Острое почечное повреждение (ОПП) служит синдромом, при котором возникают и быстро прогрессируют нарушения функций почек, что может приводить к выраженным гомеостатическим сдвигам, зачастую не совместимым с жизнью [1, 2]. Встречаемость синдрома ОПП чрезвычайно высока, составляет 181–288 случаев на 100 тыс. человек и имеет тенденцию к увеличению [3–5].

Выделяют преренальные, ренальные и постренальные причины ОПП. К ренальным этиологическим факторам относят заболевания почечной паренхимы различного генеза, к постренальным – патологию, нарушающую отток мочи. Преренальными причинами являются все ситуации, связанные с обескровливанием почки. Среди них гиповолемия, гипо-, изо- и гипертоническая, заболевания и синдромы, сопровождающиеся уменьшением минутного объема сердца и объема циркулирующей крови, а также различные по причинам локальные ограничения поставок крови к почке. К последним относятся интраоперационное пережатие почечной артерии, которое является вынужденным фрагментом лапароскопической резекции пораженного участка почечной паренхимы и сопровождается развитием тепловой ишемии оперируемого органа с весьма высокой вероятностью гипоксически-реоксигенационной альтерации молекулярно-клеточных структур нефрона [6].

Степень выраженности негативных последствий теплового обескровливания почки зависит от продолжительности ишемически-гипоксического воздействия. Не более чем 10-минутная окклюзия практически не влияет на структурные составляющие органа. Увеличение длительности до получаса сопровождается развитием обратимых нефроцеллюлярных изменений. Если кровоснабжение почки прекращается больше, чем на 30 мин, создаются условия для летальной альтерации почечных клеток. После пережатия почечной артерии продолжительностью 60 мин и более наблюдается необратимое повреждение митохондрий и гибель нефроцитов [7–9].

Гипоксически-реоксигенационное повреждение нефроцитов является типовым патологическим процессом, включает стандартный набор патологических и защитно-приспособительных реакций, проявляется в виде комплекса неспецифических морфологических, метаболических и функциональных нарушений. Излюбленным объектом такой альтерации становятся клетки эпителиального монослоя стенок проксимальных канальцев нефрона. Успешность корректирующих мероприятий находится в прямой зависимости от своевременности выявления этих нарушений. Все технологии лабораторной диагностики острого почечного повреждения базируются на измерении концентрации и/или активности биологических маркеров острой альтерации почек [10]. Оценка функционального потенциала ренальной ткани традиционно проводится на основе результатов количественной и качественной детекции креатинина (C4H7N3O) и мочевины (CH4N2O) в крови и в моче. Однако в настоящее время очевидно, что данные тесты не обладают достаточной чувствительностью и не состоятельны для оценки острых нарушений [11]. Например, диагностически значимые изменения уровня креатинина могут регистрироваться спустя 2–3 суток от момента активации патогенетической цепочки, что делает невозможным раннюю диагностику ОПП [12]. В настоящее время разработаны новые методики, более чувствительные, реактогенные и надежные, позволяющие в динамике оценить особенности развития клубочково-канальциевой дисфункции и применить эти сведения при планировании стратегии и тактики лечебных мероприятий [13].

Соединения, уровни содержания которых в крови и в моче диагностически и прогностически важны при ведении больных с несостоятельностью функций ренальной ткани, получили общее название биомаркеров ОПП. Их рациональная лабораторная идентификация предполагает использование унифицированных технологий, доступных в каждом лечебном учреждении. Исследования, проведенные в конце XX – начале XXI вв. позволили составить некий перечень потенциальных биомаркеров ОПП [14], классифицировать эти вещества и определить их полюс информативности. Последнее подразумевает выявление объекта альтерации (канальцы или клубочки), причины биосинтеза маркера (конституциональные или индуцибельные) и т.д. [15].

Все соединения, используемые в качестве лабораторных биомаркеров ОПП, должны в полном объеме соответствовать определенным требованиям [16]. Прежде всего биологические жидкости должны быть легкодоступными, а получение проб – неинвазивно и атравматично. Кроме того, обязательна унификация применяемых лабораторных технологий. Измеряемые аналиты должны быть высокоспецифичными и чувствительными идентификаторами следующих показателей: локализации очага поражения (клубочки, сегменты канальцев, сосуды), действительных этиологических факторов и продолжительности повреждения, особенностей патогенеза ОПП, степени тяжести процесса, необходимости диализа, вариантов исхода (выздоровление, хронизация, смерть), адекватности проводимых лечебных мероприятий [17]. В настоящее время доказано полное соответствие перечисленным требованиям ряда биомаркеров ОПП [18, 19]. Тем не менее проблема научного поиска новых представителей этого класса аналитов не теряет своей актуальности [20–22].

В основу разработанных классификаций биологических маркеров острого почечного повреждения положены следующие признаки: топический, патофизиологический, клинический и рабочий [23].

Согласно топической классификации, выделяют пять групп биомаркеров. Индикаторами повреждения гломерулярного аппарата служат альбумин, s-цистатин С, α1-микроглобулин, β2-микроглобулин. На альтерацию проксимальных канальцев указывают гиперконцентрации NGAL (нейтрофильного желатиназоассоциированного липокалина-2), IKM-1 (Kidney Injury Molecule-1 – молекулы почечного повреждения-I), L-FABP (БСЖК – печеночного протеина, связывающего жирные кислоты), цистатина С, ИЛ-18 (интерлейкина-18), α-GST (α-глютатион-S-трансферазы) и др. Поражение дистальных канальцев подтверждается повышенными уровнями π-GST (π-глютатион-S-трансферазы) и NGAL в биологических жидкостях. Калибиндин D28 является детектором повреждения собирательных трубочек, остеопонтин и NHE-3 (натрийводородный обменник-3) – петли Генле [24].

Патофизиологическая классификация делит биомаркеры по их способности идентифицировать реализацию того или другого фрагмента патогенеза ОПП. Таким образом, выявляются нарушения функций почек (креатинин, сывороточный цистатин С), пероксидация липидов (8-А2α-изопростан, 4-ОН-2-ноненал), повреждения нефроцитов и межклеточной среды (NGAL, IKM-1, L-FABP), задействование иммунного ответа (показатели иммунограммы) и апоптоза (аннексин-5) [25].

Существует также клиническая классификация, в которой рассматриваются возможности применения данных соединений для скриннинг-диагностики ОПП, оценки факторов риска, уточнения особенностей этиопатогенеза, контроля эффективности терапии и др. [26].

В рабочей классификации биомаркеры, представленные как средство прогнозирования, разделены на 4 разновидности. Первую группу составляют протеины, синтез и высвобождение которых существенно повышаются при острой альтерации почек. Среди них: NGAL, L-FABP, KIM-I, ИЛ-18. Во вторую группу входят индикаторы функциональной недостаточности нефрона, например цистатин С сыворотки крови. К третьей группе относятся некоторые уринозные белки с низкой молекулярной массой – цистатин С, α1- и β2-микроглобулины. Четвертая группа представлена интрацеллюлярными энзимами, такими как NAG (N-ацетил-D-глюкозамидаз), α- и π-GST (α- и π-глютатион-S-трансферазы), ГГТП (γ-глутамилтранспептидаза), ЩФ (щелочная фосфатаза), ЛДГ (лактатдегидрогеназа).

Таким образом, наиболее вероятными биомаркерами интраоперационного острого ишемического повреждения ренальной ткани в условиях лапароскопической резекции почки являются креатинин, цистатин-С, ИЛ-18, IKM-1, NGAL, L-FABP, NAG, α-GST, ГГТП, ЛДГ.

Креатинин

Креатинин используется для лабораторной диагностики клубочково-канальциевой дисфункции уже несколько десятилетий. Данное соединение образуется в мышечной ткани из креатинфосфата, затем поступает в общий кровоток, откуда фильтруется в мочу и выводится при мочеиспускании. Креатинин не подвергается канальциевой реабсорбции и по его концентрации в плазме или сыворотке крови можно судить о состоянии клубочковой фильтрации. Референсные диапазоны уровня креатинина различны для мужчин (44–150 мкмоль/л) и женщин (44–97 мкмоль/л) и прямо пропорциональны мышечной массе человека. Полученное при проведении реакции Яффе значение показателя используется для расчета скорости клубочковой фильтрации (СКФ). К недостаткам данного метода оценки функций почечного фильтра относятся, во-первых, возможность ложного завышения СКФ в связи с тем, что определенный объем креатинина выводится из крови в мочу путем канальцевой секреции; во-вторых, несостоятельность показателя при острых поражениях ренальной ткани, когда изменения уровня креатинина в крови появляются не ранее чем через 24–72 ч после повреждения; в-третьих, невозможность диагностически значимого мониторинга СКФ в случаях, когда последняя равна или превышает 50–60 мл/мин [27].

Цистатин С

Цистатин С – белок, главной биологической функцией которого является ингибирование цистеиновых протеиназ. Молекулярная масса соединения равна 13,4 кДа, его продуцируют все ядросодержащие клетки организма. Цистатин С может быть определен в любых тканях и жидкостях внутренней среды, физиологически оптимальное количество в сыворотке составляет у женщин 0,57–1,12, у мужчин – 0,60–1,11 мг/л. Данный биомаркер в почечных клубочках фильтруется из крови в мочу не реабсорбируется и не секретируется в канальцах. Повышение уровня цистатина С в крови наблюдается во всех ситуациях, связанных с появлением во внутренней среде поврежденных клеток и активацией цистеиновых протеиназ. Внезапное поражение нефроцитов разного генеза сопровождается увеличением содержания содержания цистатина в моче. Определение концентраций s- и u-цистатина С чрезвычайно ценно для ранней диагностики острого повреждения почки, что объясняется высокой чувствительностью и специфичностью тестов. Также результат измерений уровня этого белка в сыворотке крови используется для расчета СКФ по специальным формулам. Многие исследователи указывают на то, что такой способ оценки объема ультрафильтрации более совершенен и точен, чем основанный на количестве креатинина [28].

Интерлейкин-18

Лабораторная детекция уровня ИЛ-18 в моче с большой точностью и надежностью позволяет осуществить раннее выявление ОПП, в том числе ишемически-реперфузионного. При появлении в ренальной паренхиме очага поражения, содержащего летально поврежденные клетки, немедленно развиваются ответные реакции иммунокомпетентной системы с активацией антигенпрезентирующих, хелперных и эффекторных клеток, продуцирующих различные цитокины. Высокая концентрация ИЛ-18 в моче формируется на 24–72 ч раньше таковой для креатинина. Однако повышенное содержание ИЛ-18 в плазме может свидетельствовать не только об острой почечной патологии, но и о других заболеваниях, сопровождающихся деструкцией клеток и молекул. Кроме того, повышенная концентрация ИЛ-18 в крови и моче может наблюдаться при сепсисе независимо от наличия или отсутствия поражений ренальной паренхимы [23, 24].

Молекула почечного повреждения-I

Наличие в образцах мочи гликопротеина KIM-1 (молекулярная масса – 90 кДа) является диагностически значимым ранним лабораторным признаком острого поражения проксимальных отделов канальциевого аппарата нефрона в условиях ишемии или на фоне разнообразных токсических воздействий. Анализ уровня KIM-1 позволяет не только выявлять повреждение, но и оценивать вероятность присоединения осложнений, возможность благоприятного или неблагоприятного исхода. Также KIM-1 присутствует в моче у лиц с хроническим течением почечной патологии. Если повреждения проксимальных канальцев отсутствуют, данный гликопротеин не индексируется ни в моче, ни в почечной ткани [29].

Нейтрофильный желатиназоассоциированный липокалин-2

Нейтрофильный желатиназный липокалин-2 (NGAL), протеин с молекулярной массой 25 кДа) – синтез данного соединения осуществляется клетками всех органов и тканей, в том числе ренальной. В связи с этим в контексте диагностики почечной патологии целесообразно различать липокалин-2 в крови и то же соединение, но образованное в паренхиме почек.

Липокалин-2 из крови поступает в первичную мочу в процессе клубочковой фильтрации и затем подвергается почти полному обратному всасыванию в проксимальных канальцах, эпителиоциты которых полностью разрушают данное соединение. Таким образом, появление NGAL в дефинитивной моче может быть обусловлено, во-первых, поражением tt. proximales с выпадением их реабсорбционной функции, во-вторых, интенсивным биосинтезом NGAL в самой почке в ответ на ее повреждение. Определение концентрации NGAL в крови и в моче – чувствительный и надежный метод идентификации и прогнозирования при преренальной и ренальной острой почечной недостаточности [30], в том числе ее субклиническом варианте [31], хронической болезни почек (ХБН) и хронической почечной недостаточности (ХПН) [32], различных нефропатий и воспалительных заболеваний мочевыводящих путей [33].

Печеночный протеин, связывающий жирные кислоты

Печеночный протеин, связывающий жирные кислоты (L-FABP), в норме осуществляет интрацеллюлярные трансмембранные поставки жирных кислот в хондриосомы. Этот белок относится к тем соединениям, которые надежно изолированы в интактной клетке. При альтерации последней за счет повышения проницаемости поврежденных биологических мембран L-FABP поступает в интерстиций, а затем в общий кровоток и мочу. В самых ранних публикациях, посвященных использованию L-FABP в качестве лабораторного критерия острых ишемически-гипоксических поражений почек, описывались результаты мониторинга L-FABP в моче подопытных животных с экспериментальной моделью острой почечной недостаточности [34]. В настоящее время детекция в моче L-FABP является надежным и высокоинформативным методом лабораторной диагностики острых и хронических заболеваний почек, в основе патогенеза которых лежит повреждение клеточных структур с нарушением целостности их биологических мембран [35].

N-ацетил-β-глюкозаминидаза

N-ацетил-β-глюкозаминидаза (NAG) является активным интрацеллюлярным ферментом и входит в состав лизосомальных гидролаз. При повреждении клетки, когда проницаемость мембраны общеклеточной и лизосомальной увеличивается, NAG высвобождается сначала в цитоплазму, затем во внеклеточное пространство. В клубочковом аппарате нефрона молекулы NAG не способны преодолеть почечный фильтр, что связано с их весьма крупными размерами и высокой массой, равной примерно 140 кДа. Следовательно, появление NAG в моче возможно только в условиях альтерации тубулярных эпителиоцитов, когда фермент поступает в мочу сразу после нарушения целостности цитолеммы эпителиальных клеток. Наиболее высокую активность N-ацетил-β-глюкозаминидаза проявляет в проксимальных отделах канальциевой системы, поэтому измерение ее активности в моче может служить высокоспецифичным, чувствительным и надежным лабораторным тестом ранней диагностики острого повреждения tt. proximales [36, 37] как преренального, так и ренального происхождения [38, 39]. Однако в ряде ситуаций возможно некорректное измерение активности уринарного NAG, что ограничивает применение теста. Это связано с тем, что, во-первых, мочевина является ингибитором данного фермента [40], во-вторых, при определенной патологии (системные заболевания соединительной ткани, гиперфункция паращитовидных желез, диабетическая нефропатия) активность NAG в моче повышается независимо от состояния ренальной паренхимы [41–43].

Глютатион-S-трансферазы

Глютатион-S-трансферазы (GST) – семейство энзимов, катализирующих обезвреживающее конъюгирование экзо- и эндогенных токсинов с глютатионом. В составе семейства 8 изоформ фермента: α, κ, μ, ω, π, σ, θ, ζ [44]. Ренальные GST локализованы в канальциевой части нефрона: α-изоформа – в проксимальных сегментах, π-изоформа – в дистальных. Вне повреждения активность этих энзимов в моче не определяется, ее увеличение связано с повреждением почечной ткани, появлением объектов катализа и высвобождением ферментов из разрушенных эпителиоцитов [45].

Уровень активности α- и π-глютатион-S-трансферазы находится в прямой зависимости от степени и характера нефротоксического воздействия и в обратной – от интенсивности выведения конечных продуктов метаболизма протеинов [46, 47], что позволяет считать α- и π-изоформы GST потенциальными биомаркерами острого повреждения проксимальных и дистальных канальцев, индикаторами механизмов и степени токсического поражения, параметрами прогностической оценки, а также одними из критериев адекватности проводимой терапии [48].

γ-глутамилтранспептидаза, лактатдегидрогеназа

Локализованные в неповрежденной щеточной кайме проксимальных ферментов γ-глутамил транспептидаза (ГГТП) и лактатдегидрогеназа (ЛДГ) присутствуют в моче в небольшом количестве. Если при острой почечной альтерации основной мишенью являются ближайшие к клубочку сегменты тубулярной системы нефрона, то концентрация и активность данных энзимов в пробах возрастает, что обусловлено гиперпроницаемостью мембран поврежденных клеток эпителия проксимальных канальцев и переходом в мочу содержимого их цитоплазмы и органелл, в том числе ГГТП и ЛДГ. Следовательно, по уровням ГГТП и ЛДГ в моче можно оценивать целостность эпителиоцитарного монослоя проксимальных канальцев [49–51]. Корректность результатов измерения количества и активности данных ферментов зависит от качества проведения преаналитического этапа лабораторной диагностики [52]. К наиболее важным требованиям относятся, во-первых, ограниченное время хранения образцов из-за высокой вероятности инактивации энзимов (не более 4 ч с момента взятия пробы); во-вторых, использование консервантов и стабилизаторов; в-третьих, обязательная очистка биологической жидкости, в том числе мочи, от примесей [53].

Заключение. Одной из преренальных причин острой гипоксически-реоксигенационной альтерации почки является окклюзия почечной артерии, выполняемая в процессе лапароскопической резекции пораженного органа. Вероятность развития синдрома ОПП возрастает с увеличением продолжительности обескровливания. В основе патогенеза ОПП лежит неспецифическое повреждение нефроцитов, обратимое или летальное, с увеличением проницаемости или полным разрушением биологических мембран. В первую очередь поражаются клетки эпителиального слоя проксимальных канальцев. Для эффективной коррекции возникающих расстройств необходимо своевременное их выявление. Перспективным направлением лабораторной детекции нарушений является измерение количества или активности биомаркеров ОПП. О гипоксически-реоксигенационной альтерации, поражении tt. proximales и развитии связанной с этим функциональной несостоятельности гломерулярно-тубулярного аппарата свидетельствуют соответствующие изменения концентрации креатинина, цистатина С, ИЛ-18, KIM-1, липокалина-2, печеночного протеина, связывающих жирные кислоты, а также ферментов N-ацетил-β-глюкозаминидазы, α-глютатион-S-трансферазы, γ-глутамилтранспептидазы, лактатдегидрогеназы. Результаты качественного и количественного определения этих аналитов существенно расширяют и углубляют представления об этиопатогенезе нарушений, позволяют более точно оценить тяжесть расстройств, улучшают качество прогнозирования, обеспечивают своевременность коррекции лечебных мероприятий.