Фиброгенный эффект гипергликемии. Повышение уровня глюкозы запускает процессы склерозирования интерстиция почек при СД. В экспериментальных работах показано, что избыток глюкозы приводит к увеличению продукции компонентов внеклеточного матрикса в канальцевых клетках. В числе этих компонентов коллагены I, III и IV типа, фибронектин [2, 3], гиалуроновая кислота [4]. Медиаторами эффекта глюкозы на синтез матрикса являются внутриклеточные транскрипционные факторы и факторы роста. Доказано, что стимулирующий эффект глюкозы на синтез коллагена в почках реализуется через протеинкиназу С [5]. Ограничивают фиброгенное влияние глюкозы ядерные рецепторы PPAR-γ [6, 7].

Среди факторов роста важнейшее значение в формировании ДН отводят трансформирующему фактору роста β (ТФР-β) [7, 8]. Гипергликемия запускает синтез ТФР-β [9], а также повышает экспрессию рецепторов ТФР-β в канальцевых клетках [10]. Синтез ТФР-β возрастает уже в первые дни после индукции экспериментального диабета. Введение инсулина уменьшает выраженность изменений экспрессии генов ТФР-β [9] и его рецепторов [10]. ТФР-β способствует развитию фиброза интерстиция за счет стимуляции синтеза коллагена и компонентов матрикса клетками эпителия канальцев и интерстициальными фибробластами [3, 11]. Кроме того, ТФР-β повышает продукцию фактора роста соединительной ткани (ФРСТ) в канальцевом эпителии [12, 13]. ФРСТ также оказывает мощный стимулирующий эффект на продукцию коллагена, фибронектина и других компонентов матрикса в канальцевых клетках и интестициальных фибробластах [12, 14]. Высокий уровень глюкозы повышает синтез еще одного фиброгенного медиатора – фактора роста эндотелия сосудов (ФРЭС) в эпителиоцитах канальцев [15]. Установлено, что продукция данного фактора в канальцах усилена у больных с ДН [16]. Одновременная активация синтеза ряда фиброгенных факторов роста определяет усиление продукции матрикса и его отложение в интерстиции почек.

Активация ренин-ангиотензиновой системы. Помимо гипергликемии, развитию интерстициального фиброза при СД способствует активация синтеза ангиотензина II в почках. Ангиотензин II повышает синтез ТФР-β, фибронектина и коллагена I типа в фибробластах почечного интерстиция [17]. Кроме того, ангиотензин II способен стимулировать продукцию фибронектина в канальцевых клетках [18]. Имеются данные, что ангиотензин II усиливает апоптоз клеток канальцев и интерстиция при СД [19].

Хроническое воспаление. В последние годы обсуждается роль воспалительных реакций в развитии интерстициального фиброза при СД. Установлено, что в условиях гипергликемии в канальцевых клетках возрастает синтез молекул межклеточной адгезии ICAM-1 [20, 21], а также хемокинов. К числу последних принадлежит моноцитарный хемоаттрактантный белок 1 (МСР-1: monocyte chemoattractant protein-1) и хемокин, экспрессируемый и секретируемый Т-клетками при активации (RANTES: regulated upon activation, normal T-cell expressed and secreted). Усиление экспрессии MCP-1 и RANTES в клубочках и в большей степени в канальцах почек обнаружено у больных СД 2 с нефропатией [22, 23].

Активация синтеза молекул адгезии и цитокинов в канальцевых клетках способствует привлечению в интерстиций мононуклеарных лейкоцитов, прежде всего макрофагов. Увеличение числа мононуклеаров в интерстиции почек зафиксировано у животных с экспериментальным СД [20, 24, 25] и у пациентов с ДН [23, 26, 27]. По нашим данным, увеличение числа макрофагов в интерстиции (но не в клубочках) у больных СД 1 наблюдается уже на допротеинурических стадиях нефропатии [28].

Мигрирующие в почки макрофаги могут играть важную роль в формировании интерстициального воспаления и фиброза, поскольку они продуцируют большое количество цитокинов и факторов роста, в числе которых TФР-β, эпителиальный фактор роста, фактор роста фибробластов, тромбоцитарный фактор роста и другие [29, 30]. Кроме того, активированные макрофаги вырабатывают значительное количество хемокинов, в том числе MCP-1, а также увеличивают экспрессию ICAM-1 в канальцевых клетках [31, 32]. Таким образом, создаются условия для привлечения новых популяций мононуклеаров и хронизации воспалительного процесса. Посредством выработки ТФР-β и фактора роста тромбоцитов, макрофаги стимулируют миграцию и пролиферацию фибробластов, что также усиливает нефросклероз [31]. Как показали эксперименты на животных, выраженность макрофагальной инфильтрации почек при СД взаимосвязана с альбуминурией, выраженностью нефросклероза и снижением функции органа [24, 31].

Роль протеинурии в фиброзировании интерстиция. Помимо метаболических изменений, большую роль в развитии интерстициального фиброза при СД отводят протеинурии [29, 33]. Увеличение проницаемости гломерулярного фильтра при ДН сопровождается увеличением поступления в тубулярную жидкость факторов роста, в числе которых ТФР-β и инсулиноподобный фактор роста-1 (ИФР-1). Доказано, что профильтровавшиеся факторы роста усиливают выработку различных компонентов внеклеточного матрикса в канальцах. Кроме того, попавшие в первичную мочу факторы роста запускают синтез в тубулярном эпителии других ростовых факторов, прежде всего ФРСТ и фактора роста тромбоцитов, а также хемокинов (МСР-1, RANTES), участвующих в воспалении. Возникший «цитокиновый каскад» приводит к быстрому прогрессированию интерстициального склероза у больных СД с протеинурией [34, 35].

Миофибробласты и интерстициальный фиброз. В норме в почечном интерстиции обнаруживают небольшое число фибробластов. В обычных условиях эти клетки синтезируют незначительное количество матрикса. Под влиянием ТФР-β или других стимулов фибробласты пролиферируют и превращаются в миофибробласты – клетки, экспрессирующие сократительные белки, такие как α-актин и миозин. Миофибробласты не обладают способностью к пролиферации, однако они продуцируют значительные количества компонентов матрикса, поэтому увеличение их числа является важным моментом в развитии интерстициального фиброза. Повышенное количество миофибробластов в интерстиции обнаружено в биоптатах почек у пациентов с ДН [36]. Описана трансформация перитубулярных фибробластов в миофибробласты при СД [37]. Источником фибробластов при диабете становятся также эпителиоциты канальцев. Эпителиально-мезенхимальная трансформация клеток проксимальных канальцев запускается поздними продуктами гликирования [38]. Cпособствовать трансформации эпителиальных клеток могут ТФР-β [38, 39], ФРСТ [40] и ангиотензин II [41].

Морфологическая диагностика. Начало формирования фиброза интерстиция приходится на ранние стадии ДН. У больных СД 1 первые признаки интерстициального фиброза обычно выявляются на стадии микроальбуминурии [42]. При СД 2 изменения интерстиция могут обнаруживаться даже при нормальной экскреции альбумина и опережать изменения в клубочках [43]. Наиболее закономерно обнаружение фиброза интерстиция у больных с протеинурией и почечной недостаточностью [26, 44].

На светооптическом уровне фиброз интерстиция характеризуется увеличением числа интерстициальных клеток, избыточным отложением коллагеновых волокон, склерозом перитубулярных капилляров [44]. При исследовании в электронном микроскопе в интерстиции выявляется большое количество коллагеновых волокон, гомогенизация и неравномерное утолщение тубулярной базальной мембраны. Иммуногистохимические исследования выявляют аккумуляцию коллагенов [45], а также увеличение количества CD-68-положительных мононуклеаров в интерстиции почек [28].

Количественно о выраженности интерстициального фиброза судят по увеличению показателя относительной плотности (доли) интерстиция в корковом веществе почек [46]. Следует заметить, что на начальных стадиях ДН доля интерстиция может уменьшаться [42, 47]. Очевидно, это уменьшение носит относительный характер и связано с увеличением площади, занимаемой клубочками и канальцами.

Лабораторная диагностика. Для оценки процессов фиброгенеза в почках у больных СД предложено определение мочевой экскреции коллагена IV типа [48], ТФР-β [49], МСР-1 и RANTES [28]. Повышение экскреции указанных веществ, вовлеченных в склерозирование почек, наблюдается на ранних стадиях ДН и коррелирует с выраженностью морфологических изменений в почках. Однако экскреция данных медиаторов не позволяет дифференцировать клубочковые и тубулоинтерстициальные поражения. Актуальной задачей остается поиск индикаторов гломерулярного и интерстициального фиброза.

Интерстициальный фиброз и анемия. Характерным признаком диабетического поражения почек является анемия. Известно, что при СД анемия возникает на более ранних стадиях поражения почек и сопровождается большим снижением гемоглобина, чем при других нефропатиях [50, 51]. По данным M.C. Thomas и соавт., частота анемии у больных СД с микроальбуминурией выше в 2,3 раза по сравнению с пациентами с нормоальбуминурией [52]. Основную роль в регуляции эритропоэза играют почки, точнее, фибробласты почечного интерстиция. В норме на снижение обеспечения кислородом фибробласты отвечают экспоненциальным повышением продукции гликопротеидного гормона эритропоэтина. Большое значение в этом процессе имеет фактор, индуцируемый гипоксией (HIF-1: hypoxia-inducible factor-1). Интенсивно синтезирующийся в условиях снижения напряжения кислорода, HIF-1 связывается с ключевой последовательностью в гене эритропоэтина («элемент, отвечающий на гипоксию») и запускает транскрипцию этого гена. Таким образом обеспечивается тесная взаимосвязь между гематокритом, синтезом эритропоэтина и его уровнем в крови [53, 54].

При ДН почки теряют способность увеличивать продукцию эритропоэтина в ответ на гипоксию; концентрация эритропоэтина в крови не повышается, несмотря на снижение уровня гемоглобина [55]. Установлено, что функциональный дефицит эритропоэтина у больных диабетом 2 типа возникает до нарушения фильтрационной способности почек [59]. Сниженную продукцию эритропоэтина предлагают считать ранним признаком патологии тубулоинтер­­с­тиция при СД [58].

Предполагают, что нарушение «эритропоэтинового ответа» является следствием изменения взаимодействий между канальцевыми клетками, фибробластами и эндотелиоцитами перитубулярных капилляров в условиях формирующегося интерстициального фиброза [56]. Другой причиной недостаточности эритропоэтина может быть трансформация перитубулярных фибробластов в миофибробласты [57].

Интерстициальный фиброз и функция почек. Изменения интерстиция играют важную роль в прогрессирующей потере функции почек при СД [11, 60]. Проведя исследования 488 биоптатов почек с ДН, A. Bohle и соавт. установили, что наличие фиброза интерстиция является неблагоприятным предиктором снижения скорости клубочковой фильтрации (СКФ) у больных СД [26]. Таким образом, возможно, что исход ДН детерминирован главным образом изменениями интерстиция, а не клубочков.

Значение фиброза интерстиция в ухудшении функции почек может реализоваться следующим образом. Увеличение отложения коллагена и других компонентов матрикса в интерстиции сопровождается склерозом перитубулярных капилляров, сдавлением и атрофией канальцев. Возникающая гипоксия канальцев и интерстиция вызывает дальнейшую активацию синтеза фиброгенных и провоспалительных медиаторов и ускоряет склерозирование почек [60–62]. Облитерация постгломерулярных сосудов приводит к внутриклубочковой гипертензии, что также усиливает гломерулосклероз [63].

Контроль гликемии. Пусковая роль гипергликемии в развитии ДН определяет важность оптимального гликемического контроля для профилактики и коррекции ранних этапов диабетического нефросклероза. В настоящее время доказана принципиальная возможность обратного развития изменений тубулоинтерстиция при идеальной компенсации метаболизма глюкозы. P. Fioretto и соавт. установлено, что выраженность интерстициального фиброза и атрофии канальцев уменьшается в условиях постоянной нормогликемии спустя 10 лет после трансплантации поджелудочной железы [64].

Возможно, некоторые преимущества среди сахароснижающих препаратов в профилактике интерстициального фиброза имеют глитазоны. Показано, что пиоглитазон уменьшает индуцированную глюкозой продукцию ТФР-β и фибронектина, а также синтез коллагена IV типа в эпителиоцитах канальцев [6]. Пиоглитазон оказывает антипролиферативный эффект на почечные фибробласты и уменьшает секрецию фибронектина и коллагена IV типа этими клетками [65]. Антисклеротическое действие глитазонов при ДН нуждается в проверке в клинических исследованиях.

Блокаторы ренин-ангиотензиновой системы. Ингиби­торы АПФ и антагонисты рецепторов ангиотензина II стали стандартами в лечении ДН. Помимо влияния на системную и почечную гемодинамику, большую роль в механизме нефропротективного действия этих препаратов играют метаболические эффекты. В экспериментах установлено, что при диабете ингибиторы АПФ уменьшают экспрессию в почках протеинкиназы С [66], ТФР-β [67–69] и его рецептора [70]. Кроме того, ингибиторы АПФ уменьшают дисбаланс между снижением активности металлопротеиназ и повышением экспрес­сии их ингибитора и уменьшают аккумуляцию коллагена в почках [67]. Лозартан блокирует стимулирующий эффект ангиотензина II на синтез ФРЭС и его рецептора в эпителиоцитах канальцев [15]. У больных с ДН периндоприл уменьшает почечную экспрессию ТФР-β [71]. Это свидетельствует, что блокаторы ангиотензина могут оказывать антифибротичес­кий эффект при ДН.

Антипротеинурическая терапия. Уменьшение экскреции белка с мочой имеет большое значение для замедления развития интерстициального фиброза. В связи с этим, антипротеинурическое действие ингибиторов АПФ и антагонистов рецепторов ангиотензина II является важным с точки зрения влияния на исходы ДН. В исследовании RENAAL показано, что наилучший прогноз течения нефропатии имеют больные с СД 2, у которых достигнуто уменьшение альбуминурии в первые 6 месяцев лечения лозартаном [72]. Это подтверждает важную роль контроля протеинурии в профилактике прогрессирования ДН. Для снижения протеинурии у больных СД применяют также гликозаминогликаны (гепарины, сулодексид). Нефропротективное действие этих препаратов обсуждалось нами ранее [73]. Заметим, что способность гликозаминогликанов влиять на частоту клинических исходов ДН не доказана в контролируемых исследованиях.

Перспективные подходы. Ингибиторы протеинкиназы С. Новые методы нефропротекции при СД связаны с воздействием на молекулярные механизмы развития интерстициального фиброза. В настоящее время наиболее изучены ингибиторы протеинкиназы С. Показано, что продукция коллагена и других компонентов матрикса в интерстиции может быть снижена при помощи ингибитора β-изоформы протеинкиназы С рубоксистаурина [25]. В плацебо-контролируемом клиническом исследовании рубоксистаурина при СД 2 установлено, что препарат оказывает антиальбуминурический эффект и препятствует снижению СКФ у пациентов с нефропатией. Исследование проводилось в течение 1 года, антиальбуминурический эффект проявлялся через месяц после начала терапии [74]. Помимо снижения альбуминурии, терапия рубоксистаурином приводила к уменьшению мочевой экскреции ТФР-β [75]. Для ответа на вопрос, может ли терапия ингибиторами протеинкиназы С снижать частоту клинически значимых исходов ДН, необходимы дальнейшие исследования.

Факторы роста и модуляторы их активности. Важной мишенью для новых нефропротективных средств является ТФР-β. В экспериментах на животных показано, что блокада действия данного фактора с помощью моноклональных антител может задерживать формирование диабетического нефросклероза [70, 76]. Помимо антител, нейтрализации эффектов ТФР-β можно достичь с помощью ингибиторов киназы рецепторов ТФР-β, блокады пострецепторных механизмов передачи сигнала данного фактора (Smad7, Smad3) или «выключения» гена ТФР-β [8]. Однако оказалось, что системная блокада ТФР-β может повышать риск опухолей, что связано с участием данного фактора в туморогенезе [77]. В связи с этим, перспективным направлением исследований является поиск веществ, противодействующих реализации эффектов ТФР-β в почках.

Среди последних большое внимание уделяется исследованиям костного морфогенетического протеина-7 (BМP-7: bone morphogenic protein-7). В почках взрослых людей BМP-7 экспрессируется в основном в собирательных трубках, канальцах и в подоцитах. При СД экспрессия BМP-7 и рецепторов BМP-7 в почках снижается, что, вероятно, связано с усилением синтеза его антагониста гремлина и ТФР-β [78]. Установлено, что BМP-7 блокирует индуцированную ТФР-β трансформацию эпителиоцитов в миофибробласты [79] и уменьшает синтез компонентов матрикса эпителиоцитами канальцев [80]. Введение BМP-7 задерживает развитие экспериментального интерстициального фиброза, вызванного обструкцией мочеточника [81]. При стрептозотоциновом диабете у крыс BМP-7 уменьшает протеинурию, выраженность склероза клубочков и интерстиция и препятствует развитию почечной недостаточности [80]. На модели ДН у мышей линии СD1 показано, что BМP-7 уменьшает выраженность воспаления в интерстиции и тормозит развитие гломерулярного и тубулоинтерстициального склероза [82].

Другим белком, препятствующим реализации эффектов ТФР-β в почках, является фактор роста гепатоцитов. Данный фактор подавляет профиброгенные сигналы ТФР-β, в частности синтез компонентов внеклеточного матрикса и ФРСТ [83, 84]. Кроме того, он способен стимулировать расщепление компонентов матрикса в интерстиции почек [84] и подавлять синтез хемокинов (МСР-1 и RANTES) в канальцах [86]. В эксперименте показано, что фактор роста гепатоцитов тормозит формирование интерстициального фиброза почек [86]. Введение рекомбинантного фактора роста гепатоцитов мышам со стрептозотоциновым СД замедляет развитие гломерулярного и тубулоинтерстициального фиброза [87].

Еще одной мишенью для нефропротективной терапии является ФРСТ. Олигонуклеотиды, блокирующие ФРСТ, задерживают развитие интерстициального фиброза почек в эксперименте [88]. Изучается эффективность применения моноклональных антител, блокирующих ФРСТ, у пациентов с ДН [35].

Активатор рецептора эритропоэтина. Учитывая данные о роли гипоксии и изменениях продукции эритропоэтина при ДН, обсуждаются возможности влияния на HIF-систему и эритропоэтиновый рецептор. Установлено, что введение активатора рецептора эритропоэтина мышам линии db/db способствует уменьшению экспрессии ТФР-β, ФРЭС и коллагена IV типа в клубочках и тубулоинтерстиции почек [89].

Влияние на воспаление. По данным экспериментов, воспалительные реакции в почках при СД блокируют ингибиторы протеинкиназы С [25], антагонисты NF-κB [90], блокаторы ангиогенеза [91].

Генная терапия. Определенные надежды связаны с применением генно-инженерных подходов. В экспериментах замедления развития ДН удалось достичь при применении гена фактора роста гепатоцитов [92], «нокаутировании» гена молекул адгезии ICAM-1 [93] и МСР-1 [94].

Формирование интерстициального фиброза в почках у больных СД начинается на доклинических стадиях нефропатии. Ведущей причиной интерстициального фиброгенеза является гипергликемия. Усиливают фиброзирование протеинурия, активация ренин-ангиотензиновой системы, хроническое воспаление и формирование миофибробластов в интерстиции. Фиброз интерстиция играет ключевую роль в прогрессировании ДН, способствуя развитию «почечной» анемии и потере фильтрационной функции почек.

Первичная и вторичная профилактика интерстициального фиброза при СД основана на строгом контроле гликемии, применении блокаторов ренин-ангиотензиновой системы, снижении протеинурии. Новые подходы, основанные на применении ингибиторов протеинкиназы С, модуляторов активности фиброгенных факторов роста, противовоспалительной и генной терапии, положительно зарекомендовали себя в экспериментах на животных. Актуальной задачей является установление клинической эффективности данных методов нефропротекции.