200 того же производителя. Концентрации всех БМ скорректированы на креатинин мочи. Повышением уровня БМ считали уровни, превышающие медиану всех значений периода наблюдения. БМ определены в контрольной группе здоровых добровольцев (24 мужчины и 9 женщин) в возрасте от 17 до 40 лет.

Статистический анализ полученных данных выполнен с использованием стандартных пакетов прикладных статистических программ. Каждую временную точку периода проспективного наблюдения включали в анализ как отдельный случай (всего 474 c вычетом неполных наблюдений). Для сравнительного межгруппового анализа применяли однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA). Множественный линейный регрессионный анализ использовали для выявления связи БМ с непрерывными переменными типа PСr. Для оценки прогностической значимости БМ применяли многофакторный логистический регрессионный анализ, в котором они служили независимыми переменными. Регрессионные модели скорректированы по другим потенциальным клиническим факторам риска ОПП путем их принудительного включения с последующим пошаговым исключением в модель логистической регрессии. Данные представлены как среднее и стандартное отклонение (М±SD), медиана с интерквартильным размахом — Ме (25-й процентиль; 75-й процентиль), среднее и 95% доверительный интервал (95% ДИ), среднее и стандартная ошибка среднего (M±SEM). Межгрупповые различия или регрессионные коэффициенты (при многофакторном анализе) считали достоверными при р<0,05.

Доля случаев ОПП по критериям KDIGO (стадия 1—3), в раннем посттрансплантационном периоде увеличивалась в динамике, достигнув максимума на 5-й неделе (рис. 1). Одновременно отмечали закономерную тенденцию к нарастанию PCr, однако 95% ДИ его средних значений оставался в пределах нормы.

В то же время число случаев с повышением содержания БМ в моче выше медианы существенно превышало число случаев ОПП. Характерным являлось синхронное повышение нескольких БМ: медиана их числа составила 3 (2; 5) за весь период наблюдения и незначительно варьировала на разных его сроках (табл. 2).

Экскреция большинства БМ с мочой кратно возрастала на 1—5-й неделе в сравнении с исходными показателями на неделе 0, хотя их вариабельность была существенной. Обращало внимание, что концентрации большинства БМ на неделе 0 выше соответствующих показателей контрольной группы (рис. 2).

При применении моделей множественной линейной регрессии, скорректированных по ряду основных клинических показателей, отражающих течение раннего посттрансплантационного периода, выявлено, что кластерин, MCP-1 и KIM-1 имеют прямую достоверную связь с показателями PCr, независимую от других анализируемых параметров (табл. 3). Экскреция IL-18 отрицательно связана с PCr на неделе, следующей за определением БМ.

При множественном логистическом регрессионном анализе относительный риск (ОР) ОПП на неделе, следующей за определением БМ, достоверно увеличивался при повышении концентрации KIM-1 и (или) MCP-1 выше медианы (табл. 4). ОР ОПП возрастал в 2,3 раза при повышении одного из этих показателей и в 3,4 раза при увеличении обоих. Связь повышения концентрации KIM-1 и (или) MCP-1 с ОР ОПП не зависела от действия других потенциальных предикторов, в том числе тех, которые имели достоверную связь с ОР в финальной модели. Другие исследованные БМ не ассоциированы с риском развития ОПП, ни по отдельности, ни в различных комбинациях.

ОПП является распространенным осложнением раннего посттрансплантационного периода, ассоциированным с ухудшением ближайших и отдаленных исходов ТГСК [18, 19]. Одна из особенностей патогенеза дисфункции почек при ТГСК — одновременное воздействие множества ренотоксичных факторов, включающих лекарственные препараты, нарушение системной гемодинамики, инфекции, дисрегуляцию иммунитета и другие с возможностью реализации разных механизмов повреждения эпителия клубочков почек. Массивная гидратация, лекарственное увеличение канальцевой секреции, потеря массы тела — не полный перечень обстоятельств, снижающих эффективность применения обычных критериев ОПП для этого контингента больных [18]. Известны данные о клинической информативности определения БМ — молекул, экспрессируемых резидентными и иммунными клетками почек в ответ на повреждение, при различных этиопатогенетических вариантах их повреждения [11—16]. Вместе с тем представлены только единичные публикации, касающиеся сравнительного анализа роли разных БМ в развитии ОПП, в том числе при ТГСК [17, 20].

Полученные результаты позволили определить направления развития предиктивной диагностики ОПП после ТГСК. В частности, отбор БМ путем применения регрессионных моделей позволил впервые установить, что KIM-1 и MCP-1 являются перспективными кандидатными молекулами для оценки риска ОПП при ТГСК и определения соответствующих превентивных мер. Это заключение основано также на том, что повышение концентрации KIM-1 и (или) MCP-1 связано с риском ОПП независимо от других существенных клинических факторов (см. табл. 3).

В отличие от «скромных» изменений PСr анализируемые БМ в этом исследовании реагировали на множественные воздействия посттрансплантационного периода значительно более выраженно, а эта реакция предшествовала возникновению ОПП. Представленные данные с применением широкой панели молекулярных БМ, отражающих различные ответы клетки на повреждение, определенно подтверждают базовые клинико-физиологические представления о последствиях острого действия ренотоксичных факторов на эпителий почки [9, 11]. Последние предполагают наличие стадийности клеточного ответа: первичной стадии, когда резидентные клетки органа в условиях повреждения сохраняют жизнеспособность, и вторичной — развития собственно дисфункции почек (т.е. ОПП), в основе которой лежат механизмы гибели клеток [11]. Повышение Б.М., опережающее рост PСr и развитие ОПП, очевидно, отражает начальные фазы клеточного ответа на повреждение в примененной клинической модели.

Данные о большей распространенности случаев повышения БМ в сравнении с частотой ОПП также делают понятным, что не все клеточные реакции канальцевого эпителия, оцениваемые по экспрессии БМ, заканчиваются развитием дисфункции почек. Полученные данные не удивительны с физиологических позиций, поскольку адаптация клетки к внешнему воздействию предшествует ее гибели и развитию функционального дефекта. Можно предполагать, что для развития ОПП имеет значение баланс разных механизмов адаптации. Вероятно, некоторые клеточно-молекулярные механизмы адаптации связаны с развитием неблагоприятных событий, индуцируя апоптоз/некроптоз; другие являются отражением «физиологических» реакций, направленных на сохранение жизнеспособности клетки. В частности, удалось установить, что KIM-1 и МСР-1 достоверно и независимо связаны и с показателями PСr, и с риском развития последующего ОПП. В то же время мочевая экскреция кластерина не ассоциирована с прогнозом развития ОПП, несмотря на существенное повышение и связь с PСr. Кальбиндин, GST-π не связаны с дисфункцией почек, а IL-18 имел негативную связь с PСr. Это указывает на возможную связь его экспрессии с реализацией протективных механизмов в канальцевом эпителии при ТГСК. Подобные данные с клинических позиций подтверждают некоторые наблюдения о цитопротективности или ассоциации исследуемых молекул с типичными морфологическими изменениями, отражающими совершившееся ОПП [21, 22].

Таким образом, реализация множественных ренотоксичных воздействий в раннем периоде ТГСК приводит к существенному повышению экскреции с мочой ряда молекулярных БМ повреждения канальцев почек. Данные о прогностическом значении KIM-1 и MCP-1 в отношении развития ОПП представляются перспективными для применения в клинической практике в рамках предиктивного диагностического подхода.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Комитета по науке и высшей школе правительства Санкт-Петербурга и ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова (Конкурс инновационных научных проектов ПСПбГМУ 2015 г.).

Конфликт интересов отсутствует.