Ионорегулирующая и водовыделительная функции почек при сахарном диабете 2 типа

Для клинической картины сахарного диабета 2 типа (СД2) характерно изменение деятельности почек, прогностическое значение имеет оценка их реакции на гормоны и некоторые иные факторы систем регуляции [1, 2]. Одним из частых нарушений водно-солевого обмена при СД являются отеки [3] как проявление диабетической нефропатии и сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний. В патогенезе отечного синдрома может играть роль перераспределение реабсорбции ультрафильтрата между сегментами нефрона с увеличением доли проксимальной реабсорбции [4]. У таких пациентов повышение экскреции жидкости почкой, увеличение диуреза может быть обусловлено терапией, направленной на восстановление нормального соотношения реабсорбции жидкости в проксимальном и дистальном сегментах нефрона. Особенное значение в этом случае имеет увеличение притока жидкости в дистальный сегмент за счет нормализации всасывания жидкости в проксимальном сегменте нефрона. Недавно в экспериментах нами было показано, что миметик глюкагоноподобного пептида 1, эксенатид, уменьшает объем проксимальной реабсорбции и вызывает увеличение притока жидкости в дистальный сегмент нефрона и собирательные трубки [5, 6]. В клинике при лечении СД2 используют эксенатид в виде препарата Баета® (Eli Lilly). Представляло интерес выяснить, в какой мере исходное состояние ионорегулирующей и водовыделительной функций почек у пациентов с СД2 определяет последующую реакцию при стандартной терапии с введением эксенатида, каковы особенности выделения воды и ионов почками у этих пациентов в условиях водной нагрузки. Решение этих вопросов легло в основу настоящей работы.

Цель

Изучение влияния исходного состояния водовыделительной и ионорегулирующей функций почек на экскрецию воды и ионов после введения препарата эксенатида у пациентов с СД2.

Материалы и методы

Обследовано 57 человек, 41 из них – пациенты с СД2 (12 мужчин и 29 женщин), среди них: 80% с компенсированной сердечной недостаточностью и 20% – с субкомпенсированной. Возраст обследуемых от 34 до 82 лет. Обследование проводилось на базе кардиологического отделения ФГБУЗ «Санкт-Петербургская клиническая больница РАН» в период с марта по ноябрь 2014 г., все пациенты дали информированное согласие. Протокол исследования № 152 от 27 января 2014 года одобрен этическим комитетом ФГБУЗ «Санкт-Петербургская клиническая больница РАН». Контрольная группа включала 16 практически здоровых женщин в возрасте от 24 до 36 лет.

Выбор такой группы был обусловлен тем, что представляло интерес сопоставить изменения функции у обследуемых с практически здоровыми людьми. У пациентов с СД2 сопутствующими заболеваниями были ауто­иммунный тиреоидит, гипотиреоз, диффузный узловой зоб, хронический пиелонефрит, мочекаменная болезнь, хронический обструктивный бронхит, хронический холецистит, хронический панкреатит, хронический гастрит, желчекаменная болезнь, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, хронический гастродуоденит, атеросклероз, дисциркуляторная энцефалопатия, дислипидемия, ожирение. Клинико-лабораторная характеристика обследуемых представлена в табл. 1.

Таблица 1. Клинико-лабораторная характеристика обследованных

Сокращения: данные представлены как M±m; К – контрольная группа; ССН – субкомпенсированная сердечная недостаточность; КСН – компенсированная сердечная недостаточность; СД2 – сахарный диабет 2 типа; ЛПВП – липопротеиды высокой плотности; ЛПНП – липопротеиды низкой плотности; АЛТ – аланинаминотрансфераза; АСТ – аспартатаминотрансфераза. Достоверность показателей: * – р<0,05 – при сравнении пациентов с КСН и ССН с СД2; # – р<0,05 – при сравнении пациентов мужского и женского пола; $ – р<0,05 – при сравнении пациентов с СД2 с контрольной группой. Прочерк (–) – нет данных.

При поступлении в клинику жалобы включали загрудинную боль при физической нагрузке или стрессовой ситуации, боль и ощущение перебоев в ритме сердца, одышку при ходьбе и в покое, слабость, головную боль, головокружение, снижение остроты зрения, мелькание пятен, кругов, мушек перед глазами; у части пациентов обнаружены пастозность и отеки нижних конечностей. У обследуемых наблюдалась патология сердечно-сосудистой системы (стенокардия, инфаркт миокарда, кардиосклероз, аортокоронарный склероз, нарушение ритма сердца, гипертоническая болезнь). В исследование включены пациенты, у которых в качестве сопутствующего заболевания диагностирован СД2; они были разделены на 2 группы по наличию компенсированной или декомпенсированной сердечной недостаточности, что клинически проявлялось наличием или отсутствием отеков. В стационаре пациенты соблюдали диету, получали стандартную терапию по поводу основного заболевания и СД2.

Для исследования функционального состояния почек натощак проводили сбор ночных проб мочи, фиксировали их объем и время мочеобразования, эти данные служили исходным показателем для каждого пациента. В день обследования с 8:00 до 8:30 утра у пациентов производили забор венозной крови из локтевой вены для определения биохимических параметров. Пациенты в этот день, по согласованию с лечащим врачом, не принимали лекарственные препараты до окончания сбора проб.

Обследование каждого пациента проводилось в два этапа для группы с отеками и в четыре этапа – при отсутствии отеков. Первые два этапа были одинаковыми для обеих групп. Каждый этап занимал 1 день и включал сбор проб мочи до и после сопутствующих процедур. На всех этапах обследования у пациентов после введения препарата или водной нагрузки собирали мочу не менее 2 ч при произвольном мочеиспускании; точно регистрировали объем и время, в течение которого происходило образование каждой пробы мочи. Первый день был контрольным, собирали 2 пробы мочи: ночную и последующую без дополнительного введения препаратов или водной нагрузки. Во второй день больным подкожно вводили препарат эксенатида (Баета®, Ely Lilly, США) в дозе 5 мкг сразу после сбора ночной пробы мочи, проводилось измерение концентрации глюкозы в капиллярной крови до и через 1 ч после введения препарата. На третий день пациенты без отеков и обследуемые контрольной группы получали водную нагрузку, пациенты с СД2 – в объеме 0,7% от массы тела, а контрольная группа – в объеме 1%; на четвертый – водную нагрузку и препарат эксенатида.

Осмоляльность проб сыворотки крови и мочи измеряли криоскопическим методом на микроосмометре «Advanced Instruments, Inc 3300» (США). Концентрацию ионов натрия, калия в сыворотке крови определяли на ионоселективном блоке автоматического биохимического анализатора «Erba XL-200» (Чехия), в моче – на пламенном фотометре «Sherwood-420» (Великобритания), концентрацию ионов магния и кальция – на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Shimadzu AA-6200» (Япония). Концентрацию глюкозы в капиллярной крови определяли с использованием тест-полосок на глюкометре «Accu-Chek Go, Roche» (Швейцария). Концентрацию мочевины, белка и креатинина определяли на автоматическом биохимическом анализаторе «Erba XL-200» (Чехия), концентрацию холестерина, триглицеридов, липопротеидов высокой и низкой плотности, аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы определяли на автоматическом биохимическом анализаторе «Architect c8000» (США).

Показатели функций почек рассчитывали по стандартным формулам [7] и нормализовали на 1,73 м2 площади поверхности тела. Все данные представлены в виде М±m. Сравнение групп проводили с использованием t-критерия Стьюдента с поправкой Бонферрони на число сравнений. Различия считали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты и обсуждение

Водовыделительная функция почек оценивалась по их способности к осмотическому разведению и концентрированию мочи. В клинике для этого используют пробы Фольгарда или их модификации в зависимости от тяжести состояния пациентов. В стандартном варианте проба Фольгарда на разведение включает водную нагрузку в объеме 2% от массы тела, проба на концентрирование – длительное сухоядение. Однако в этой форме проведение пробы при обследовании пациентов с СД2 невозможно. Нами была применена иная, более мягкая форма обследования. Способность почки к осмотическому концентрированию оценивалась по ночной пробе мочи и отражала реакцию на секрецию эндогенного вазопрессина [8].

При проведении обследования нами не было найдено отличий по сопоставимым параметрам у пациентов мужчин и женщин ни в одной из групп, кроме исходного периода, где выявлено отличие в значениях диуреза и выведения осмотически активных веществ за счет повышенного выведения натрия у мужчин в сравнении с пациентами женского пола (табл. 2).

Таблица 2. Показатели ионорегулирующей и водовыделительной функций почек у пациентов с СД2 в зависимости от пола

Сокращения: данные представлены как M±m, расчеты произведены на 1,73 м2 площади поверхности тела за 1 ч; Ж – пациенты женского пола; М – пациенты мужского пола; V – диурез; UOsmV – выведение осмотически активных веществ; UNaV – выведение ионов натрия; UKV – выведение ионов калия; UMgV – выведение ионов магния; UCaV – выведение ионов кальция; COsm – клиренс осмотически активных веществ; CH2O – клиренс осмотически свободной воды; CCr – клиренс креатинина. Достоверность показателей: * – р <0,05 – при сравнении мужчин и женщин. Прочерк ( – ) – нет данных.

Среди обследованных пациентов с СД2 было 33 человека без отеков и 8 с отеками. Водную нагрузку в объеме 0,7% к массе тела получали только пациенты без отеков. В исходном периоде не было найдено статистически значимых отличий по величине диуреза, клиренсу осмотически свободной воды, выделению осмотически активных веществ, ионов натрия, калия, магния. Достоверное отличие касалось скорости клубочковой фильтрации, она была на 58% ниже при наличии отеков (табл. 3). Это отличие объяснимо и вызвано, по-видимому, нарушением кровообращения. Важно отметить, что эти отличия не сказались на реакции на введение препарата эксенатида у больных СД2.

Таблица 3. Показатели ионорегулирующей и водовыделительной функций почек у пациентов с компенсированной и субкомпенсированной сердечной недостаточностью

Сокращения: данные представлены как M±m, расчеты произведены на 1,73 м2 площади поверхности тела за 1 ч; ССН – субкомпенсированная сердечная недостаточность; КСН – компенсированная сердечная недостаточность; V – диурез; UOsmV – выведение осмотически активных веществ; UNaV – выведение ионов натрия; UKV – выведение ионов калия; UMgV – выведение ионов магния; UCaV – выведение ионов кальция; COsm – клиренс осмотически активных веществ; CH2O – клиренс осмотически свободной воды; CCr – клиренс креатинина. Достоверность показателей: * – р <0,05 – при сравнении мужчин и женщин. Прочерк ( – ) – нет данных.

Обследование показало, что у пациентов с СД2 почки функционируют в состоянии осмотического концентрирования, осмоляльность мочи (UOsm=646±36 мОсм/л) в 2,2 раза выше, чем сыворотки крови (POsm=300±2 мОсм/л, p<0,001). Реабсорбция осмотически свободной воды составляет 0,78±0,10 мл/мин у пациентов с СД2, что сопоставимо со здоровыми людьми (0,55±0,13 мл/мин, p>0,05). Следовательно, в обычных условиях реакция почек на эндогенный вазопрессин адекватна и обеспечивает эффективную осморегуляцию у этих пациентов. Скорость мочеотделения ночью зависит не от выделения осмотически свободной воды, а от экскреции осмотически активных веществ и связанной с ними воды, прежде всего от экскреции ионов натрия (рис. 1). У пациентов с СД2 скорость мочеотделения коррелирует с выведением ионов магния (r=0,70, p<0,001) и калия (r=0,54, p<0,001), но не ионов кальция (r=0,44, p>0,05).

Вопрос о реакции почек на вазопрессин при СД2 обсуждался в литературе [9], высказывалось мнение о дефекте системы осмотического концентрирования мочи при сахарном диабете [10]. Возможно, эта точка зрения обоснована при достаточно длительном течении диабетической нефропатии, но суждение только по меньшей осмоляльности мочи у пациентов с СД2 (646±36 мОсм/л) по сравнению со здоровыми обследованными (746±40 мОсм/л, p<0,05) нельзя считать обоснованным без учета и расчета реабсорбции осмотически свободной воды, поскольку при диабете может быть значительная глюкозурия, осмотический диурез. По полученным нами данным, объем реабсорбируемой осмотически свободной воды на 36,4% выше в ночных пробах мочи у пациентов с СД2, чем у здоровых лиц (табл. 4). Большая величина указывает на более эффективную работу почек по осмотическому концентрированию в сопоставимых условиях секреции вазопрессина.

Способность к осмотическому разведению определялась по выделению гипоосмотичной мочи, для чего применялась необременительная для этих пациентов проба с питьем воды в объеме 0,7% от массы тела. Сопоставление зависимости диуреза от образования осмотически свободной воды после водной нагрузки у пациентов с СД2 и здоровых лиц выявило высокую корреляцию между этими показателями в обеих группах (рис. 2). Отличие между группами касается меньшей способности к гипотонизации мочи у пациентов с СД2 (UOsm=440±41 мОсм/л) по сравнению со здоровыми обследованными (UOsm=156±16 мОсм/л, p<0,001).

У пациентов с СД2 после водной нагрузки клубочковая фильтрация составляла 127±14 мл/мин и достоверно не отличалась от таковой у здоровых лиц – 116±5 мл/мин, экскретируемая фракция воды (доля воды, выделенной от поступившей в нефрон при фильтрации) при диабете была ниже – 1,4±0,2% по сравнению с контрольной группой – 4,3±0,4% (p<0,05). Эти данные позволяют заключить, что характер функциональных преобразований в почке после питья воды и вызванного им снижения уровня эндогенного вазопрессина сходен со здоровыми людьми, но у большей части пациентов с СД2 разведение мочи было меньшим (рис. 2). Эта реакция почек у пациентов с СД2 могла быть обусловлена меньшим, чем у здоровых обследованных, объемом воды при вод­ной нагрузке, но применять большую нагрузку при СД2 представлялось нецелесообразным по клиническим соображениям. Существенно, что система осморегуляции пациентов с СД2 реагировала подобно здоровым лицам (рис. 2).

Водная нагрузка вызывала не только уменьшение осмоляльности крови, но и увеличение ее объема, гиперволемию. Клиренс осмотически активных веществ у пациентов с СД2 не менялся при водной нагрузке, имелась высокозначимая корреляция между осмоляльным очищением и выведением ионов натрия (r=0,91, p<0,001), калия (r=0,85, p<0,001) и магния (r=0,77, p<0,001); выведение катионов при водной нагрузке у больных СД2 и здоровых лиц не отличалось (табл. 4).

Таблица 4. Показатели ионорегулирующей и водовыделительной функций почек у пациентов с СД2

Сокращения: данные представлены как M±m, расчеты произведены на 1,73 м2 площади поверхности тела за 1 ч; V – диурез; UOsmV – выведение осмотически активных веществ; UNaV – выведение ионов натрия; UKV – выведение ионов калия; UMgV – выведение ионов магния; UCaV – выведение ионов кальция; COsm – клиренс осмотически активных веществ; CH2O – клиренс осмотически свободной воды; CCr – клиренс креатинина. Достоверность показателей: * – р <0,05 – относительно исходного периода в каждой группе; # – р<0,05 – относительно исходного периода относительно данных после введения эксенатида в группе с СД2; $ – р<0,05 – обеих групп после водной нагрузки; & – р <0,05 – исходных периодов обеих групп. Прочерк ( – ) – нет данных.

Сопоставление диуреза и наличия отеков у пациентов показало, что в ночных пробах мочи имеется корреляция между величиной диуреза и экскрецией ионов натрия как при отсутствии отеков (r=0,70, p<0,001), так и у отечных пациентов (r=0,81, p<0,05). Скорость мочеотделения коррелировала с выведением ионов калия только у пациентов без отеков (r=0,61, p<0,001).

Эксенатид оказывает, по крайней мере, два эффекта: усиливает секрецию инсулина и влияет на проксимальную реабсорбцию [11, 12, 13]. После инъекции препарата эксенатида у наших пациентов не изменялась экскреция ионов натрия. Однако у них имелась зависимость выведения ионов натрия от его экскреции в исходном периоде (рис. 3) и зависимость диуреза от выведения ионов натрия на фоне приема препарата эксенатида (рис. 4).

По имеющимся данным, глюкагоноподобный пептид 1 и его миметик эксенатид обладают способностью увеличивать секрецию инсулина после потребления глюкозы [11, 12, 13] и ускорять нормализацию баланса воды и натрия после водной и солевой нагрузок у животных и человека [14, 15]. Представляло интерес выяснить, имеется ли внутренняя связь между этими разными эффектами у человека. Один из них связан с секрецией инсулина и влиянием на β-клетки поджелудочной железы при всасывании глюкозы, а второй обусловлен действием на почку и, по данным литературы, требует вовлечения в реакцию Na+/H+ обменника в клетках проксимального сегмента нефрона [16]. Для ответа на этот вопрос было сопоставлено изменение концентрации глюкозы в сыворотке крови по сравнению с исходным значением перед введением препарата эксенатида и сдвиг экскреции ионов натрия и других катионов почкой при действии того же препарата у того же пациента. Действительно, оказалось, что снижение гликемии было тем больше, чем выше были исходные значения концентрации глюкозы в сыворотке крови (r=0,82, p<0,001), а чем больше было снижение концентрации глюкозы в сыворотке крови, тем меньше был натрийурез (рис. 5). Аналогичная картина наблюдалась в отношении суммарной экскреции осмотически активных веществ (r=0,62, p<0,01), а также ионов калия (r=0,52, p<0,01).

Заключение

Полученные результаты о выделении воды и катио­нов (Na, K, Mg, Ca) почкой позволяют подойти к ответу на принципиально важный для клинициста вопрос об эффективности эксенатида у данного пациента по реакции почки и сдвигу гликемии. Приведенные данные показывают, что эффективность препарата эксенатида в отношении изменения уровня гликемии и реакции почек по выделению ионов натрия достоверно коррелирует с исходным значением этого параметра у данного пациента. Почки пациентов с СД2 сохраняют способность к осмотическому концентрированию и демонстрируют большую ее эффективность относительно здоровых людей в сопоставимых условиях секреции эндогенного вазопрессина. Кроме того, характер функциональных преобразований в почке у пациентов с СД2 после питья воды и вызванного им снижения уровня эндогенного вазопрессина сходен с таковым у здоровых лиц, но несколько меньше вследствие меньшего объема водной нагрузки.

Информация о финансировании и конфликте интересов

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 14-15-00730).

Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с проведением настоящего исследования и публикацией статьи.

Участие авторов: Балботкина Е.В. – сбор и обработка материалов, анализ полученных данных, написание текста; Баллюзек М.Ф. – консультирование пациентов; Воловникова В.А. – подбор и консультирование пациентов; Наточин Ю.В. – концепция и дизайн исследования, анализ полученных данных, написание текста; Шахматова Е.И. – сбор и обработка материалов.