Несмотря на массу исследований, появление новых методов и средств диагностики и лечения, острый пиелонефрит (ОП) все еще остается одной из самых распространенных болезней на планете и характеризуется тенденцией к росту заболеваемости, которая достигает 100 человек на 100 тыс. населения. В России диагностируют до 1,3 млн случаев в год. У детей данная патология почек по частоте выявления занимает второе место после болезней респираторного тракта. Заслуживает внимания и изменения клинической картины ОП в последние годы: появилась большая склонность к малосимптомному течению болезни даже при выраженном воспалительно-деструктивном процессе в пораженном органе. Актуальность проблемы острого пиелонефрита заключается еще и в том, что в запущенном состоянии данное заболевание может быть причиной развития сепсиса и септических осложнений, что в итоге может приводить к летальному исходу [1–4].
Острый пиелонефрит – это неспецифический воспалительно-инфекционный процесс, в разной степени поражающий почечную лоханку, чашечки и саму паренхиму, а именно ее интерстициальную ткань, с вовлечением в процесс кровеносных сосудов и клубочков нефрона.
Многообразие объективных и субъективных проявлений болезни, связанных с воспалительным процессом в верхних мочевыводящих путях, отражающих как местные проявления, так и системную реакцию организма, делает решение вопросов дифференциальной диагностики, профилактики, лечения данной патологии далеким от разрешения. Применяемые стандартные клинические и лабораторные диагностические методы часто не позволяют установить, прогнозировать, а порой даже и исключить данный диагноз [5].
Чаще всего возбудителями ОП являются представители семейства Enterobacteriaceae, причем в 60–80% случаев – это E. сoli, в 5% – Enterococcus или Proteus и в 4% – Klebsiella [6]. Значительная доля E. coli в структуре возбудителей ОП объясняется постоянным ее наличием в организме человека, а также особенностями ее строения и жизнедеятельности. Из множества микроорганизмов, колонизирующих периуретральную область, данный возбудитель характеризуется наибольшей патогенностью. Она сохраняет, в отличие от стафилококков, способность к пролиферации при попадании в агрессивную среду, которой является моча [7].
Роль других грамотрицательных возбудителей в этиологии ОП возрастает при осложненных инфекциях мочевыводящих путей. В большей степени это относится к Pseudomonas aeruginosa и Proteus. В последнее время ощутимую роль играет и грамположительная флора, особенно рода Staphylococcus. При остром осложненном пиелонефрите к главным этиологическим факторам относятся E. сoli (30,9%), P. аeruginosa (18,1%), Enterococcus faecalis (12,7%), Proteus spp. (18,3%), вклад других возбудителей минимален [8].
Высокая распространенность P. aeruginosa и Proteus при возникновении внутрибольничных случаев ОП связана с генетически заложенной в них антибиотикорезистентностью, наличием у них ряда специфических ферментов, в частности уреазы, обеспечивающих активную жизнедеятельность и способность подавлять местный иммунитет, особенно в условиях нарушенного оттока мочи [9–11].
Примерно в 20% случаев данного заболевания выявляются микробные ассоциации, особенно в стационаре у пациентов с постоянным катетером, а именно E. coli+E. faecalis; E. coli+St. saprophyticus; E. faecalis+Enterobacter cloacae; E. faecalis+St. epidermitidis. В течение болезни часто происходит смена одного возбудителя инфекции на другой, появляются полирезистентные формы бактерий. Доказано, что собственная мочевая флора больного при поступлении в стационар в течение 2–3 сут. замещается на внутрибольничные полирезистентные штаммы бактерий, что характеризуется более серьезным прогнозом и упорным течением ОП [12, 13].
Иммунопатогенез при ОП. Учитывая этиологию ОП, вне зависимости от его формы в реализации иммунной защиты в большей степени участвуют факторы врожденного иммунитета, в меньшей – адаптивного, хотя это деление довольно условное в связи с тесным взаимодействием и общностью данных факторов и их механизмов [14].
Инфекционно-воспалительный процесс – результат активации эндотелиальных клеток и клеток крови, а в дальнейшем и старт реактивных изменений межклеточного взаимодействия. Функции иммунитета в условиях ОП служат ответом на повреждение мембран клеток патогенных или условно-патогенных бактерий [15, 16]. Очень важную роль в преодолении защитных механизмов иммунитета играют факторы вирулентности микробных инфекционных агентов, причастных к возникновению ОП. Они обладают антилизоцимными, антиинтерфероновыми, антибактерицидными и антикомплементарными свойствами, кроме того, им присуща защита от лизиса и фагоцитоза. Уропатогены могут быстро менять свой антигенный состав и обладают способностью к антигенной мимикрии [17]. Используя P-пили PapG II, бактерия взаимодействует с эпителием мочевых путей или органов, тем самым вызывая иммунный ответ, задача которого останавливать дальнейшее продвижение инфекции. Уропатогены, контактируя с Toll-like receptors 4, которые имеются только на клеточной мембране, активируют синтез и высвобождение медиаторов воспаления, таких как IL-1, IL-6, IL-8, ТNFα, пептид MCP1, а также других различных адгезинов. Благодаря этим медиаторам в воспалительный очаг устремляются нейтрофилы, активирующие и направляющие Т- и В-лимфоциты. Все это реализуется путем выработки активных форм кислорода, хемокинов, цитолитических ферментов и цитокинов.
В итоге начало и исход воспалительного процесса зависят от функциональной и метаболической активности нейтрофилов [18]. Воспалительный агент запускает пролиферацию клеток-супрессоров, а они и определяют масштабность иммунного клеточного ответа. Причем течение серозного пиелонефрита, в отличие от гнойного, характеризуется запуском хелперной дееспособности лейкоцитов [19].
Воспаление индуцируется резидентными макрофагами либо тучными клетками. При этом патогенетические изменения направлены на снижение скорости микроциркуляции, что необходимо для миграции лейкоцитов из кровеносного русла в очаг воспаления. В ходе миграции клетки, участвующие в воспалении, преодолевают сосудистую стенку, а их перемещение на расстояние осуществляется за счет взаимодействия лейкоцита с клетками при помощи молекул адгезии, хемокинов и их рецепторов [20].
Манифестация заболевания сопровождается высоким уровнем эндотоксинов во всех тканях и жидкостях организма, нарушением регуляции иммунного ответа при возникновении воспалительной реакции. При ОП в интерстициальной ткани почки образуются воспалительные очаги с инфильтрацией одновременно с поражением канальцевого аппарата и отеком паренхимы пораженного органа. Зоной почки, наиболее чувствительной к инфекции, является ее мозговое вещество. Причина – особенности гистологического строения, а именно: интерстициальная ткань здесь развита хуже, что обусловливает высокую осмолярность, которая ведет к замедлению и снижению кровотока [21]. Необходимо отметить, что в мозговом слое почек, в отличие от коркового слоя, отмечается сдвиг рН в щелочную сторону за счет увеличения содержания аммония. Все перечисленное создает благоприятные условия для роста бактерий и подавления хемотаксиса лейкоцитов [22].
Запускаемый процесс фагоцитоза активирует дегрануляцию клеток нейтрофильного звена, в результате высвобождаются различные лизосомальные ферменты [23]. При этом первой линией противомикробной защиты при возникновении пиелонефрита являются полиморфноядерные лейкоциты и гранулоциты. Именно они самыми первыми попадают в очаг инфекции, и от их фагоцитоза зависит удаление патологических микробных агентов из мочеполового тракта. Транслокация миелоцитов в воспалительный очаг позволяет организму решать проблему локального дефицита эффекторов. Попадание лейкоцитов в интерстиций – необходимый компонент реализации врожденного иммунитета [24].
Нейтрофильные реакции, происходящие в паренхиме почки, базируются на нескольких взаимосвязанных свойствах нейтрофилов. Первое – это их способность кумулироваться в патологическом очаге воспаления, стремительно и быстро выделять цитотоксины. Второе свойство – постоянный контроль гомеостаза организма. Третье – мощный разрушающий клетки и ткани потенциал нейтрофилов, требующих активации. Нейтрофилы концентрируются в патологическом очаге, запускают реакцию синтеза и выход токсических для клетки веществ, что создает дисбаланс в системе «эффектор–индуктор». И четвертое свойство – способность нейтрофила как клетки оказывать влияние на патологический воспалительный процесс [25].
При ОП выход нейтрофилов в ткани-мишени занимает считанные минуты, а порой и секунды [26]. При серозной, особенно гнойной, его форме моноциты и нейтрофилы эволюционируют в более совершенные клетки благодаря участию рецепторов селектинов и интегринов [27]. Известно несколько типов интегринов, принимающих участие в процессе воспаления. Они включают по три гетеродимера, структурированных из β-цепи CD18, и трех α-цепей CD11a, CD11b, CD11c. А селектинов, участвующих в воспалении, известно всего два: E (CD62 E) и L (CD62L [29, 30].
Таким образом, при ОП имеется сложный дефект инфекционно-фагоцитарного звена иммунной системы, который заключается в нарушении как метаболической системы фагоцитарных клеток, так и их функционального резерва [28].
Важная роль в развитии ОП также принадлежит антимикробным пептидам. Именно они препятствуют проникновению уропатогенов в первые 4 ч от начала заболевания, инициируя другие механизмы резистентности. Подобная скорость реакции связана с необходимостью торможения деления микроорганизмов и появления в интерстиции микробных токсинов. Эта фаза реализуется в отсутствие клинических признаков болезни. Родство чужеродных детерминант микроорганизма и паренхимы почки ведет к ослаблению иммунитета, в частности его противомикробного компонента. Вследствие этого происходит перекрестное воздействие на паренхиму почки с поражением ее ткани. Сформировавшиеся в ходе этого иммунные комплексы способствуют увеличению количества медиаторов воспаления в патологическом очаге, а также активации хемотаксиса. Освободившиеся биологические факторы стимулируют иммунные комплексы, повреждающие последние, действуя на мембраны клеток. Из этого следует, что антимикробные антитела при воспалительном процессе в почках оказывают как защитное, так и повреждающее действие [29].
Наиболее известными и распространенными антибактериальными пептидами, обнаруживаемыми в тканях мочевыделительного тракта, являются дефенсины (HNP) и кателицидины (LL-37). Дефенсин HNP-1 генерируется в дистальных отделах собирательных трубочек и петлях Генле. Дефенсины защищают почечную паренхиму от воздействия инфекционных агентов. При определенных условиях концентрация HNP-1 в моче может быть ниже необходимой. Это обусловлено постоянным производством этого пептида и смыванием его потоком образующейся мочи. Продукция и обновление дефенсина в эпителии почечных канальцев обеспечивают определенный биологический барьер. Наиболее эффективной антимикробной активностью обладает HNP-2, который при прогрессировании воспалительного процесса или при развитии гнойного воспаления отсутствует в почке [30].
Еще одним антимикробным пептидом является пептид Tamm-Horsfall (THP), функция которого заключается в препятствии проникновению E. coli и ее адгезии к почечному эпителию.
Ранее было доказано, что лактоферрин и липокалин уменьшают доступность ионов железа для микроорганизмов. Причем лактоферрин образуется в дистальных отделах собирательной системы и его основным эффектом является выделение катионоактивных последовательностей.
В отсутствие инфекционного процесса лактоферин в моче не определяется. Липокалин же адсорбируется на сидерофорах, лишая бактерии возможности забирать остатки ионов железа из окружающей среды, тем самым вызывая бактериостатический эффект. Липокалин синтезируется после альтерации или некроза тубулярного эпителия в течение всего трех часов. Другая группа пептидов – это кателицидины, они определяются в моче только в следовых количествах и повышаются при наличии инфекционного развернутого процесса. Наличие этих пептидов тоже связано с функциональной активностью почечного эпителия [31].
Система клеточного иммунитета, принимающего участие в патогенезе ОП, обеспечивает защиту клеток, находящихся в паренхиме почки, которые окружают очаг воспаления, а также восстанавливают их после купирования воспалительного процесса. Установлена четкая зависимость показателей клеточного иммунитета при данном заболевании почек от тяжести воспалительного процесса, патологии других органов и систем, функционального состояния и резервов макроорганизма [32]. При исследовании клеточного иммунитета относительно характера воспаления (серозное или гнойное) было установлено нормальное количество Т- и В-лимфоцитов По мере прогрессирования процесса воспаления и перехода его в гнойную форму уменьшалось количество Т-клеток, нарушался баланс Т- и В-клеток [33].
В активную фазу патологического процесса в паренхиме почки снижаются показатели клеточного звена иммунитета: функциональная активность Т-лимфоцитов, абсолютное количество Т-лимфоцитов (CD3+), Т-хелперов (CD4+), естественных регуляторных клеток для исключения аутоагрессии (CD4+), Т-клеток с цитотоксическим эффектом (CD8+). Согласно распространенной точке зрения, после инфицирования развивается ОП, в котором активное участие принимают Т-лимфоциты, мигрирующие из периферического кровотока в зону первичного воспаления [34]. Наибольшим патогенным потенциалом при этом обладают штаммы E. coli и ряд других микроорганизмов, в том числе из семейства Enterobacteriaceae, которые на фоне генетической предрасположенности индивидуума индуцируют формирование Т-клеточного иммунного ответа, рестриктированного по антигенам HLA II, с пролиферацией активированных СD4+-лимфоцитов, заселяющих инфицированную патогеном почечную ткань.
У больных гнойной формой ОП обнаружены изменения в гуморальном звене иммунитета, которые характеризовались дисбалансом и снижением абсолютного количества В-лимфоцитов (CD19+-клетки) [35].
Важную роль в развитии ОП независимо от его формы играют проапоптотические механизмы. При этой патологии они пока изучены недостаточно, но уже относятся к важным критериям тяжести иммунодефицитного состояния [36]. При остром серозном пиелонефрите увеличивается пул CD95+-лимфоцитов, доказанно играющих важную роль в активации процессов апоптоза в паренхиме почек. Управляет этим механизмом система FasL–FasR, которая тесно связана с апоптозом и активностью противоинфекционного иммунитета. Уже сейчас это позволяет довольно точно прогнозировать не только течение и исход почечного воспаления, но и исход инфекций мочевыводящих путей [37].
Значимым звеном иммунитета являются дендритные клетки, обеспечивающие связь между факторами врожденного и адаптивного иммунитета, поддержание естественных киллеров (NK-клеток), которые вместе с макрофагами стоят на передовой линии противоинфекционной защиты. Сведения об изменении их содержания или активности при пиелонефрите в доступной литературе представлены в единичных работах, в которых отмечено снижение уровня CD16+ в крови пациентов с острым гнойным пиелонефритом. Ключевым гуморальным фактором воспаления, регулирующим защитные функции врожденного и адаптивного иммунитета, являются цитокины [38].
Известно более 100 интерлейкинов, интерферонов, факторов роста. Все они участвуют в регуляции местной защиты в паренхиме органа. Однако действуют они не сами, а совместно с почечным эпителием, соединительной тканью почки, эндотелием и клетками крови. По своей природе интерлейкины являются пептидно-белковым фактором, способным регулировать молекулярные взаимодействия, а именно их функциональную активность, рост и подавление клеток, а также апоптоз [39].
Не вызывает сомнения, что провоспалительные и противовоспалительные цитокины могут быть ключом в диагностике практически любого воспалительного процесса. Провоспалительные цитокины, участвующие в воспалительном процессе почек при бактериальной инвазии, повышают проницаемость мембран клеток, обусловливая отечность паренхимы, активируют сосудисто-тромбоцитарный гемостаз [40].
Как правило, при ОП определяется высокий уровень в плазме крови про- и противовоспалительных и других цитокинов, хемокинов (TNFα IL-1β, IL-17, -23, МСР-1, IFNγ, IL-4, TGF-1), секреторного ингибитора протеиназы лейкоцитов (SLPI) и CD54+-лимфоцитов. TNFα индуцирует продукцию белков острой фазы, различных литических ферментов, фагоцитоз и самое главное – активирует эндотелий сосудов. Отрицательной стороной избытка этого цитокина является повреждение клеток и тканей почечной паренхимы, т.е. деструктивная реакция в тканях, характерная для гнойной формы воспаления. Клинически это может быть выражено интоксикацией организма [41].
IL-1β – провоспалительный цитокин, основным свойством которого является способность высвобождать другие медиаторы воспаления: активные радикалы, металлопротеазы, активные липиды, рецепторы к адгезии, цитокины, хемокины и факторы роста. Также этот интерлейкин влияет на пролиферацию макрофагов и на количество внеклеточного матрикса. Клинически при атаке ОП это проявляется подъемом температуры тела и активацией иммунной системы [40].
IL-6 является наиболее активным из всех провоспалительных цитокинов. Его действие в процессе воспаления почечной паренхимы имеет разнонаправленный характер. На ранних стадиях воспаления колебания его уровня в плазме более чувствительны и точны, чем уровень C-реактивного белка, увеличение его содержания сочетается со значительным поражением эндотелия, что влияет на основные звенья патогенеза пиелонефрита: увеличивается синтез вазоконстрикторных медиаторов, усиливается проницаемость стенки сосудов, нарушается баланс свертывающей и противосвертывающей систем крови, изменяется микроциркуляция. По данным литературы, при остром пиелонефрите IL-6 способен активировать провоспалительное звено, а именно IL-8, -1β, ТNF. Кроме того, доказана прямопропорциональная зависимость концентрации их в плазме от уровня тяжести острого пиелонефрита [41].
Противовоспалительный цитокин IL-4 обладает важным свойством тормозить цитотоксическую способность Т-лимфоцитов и макрофагов. Вместе с другими цитокинами при ОП он усиливает пролиферацию тучных клеток. Велик его вклад в хронизацию процесса воспаления в паренхиме почек.
Другой представитель группы противовоспалительных цитокинов, играющих важную роль в генезе развития пиелонефрита, – IL-10. Его действие заключается в уменьшении синтеза провоспалительных интерлейкинов: IL-1, -6, -8.
IL-23 – медиатор воспаления, действие которого направлено на усиление ангиогенеза, а также на снижение инфильтрации СD8+-клетками. При взаимодействии с IL-6 и трансформирующим ростовым фактором β1 (TGF-β1) он начинает усиливать образование СD4+-клеток, а это уже элемент противоинфекционной защиты [42].
Моноцитарный хемотаксический фактор 1 (цитокин MCP-1) контролирует процесс роста концентрации макрофагов, лимфоцитов, моноцитов в очаге воспаления почечной паренхимы, активирует микрогенез цитокина TGF-β1, обладающего просклеротическим эффектом из-за активации им фибробластов, что может приводить к тубулоинтерстициальному фиброзу и при дальнейшем сохранении воспаления в почке – к развитию хронической почечной недостаточности. При повышении концентрации этого цитокина фибробласты дифференцируются в миофибробласты, которые являются профиброгенными клетками. Под влиянием TGF-β1 уменьшается синтез протеаз и увеличивается синтез их ингибиторов. Также он регулирует апоптоз, пролиферацию, дифференцировку и синтез коллагена I, II, V типов, протеогликанов и фибронектина [43].
Система комплемента – еще один важный механизм защиты организма, относящийся к врожденному иммунитету, активно реагирующий на инфекционно-воспалительный процесс. Система комплемента играет важную роль в протективных эффектах почечного эпителия, препятствуя проникновению патогенных микроорганизмов. При любой форме ОП определяется недостаточное содержание основных компонентов мембраноатакующего комплекса, которые рассматриваются как критерий прогрессирования и даже хронизации воспалительного процесса. В связи с этим определение С1-, С3-, СН50- и С5–С9-компонентов комплемента наиболее полно отражает состояние системы комплемента при ОП [44]. При воспалении подавляется антимикробная активность комплемента в паренхиме почки. Данные нарушения врожденного иммунитета служат одной из причин гнойного воспаления, а затем бактериемии и сепсиса, источником которого и являются мочевые пути.
При заболевании пиелонефритом в первые часы определяется повышение количества В-лимфоцитов, уровней Ig A, M, G, особенно в гнойной фазе процесса, а также тенденция в отдельных случаях к гиперсекреции IgA. Доказана достоверная связь между уровнем в плазме крови IgG и активностью патологического процесса. При этом между уровнем IgG как маркера повреждения почечной паренхимы и рядом других параметров иммунитета выявлены выраженные связи, а это может иметь важное значение для определения тактики лечения пациентов. Повышение концентрации циркулирующих иммунных комплексов служит косвенным доказательством активности заболевания и на определенных этапах свидетельствует о тяжести заболевания [45].
Таким образом, можно выделить три клинико-иммунологических синдрома при воспалении почек и других органов. Первый – это синдром постинфекционного вторичного иммунодефицита, связанного с дефицитом компонентов и факторов врожденной и адаптивной форм иммунитета, характеризующийся дальнейшей хронизацией процесса. Второй синдром – постинфекционный аутоиммунный, который провоцируется повреждающим действием на мембраны клеток и сенсибилизацией к подмембранным компонентам клеток, мимикрирующим антигены, представляющие бактериального возбудителя, проявляющийся клиникой хронического аутоиммунного воспаления.
И третий синдром – это сочетающийся с иммунодефицитом постинфекционный аутоиммунный синдром, включающий аутоагрессию и недостаточность различных компонентов иммунитета, проявляющийся картиной тяжелейшего воспалительного процесса с хронизацией инфекции [46].
Изучение места и роли каждого из медиаторов воспаления при серозной и гнойной формах острого пиелонефрита крайне важно для более полного понимания иммунных механизмов воспаления почечной ткани. На основе имеющихся систематизированных представлений об иммунопатогенезе ОП станет возможным определение направления дальнейших исследований в этой области, в том числе для поиска наиболее оптимального набора информативных иммунологических тестов для дифференциальной диагностики серозной и гнойной форм пиелонефрита.
