Эпигенетическая регуляция фиброза почек при диабетической нефропатии: в фокусе – модификации гистонов

Одной из наиболее распространенных причин развития терминальной стадии почечной недостаточности является диабетическая нефропатия (ДН). Фиброз почек, характеризующийся накоплением белков внеклеточного матрикса (ВКМ) в клубочковых базальных мембранах и тубулоинтерстиции, служит конечным проявлением ДН. Сигнальный путь TGF-β (Transforming growth factor beta) запускает эпителиально-мезенхимальный переход (ЭMП), который играет ключевую роль в накоплении ВКМ-белков при ДН. В исследованиях показано, что, несмотря на гликемический контроль, ДН продолжает прогрессировать. Это явление получило название «метаболическая память» и означает, что эпигенетические факторы, в частности модификации гистонов, изменяют экспрессию генов фиброза почек и белков ВКМ, индуцированную TGF-β1, а также участвуют в почечном фиброзе благодаря своим свойствам регулировать процесс ЭМП, вызванный сигналами TGF-β. В связи с этим в настоящее время исследователи предпринимают усилия по разработке агентов, влияющих на модификацию гистонов, с целью задержки, остановки или даже обратного развития ДН. В этом обзоре мы изложим результаты самых последних исследований по регулированию гистоновых модификаций, вовлеченных в патогенез ДН.

Введение

В последние годы заболеваемость хронической болезнью почек растет угрожающими темпами. Если эта тенденция сохранится, то не только у бедных, но даже и у богатых стран не хватит ресурсов для адекватного лечения этого заболевания [1]. Хотя почка обладает способностью к регенерации и восстановлению после острого и хронического повреждения, часто патологический процесс приобретает необратимый характер, что приводит к кратковременному почечному коллапсу, требующему диализа или почечной трансплантации [2]. В целом через 10–15 лет после постановки диагноза прогрессирующей нефропатии у 30–40% людей развивается значительная почечная недостаточность [3]. По оценкам, в настоящее время от 1 до 2 млн человек лечат заместительной почечной терапией (ЗПТ) [3–5], причем более 90% этих пациентов живут в развитых странах, т.к. доступность ЗПТ в развивающихся странах ограничена, а в слаборазвитых странах невелика или отсутствует вследствие того, что ЗПТ представляет собой дорогостоящую нагрузку на национальные бюджеты здравоохранения [3].

Одной из основных причин развития почечной недостаточности является диабетическая нефропатия (ДН), которая развивается примерно у 20–40% пациентов с диабетом [6]. Точная причина ДН неизвестна, однако установлено, что ее развитию способствуют высокий уровень глюкозы в крови, дислипидемия, артериальная гипертензия и протеинурия [7]. Все это стимулирует продукцию различных факторов роста/цитокинов и активных форм кислорода (АФК), которые вызывают повреждение подоцитов и воспаление интерстиция. В результате этих событий происходит избыточное осаждение белков внеклеточного матрикса (ВКМ) и развитие гломерулосклероза, что в конечном итоге приводит к дисфункции клубочков и почечной недостаточности [7, 8].

Фиброз почек при ДН характеризуется непрерывным осаждением ВКМ-белков – коллагена, фибронектина и ламинина в мезангиальном матриксе, клубочковых базальных мембранах и тубулоинтерстиции [9]. Известно, что даже после контроля гипергликемии у пациентов с диабетом может продолжаться развитие клубочкового и тубулоинтерстициального фиброза [10]. Эти данные свидетельствуют о том, что эпигенетика может играть существенную роль в патобиологии ДН [11].

Роль фиброза почек при ДН

Избыточное накопление ВКМ-белков является отличительной чертой ДН [9, 12]. Это подтверждается наблюдениями, демонстрирующими осаждение в повышенных количествах коллагенов, фибронектина и ламинина в клубочковой базальной мембране и мезангиальном ВКМ уже на ранних стадиях ДН (микроальбуминурия), что приводит к развитию диабетического диффузного гломерулосклероза [9, 13–15]. На стадиях выраженной нефропатии осаждение коллагенов I и III типов сильно возрастает [16, 17]. Кроме того, продемонстрировано повышение содержания коллагена IV типа в сыворотке и моче на ранних и поздних стадиях ДН [18–20]. Таким образом, накопление белков ВКМ при ДН происходит на протяжении всего процесса почечного фиброза.

TGF-β1 (Transforming growth factor beta), цитокин широкого спектра действия [21, 22], индуцируемый гипергликемией, конечными продуктами усиленного гликозилирования, митоген-активируемой протеинкиназой и протеинкиназой C [23], играет решающую роль в прогрессировании гипертрофии клубочков и избыточном осаждении матричных белков при ДН [24, 25]. Индуцируемое гиперликемией увеличение осаждения матричных белков, приводящее к гломерулосклерозу, связано с повышенной экспрессией и активацией TGF-β1 в клубочковых клетках, подоцитах [26] и мезангиальных клетках [27]. Кроме того, TGF-β1 может также стимулировать действие альфа-актин гладких мышц (α-SMA – α-smooth muscle actin), экспрессию коллагена I типа и гипертрофию клеток [28, 29]. Другой цитокин, фактор роста соединительной ткани CTGF (connective tissue growth factor), также является весьма важным профибротическим фактором роста, участвующим как в TGF-β-зависимых, так и в TGF-β-независимых фибротических процессах [30–32]. Было показано, что профибротическое действие TGF-β1 может быть блокировано антисмысловыми олигонуклеотидами CTGF [33]. Также установлено, что активация CTGF может увеличивать экспрессию фибронектина и коллагенов IV, III и I, а также способствовать осаждению и скоплению белков ВКМ [34, 35].

По сообщениям, активированные миофибробласты – это основные эффекторные клетки при ДН, а их число коррелирует с избыточным осаждением белков ВКМ [36]. Однако точные механизмы их возникновения и активации в фиброзных почках остаются неясными. Исследования P. Galichon и А. Hertig [37] показали, что в процессе почечного фиброза миофибробласты могут возникать из трубчатых эпителиальных клеток через эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП). Обычно принято считать, что трансформация нарушенных трубчатых эпителиальных клеток в мезенхимальные является наиболее вероятным механизмом, связанным с развитием фиброза при ДН [36]. Как in vitro-, так и in vivo-исследования показали, что ЭМП может быть инициирован рядом агентов, стимулирующих процессы, в которых основным участником яв...

К.А. Айтбаев, И.Т. Муркамилов, Ж.А. Муркамилова, В.В. Фомин