Пузырно-мочеточниковый рефлюкс (ПМР) – одна из наиболее частых форм врожденных обструктивных уропатий у детей, при которой имеется нарушение замыкательной функции уретеровезикального соустья, приводящее к обратному току мочи в верхние отделы мочевыводящих путей (МВП) [1]. Диагностика и тактика лечения ПМР у детей в настоящее время унифицированы, однако нет единого взгляда клиницистов относительно вопросов прогнозирования и профилактики осложнений ПМР [2, 3]. Доказано, что ПМР может быть основной причиной персистенции хронического воспаления в мочевыводящих путях [4], а наиболее тяжелым осложнением является рефлюкс-нефропатия (РН), которая приводит к формированию хронической болезни почек (ХБП) [5, 6]. РН характеризуется интерстициальным воспалением, фиброзом паренхимы, дилатацией и атрофией канальцев разной степени выраженности и в 25–60% случаев становится причиной терминальной стадии ХБП на фоне ПМР [7].

Экспериментально подтверждено, что возникновение острого воспаления мочевыводящих путей с последующим развитием РН возможно даже при однократном забросе инфицированной мочи в вышележащие отделы [8]. Известно о развитии РН только при комбинации ПМР и инфекции МВП (ИМВП) [9]. ПМР играет ключевую роль в инициации фиброза паренхимы почек и диагностируется у 30–60% детей с фиброзом паренхимы почек, у 100% детей и 50% взрослых с сочетанием фиброза паренхимы и хроническим пиелонефритом, у 30–50% детей с рецидивирующим пиелонефритом. При этом фиброз паренхимы почек более характерен для пациентов с пиелонефритом, нежели для «стерильного» рефлюкса, а частота его возникновения коррелирует со степенью ПМР [10].

M. Hunziker и соавт. [11] показали, что своевременные диагностика и лечение ПМР позволяют предотвращать повреждение почек у детей и замедлять прогрессирование уже имеющейся РН. Однако другие авторы указывают на возникновение РН после устранения воспаления мочевыводящих путей на фоне ПМР, что требует дополнительных исследований для определения факторов риска и изучения механизмов фиброза почечной паренхимы [12]. Таким образом, для урологов, нефрологов и других специалистов, сталкивающихся с ПМР у детей, необходимо помнить, что, несмотря на устранение рефлюкса, риск развития РН и ХБП у данной когорты пациентов достигает 30–60%, а вопросы ранней диагностики и своевременной нефропротективной терапии остаются открытыми.

В настоящее время нет единого мнения в вопросах терминологии, что связано с отсутствием четкого понимания механизмов инициации и первичной локализации фиброза почечной паренхимы. В современных исследованиях используются следующие термины: «рефлюкс-нефропатия» [3, 6, 9], «cморщивание почки» [10], «рубцевание почек» [13], «фиброз почек» или «нефросклероз» [14]. «Рубцевание почек» – термин, применяемый для описания фибротических изменений при различных инструментальных методах визуализации (статическая нефросцинтиграфия, МРТ, УЗИ). В зависимости от локализации поражения нефрона фиброз почек и нефросклероз часто разделяют на гломерулосклероз и тубулоинтерстициальный фиброз. В МКБ-10 не существует понятия «рефлюкс-нефропатия», но в разделе «Тубулоинтерстициальные болезни почек» (N10-N16) имеется N13 «Обструктивная уропатия и рефлюкс-уропатия». Таким образом, требуется консолидация усилий различных специалистов: урологов, нефрологов, педиатров, семейных врачей, для достижения консенсуса в единой терминологии и разработки стандартов ранней диагностики, лечений и профилактики РН у детей с ПМР.

Ключевые звенья в патогенезе РН у детей с ПМР

Известно, что в основе развития фиброза лежит ремоделирование тубулоинтерстициальной ткани, которое предопределяет скорость прогрессирования ХБП и выражается в неспецифическом воспалении интерстиция бактериальной и абактериальной природы с вовлечением канальцев, кровеносных и лимфатических сосудов. Исход данного процесса представлен межуточным фиброзом, атрофией канальцев и вторичным сморщиванием гломерул, которые составляют морфологический субстрат РН [6].

Факторы риска развития РН

Как в эмбриональном, так и в более позднем периоде формирования мочеточника и нижних мочевыводящих путей (НМВП) решающее значение имеют сигнальные системы, неспецифические для данных органов [15]. К ним относятся рецепторы с тирозинкиназной активностью (гены Gdnf, Ret), сигнальная система Wnt (гены Ctnnb1, Wnt7b, Wnt9b, Fzd1), сигнальная система Hedgehog (гены Shh, Gli3, Smo, Tshz3), сигнальная система TGF-β (трансформирующий фактор роста β; гены Bmp4, Smad4), ядерный рецептор ретиноевой кислоты (гены Rara, Rarb), гены ренин-ангиотензиновой системы (гены Agt, Ren, Agtr1, Agtr2). Некоторые заболевания НМВП, такие как ИМВП, и полиморфизм генов модифицируют активность этих сигнальных систем, что в конечном итоге приводит к возрастанию риска развития как ПМР, так и РН [16].

Риск развития РН определяется еще и уровнем внутрилоханочного давления. Повышение внутриканальцевого давления приводит к повреждению тубулоэпителиальных клеток (ТЭК) и провоцирует синтез ряда провоспалительных цитокинов, факторов роста, хемокинов и молекул адгезии [17, 18]. Эти сигнальные цитокины стимулируют пролиферацию окружающих клеток и ускорение синтеза компонентов экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ) клетками паренхимы почек, обеспечивают ремоделирование базальных мембран и приток моноцитов и лейкоцитов в область повреждения, обусловливая формирование воспалительного инфильтрата [19].

Миофибробласты – основной клеточный субстрат РН

В зависимости от источника происхождения синтез компонентов соединительной ткани может заканчиваться как репарацией тканей, так и грубыми фибротическими изменениями [20]. Важную роль в процессе фиброзирования почек играют миофибробласты, которые экспрессируют α-гладкомышечный актин (α-SMA) и сходны по своим свойствам и функциям с фибробластами. В процессе повреждения почки в ее интерстиции появляется de novo множество α-SMA-позитивных миофибробластов, которые продуцируют широкий спектр компонентов ЭЦМ: коллагены, фибронектины, эластины, фибриллины, TGF-β-связывающие белки, тенасцины и протеогликаны. Избыточное накопление этих компонентов ЭЦМ ведет к развитию фиброза [20, 21].

Одни авторы указывают на эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) как на основу развития фиброза почек [22], другие – на преобладание эндотелиально-мезенхимальной трансформации [23]. Существуют данные, согласно которым предшественниками миофибробластов также могут быть перициты [24], резидентные фибробласты почек [20] и моноцит-дифференцированные фибробласты [25].

Роль макрофагов в прогрессировании РН

Помимо миофибробластов активное участие в процессе фиброзирования почек принимают макрофаги [26]. В ряде исследований выявлена тесная положительная связь между количеством рекрутированных моноцитов в паренхиме почек и выраженностью ее фиброза [27]. В эксперименте было показано, что удаление клеток моноцитарно-макрофагального ряда значительно уменьшает степень повреждения почечной паренхимы и выраженность фиброза [28], тогда как трансфузия макрофагов, наоборот, потенцирует повреждение паренхимы и ускоряет развитие фиброза почек [29].

На данный момент роль макрофагов в патогенезе РН изучена недостаточно. S. Mulay и соавт. [30] предложили теорию, согласно которой повреждение и воспаление паренхимы почек находятся в реципрокных отношениях. В процессе повреждения паренхимы продукты распада клеточных элементов стимулируют Toll-подобные рецепторы макрофагов, что обеспечивает их активацию по классическому пути (M1). Активированные М1-макрофаги синтезируют ряд провоспалительных цитокинов (IL-6, IL-1 и TNF-α), супероксид-анионы и свободные радикалы и инициируют начальные этапы развития РН [30].

Далее в процесс фиброзирования почечной паренхимы включаются профибротические М2-макрофаги и моноцит-дифференцированные фибробласты, которые выделяют факторы роста, действие которых приводит как к репарации поврежденных тканей, так и к избыточному накоплению компонентов ЭЦМ [31]. В ряде экспериментальных исследований было показано, что постоянная активация М2-макрофагов наблюдается на поздних стадиях развития ХБП и поддерживает фиброз интерстиция [32]. Таким образом, как М1-, так и М2-макрофаги играют важную роль в патогенезе РН, однако их вклад в развитие фиброза почек на разных этапах развития РН требует дальнейшего исследования.

Возможности инструментальных методов диагностики РН и рубцовых изменений паренхимы почек

Стандартный комплекс инструментальных методов исследования пациентов с ПМР включает ультразвуковое исследование (УЗИ) почек и мочевого пузыря с регистрацией размеров почек, полостных систем, объема мочевого пузыря, остаточной мочи и динамики их изменения после мочеиспускания; рентгеноурологическое обследование, выполняемое по традиционным методикам с применением «Омнипака» или урографина в возрастных дозировках; исследование функционального состояния почек методом динамической нефросцинтиграфии. Однако для диагностики РН наиболее часто используются экскреторная урография, УЗИ с допплерографией почечного кровотока, МРТ и КТ, радиоизотопное сканирование [33] и каждый из методов имеет свои недостатки и ограничения, которые необходимо учитывать, особенно при обследовании пациентов младшей возрастной группы.

Основным методом стандартного обследования урологического пациента в предыдущее десятилетие являлась экскреторная урография. Низкая информативность в ранней диагностике РН, а также развитие аллергических и токсических реакций на введение йодсодержащих препаратов привели к ограничению использования этого метода у детей [33].

В настоящее время скрининговым методом в детской урологической практике для выявления изменений структуры и размеров паренхимы, собирательной системы почек является УЗИ благодаря своей относительной безопасности, быстроте проведения, экономичности и высокой точности [34]. Однако УЗИ позволяет улавливать фиброзные изменения в почках на поздних этапах развития РН [35]. Допплерография почечного кровотока и определение индекса резистивности на междолевых артериях позволяют заподозрить фибротические изменения в паренхиме почек [36]. Было показано, что у пациентов с тяжелой степенью фиброза, сопровождающейся значимым уменьшением размеров почки и количества функционирующей паренхимы, отмечается значительное разнообразие резистивных показателей ренального кровотока. Повышение индекса резистивности у детей с фиброзом почек имелось не всегда, поэтому прямая зависимость между степенью фиброза почек и показателями периферического сопротивления артериального ренального кровотока не установлена [36]. Методы ультразвуковой визуализации субъективны, зависят от квалификации специалиста, выполняющего их, и не дают информации о функциональном состоянии почек.

"Золотым" стандартом регистрации фиброза почек считается статическая нефросцинтиграфия с димеркаптосукциновой кислотой (ДМСА), которая позволяет определить степень повреждения и объем функционирующей паренхимы по индексу интегрального захвата радиофармпрепаратa [37]. Однако известно, что от момента начала повреждения почечной паренхимы до образования рубца проходит не менее 6 мес, что ограничивает возможность ранней диагностики и профилактики РН [38]. Кроме того, статическая нефросцинтиграфия с ДМСА имеет ряд недостатков: высокая стоимость, ограничение применения у детей до трехлетнего возраста и высокий риск радиационного облучения [39].

Исследование [40] показало, что у 66% детей после перенесенной фебрильной ИМВП данные статической нефросцинтиграфии с ДМСА, в отличие от данных сонографии, позволили выявить фиброз почек. Этим результатам противоречат данные, согласно которым у 43% детей с высокими степенями ПМР, а также у 76% детей с повторными эпизодами фебрильной ИМВП патологических изменений при статической нефросцинтиграфии выявлено не было [41]. По данным [4], РН диагностирована лишь у 17,6% детей с различными степенями ПМР. V. García-Nieto и соавт. [42] провели оценку результатов статической нефросцинтиграфии с ДМСА у детей с острым пиелонефритом. Через 6–12 мес после острой фазы воспаления почечные рубцы были выявлены лишь у 33% пациентов. Отсутствие изменений почечной паренхимы в большей части случаев объяснялось возможностью локализации воспалительного процесса в мозговом веществе почки либо недостоверными результатами анализа [42]. Существуют данные, согласно которым статическая нефросцинтиграфия с ДМСА у детей не обладает статистически значимым преимуществом в диагностике РН по сравнению с КТ [13]. В ходе другого исследования было показано явное превосходство МРТ над статической нефросцинтиграфией с ДМСА при выявлении почечных рубцов у пациентов с ПМР [43].

Таким образом, несмотря на наличие современных высокотехнологичных методов визуализации фиброза почек, имеются ряд ограничений по их применению у детей, неоднозначность в трактовке их диагностических возможностей и трудности в оценке начальных этапов развития и мониторинге РН у детей с ПМР.

Перспективные молекулярные маркеры в диагностике РН

Несовершенство инструментальных методов визуализации начальных этапов фиброзирования почек диктует необходимость разрабатывать новые альтернативные, более чувствительные методы ранней диагностики РН, которые позволяли бы обнаружить ХБП на субклеточном уровне задолго до клинических проявлений почечной недостаточности. Молекулярная диагностика РН позволит урологам, нефрологам оптимизировать тактику ведения пациентов с ПМР после его коррекции, персонифицировать нефропротективную терапию и профилактику РН. Исследование молекулярных маркеров можно проводить в любых биологических жидкостях, в том числе и в моче, что сделает данный метод неинвазивным и доступным, отражающим изменения именно в МВП, а не в организме в целом. Выбор мишеней для молекулярной диагностики РН основан на понимании механизмов инициации и прогрессирования фиброза почек у детей с ПМР.

Коллаген IV типа – молекулярная основа почечного рубца

Коллаген является полиморфным белком и основным молекулярным компонентом рубцовой ткани. Коллаген IV типа – ключевой компонент всех базальных мембран, которые представляют собой основу межклеточного вещества. Известно, что в результате гипоксии происходит нарушение метаболизма соединительной ткани в базальной мембране канальцев, что приводит к формированию рубцов за счет замещения коллагена I и III типов коллагеном IV типа [44]. Коллаген IV типа синтезируется клетками проксимальных канальцев под воздействием TGF-β1, индуцированного ангиотензинном II и миофибробластами [45].

Доказано, что ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента и блокаторы ангиотензиновых рецепторов 1-го типа оказывают ренопротективный эффект у пациентов с диабетической нефропатией. Следовательно, уменьшение экскреции коллагена IV типа с мочой на фоне этих препаратов указывает на значимость этого фактора в процессе фиброза почек [46]. Исследование [47] показало, что у 63% пациентов с диабетической нефропатией и нормальбуминурией повышался уровень коллагена IV типа в моче. Кроме этого ряд авторов указывают на то, что уровень мочевой экскреции данного фактора – основной предиктор почечной недостаточности [48]. Таким образом, коллаген IV типа может быть использован для ранней диагностики РН и мониторинга эффективности ее терапии.

TGF-β1 – основной регулятор ремоделирования ЭЦМ

По многочисленным данным литературы, именно TGF-β1 играет ключевую роль в формировании и прогрессировании фиброза паренхимы почек и РН [14, 19]. Данный цитокин вырабатывается не только мезангиальными клетками, моноцитами, макрофагами, тромбоцитами – в культуре клеток была показана возможность его синтеза ТЭК [49].

Действие TGF-β1 на паренхиму почек многогранно и реализуется несколькими путями. Во-первых, TGF-β1 является индуктором ЭМП [50], стимулируя трансдифференцировку ТЭК в миофибробласты [51], тем самым увеличивая их количество в паренхиме почек, что, по некоторым данным, лежит в основе патогенеза фиброза почек. Однако, несмотря на большое количество исследований, демонстрирующих возможность ТЭК прохождения через ЭMП in vitro, достоверных сведений о течении этого процесса in vivo нет [22].

Во-вторых, TGF-β1 обеспечивает активацию резидентных фибробластов и миофибробластов через сигнальную систему Smad [52], что приводит к избыточному синтезу ЭЦМ. Избыточное отложение ЭЦМ в перитубулярном пространстве ухудшает условия трофики почечных канальцев, снижая устойчивость клеток к ишемии [53].

В-третьих, под воздействием TGF-β1 ТЭК и миофибробласты синтезируют ряд провоспалительных и профибротических цитокинов, которые поддерживают персистенцию хронического воспаления и провоцируют фиброз паренхимы. Среди них стоит выделить IL-1 и ангиотензин II, которые замыкают порочный круг, усиливая продукцию TGF-β1 и ускоряя процесс ЭМП ТЭК [54].

TGF-β1 экскретируется с мочой, что делает возможным измерение его уровня в моче. Доказано, что у пациентов с фиброзом почек наблюдается повышение концентрации TGF-β1 в моче [55]. В исследовании [56] концентрация ангиотенизиногена в моче коррелировала c выраженностью протеинурии и мочевым уровнем TGF-β1. Таким образом, использование мочевого уровня TGF-β1 в качестве маркера РН представляется перспективным.

МСР-1 – ключевой фактор персистенции интерстициального воспаления

Моноцитарный хемоаттрактантный протеин-1 относится к СС-семейству хемокинов и играет ключевую роль в формировании воспалительного инфильтрата в паренхиме почечной ткани [57]. MCP-1 вырабатывается ТЭК в ответ на действие провоспалительных цитокинов, гипоксию и протеинурию [58]. Это подтверждается данными исследования образцов мочи детей с обострением хронического пиелонефрита: в образцах наблюдалось достоверное повышение уровня как провоспалительных интерлейкинов, так и MCP-1 [59]. MCP-1 активирует рецепторы ССR-2 на мембране подоцитов, тем самым вызывая реорганизацию их цитоскелета и увеличивая подвижность этих клеток. В результате данных процессов повышается проницаемость гломерулярного барьера для альбумина [60].

Диффундируя через базолатеральную поверхность тубулярных клеток в интерстиций, MCP-1 привлекает большое количество моноцитов, макрофагов и лимфоцитов [61] и увеличивает концентрацию активированных макрофагов по соседству с канальцевыми эпителиальными клетками, что способствует их повреждению [49]. Выделение MCP-1 через апикальную мембрану ТЭК обусловливает его появление в моче. Также показано, что среди других цитокинов именно MCP-1 является биомаркером раннего формирования почечных рубцов у пациентов с нормальной функцией почек [62].

В исследованиях показано выраженное профибротическое и пролиферативное действие ангиотенизина II на почечную паренхиму [63]. Этот эффект обусловлен стимуляцией экспрессии TGF-β1 и NF-κB, что приводит к усилению синтеза MCP-1 ТЭК, который в свою очередь инициирует выработку TGF-β1 макрофагами, замыкая порочный круг [64].

Ряд исследователей оценили информативность уровня мочевой экскреции MCP-1 и TGF-β1 для мониторинга фиброза паренхимы почек при хроническом гломерулонефрите. Уровень мочевой экскреции MCP-1 более 4 пг/мл свидетельствует о ранней фазе формирования почечного рубца (более 10% общей площади коркового слоя), его содержание в моче более 20 пг/мл и TGF-β1 более 2 пг/мл говорит о сформированном почечном рубце (более 20% площади коркового слоя) [65]. В исследовании T. Morii и соавт. [66] было продемонстрировано, что МСР-1 в моче – основной специфический индикатор интраренального воспаления. Мониторинг мочевых уровней MCP-1, IL-10, человеческого липокалина, ассоциированного с нейтрофильной желатиназой (NGAL), молекулы повреждения почек-1 (KIM-1) у детей с гидронефрозом подтвердил, что после пиелопластики содержание MCP-1 и IL-10 значительно снизилось по сравнению с концентрацией NGAL, KIM-1. Данный факт указывает на определяющую роль MCP-1 в прогнозе хирургического лечения гидронефроза [67]. Таким образом, MCP-1 может быть использован в качестве перспективного биомаркера для ранней диагностики РН.

VEGF – ранний индикатор развития РН

Повышение внутрипочечного давления на фоне ПМР изменяет гемодинамику в паренхиме почек, что сказывается на усилении синтеза васкулоэндотелиального фактора роста (VEGF). VEGF синтезируется подоцитами и принимает участие в регуляции таких физиологических процессов, как ангиогенез, лимфогенез и нефрогенез [68]. В исследованиях на крысах показано, что VEGF обеспечивает сохранение неповрежденных гломерулярных капилляров за счет эндотелиальной пролиферации. При этом VEGF не воздействует на гипертрофированные гломерулы [69], но оказывает выраженный вазодилатирующий эффект, обусловленный активацией эндотелиальной NO-синтазы.

Повышение уровня экспрессии VEGF наблюдается у пациентов с ХБП [70]. Кроме того, экспрессия VEGF достоверно коррелирует с уровнем макрофагальной инфильтрации паренхимы, плотностью капиллярной сети и тяжестью рубцевания почек [71]. В своей работе R. Konda и соавт. [72] продемонстрировали тесную положительную корреляцию между уровнем VEGF в моче и степенью фиброза почечной паренхимы, а также то, что содержание VEGF в моче пропорционально уровню β2-микроглобулина в сыворотке крови и α1-микроглобулина в моче, при этом у 60% пациентов с РН уровень этих маркеров оставался в пределах нормы, тогда как содержание VEGF было повышено [72]. R. Grenda и соавт. [73] подчеркивают наличие положительной корреляционной связи между уровнем мочевой экскреции VEGF и TGF-β1 у детей с обструктивными уропатиями. Эти данные подтверждают возможность использования VEGF в качестве раннего маркера РН.

Не вызывает сомнений успех, достигнутый в понимании патогенеза РН. Однако важным для специалистов, участвующих в ведении пациентов с ПМР, является достижение консенсуса: в вопросах терминологии, описывающей фиброзные изменения паренхимы почек, в трактовке данных инструментальных методов визуализации и в создании диагностической панели молекулярных маркеров начальных этапов РН.

Несмотря на большое внимание мирового научного сообщества к проблеме развития РН у детей и подростков, до настоящего времени не существует надежных методов ее ранней диагностики. Такие методы в первую очередь важны при ведении детей с ПМР после коррекции рефлюкса, прогнозировании течения РН, определении начала ренопротективной терапии и оценке ее эффективности.

Имеющийся арсенал инструментальных методов диагностики РН не позволяет визуализировать минимальные изменения в паренхиме почек у детей с ПМР. В связи с этим в настоящее время интерес исследователей обращен к разработке и внедрению неинвазивных и высокочувствительных методов регистрации начальных этапов ее формирования. Среди перспективных маркеров следует выделить TGF-β1, MCP-1, коллаген IV типа и VEGF, информативность которых доказана результатами исследований последнего десятилетия.

Таким образом, системный анализ ключевых молекулярно-клеточных маркеров инициации начальных этапов повреждения почек у детей с ПМР открывает новые перспективы в разработке методов ранней диагностики РН, персонифицированного лечения и профилактики осложнений данной социально-значимой патологии в широкой педиатрической практике.