Молекулярные и клеточные механизмы повреж-дения ренальной паренхимы при тепловой ишемии почки

Тепловая ишемия ренальной паренхимы является вынужденным компонентом лапароскопической резекции почки и сопровождается кислородной депривацией оперируемого органа с последующей реоксигенацией, способной вызывать дополнительное поражение почечной ткани. Последствиями такой альтерации становятся острые функциональные и структурные расстройства отдельных частей нефрона, повышение вероятности развития ренальной дисфункции в целом. От своевременной диагностики подобных нарушений зависит успешность корректирующих лечебных мероприятий.
В представленной статье приведен обзор современных научных данных о механизмах ишемических и реперфузионных повреждений на молекулярно-клеточном уровне, дана характеристика современных методов их детекции.
Результаты детального экспериментально-клинического изучения молекулярно-клеточных механизмов ишемически-реперфузионного повреждения почечной ткани позволили, во-первых, определить основные мишени альтерации (цитолемма, митохондрии, лизосомы), во-вторых, установить ее последствия, среди которых наиболее важны гипоэргоз, повреждения ДНК, а также одновременная активация внутриклеточных систем суицидальной программы и индукция электрического пробоя мембран нефроцитов-мишеней; в-третьих, выявить спектр возможностей для лимитирования последствий гипоксии и/или реоксигенации, среди которых вмешательство в метаболизм пуринов, мероприятия, обеспечивающие сохранность коллоидно-осмотического давления внутри и вне клетки и стабилизацию мембран, антиоксидантная защита и ингибирование цистеиновых протеиназ и др. Тем не менее, несмотря на несомненные успехи в изучении патогенеза повреждений клетки, в том числе ишемически-гипоксических, проблема безопасности интраоперационной ишемии-реперфузии в настоящее время сохраняет свою актуальность.

Стандартным этапом лапароскопической резекции почки является интраоперационная окклюзия почечной артерии, выполняемая с целью обеспечения бескровности операционного поля, минимизации потерь крови, оптимального визуального контроля в процессе иссечения пораженного фрагмента ренальной паренхимы [1, 2]. Временное закрытие просвета a. renalis достигается путем наложения на нее микрососудистого зажима, что приводит к тепловой ишемии органа. Таким образом, пережатие почечной артерии, с одной стороны, служит фактором, необходимым для успеха хирургического вмешательства, с другой – становится потенциальным повреждающим механизмом, способным вызывать или усугублять функциональную недостаточность нефрона [3–5].

Масштабы ишемической альтерации зависят от продолжительности обескровливания. Если длительность окклюзии не превышает 10 мин, структура и функции почечной ткани практически не страдают. При увеличении времени до получаса возникают обратимые изменения молекулярно-клеточных составляющих ренальной паренхимы. В случаях с ишемией в течение 30–60 мин появляется и может быть реализована вероятность развития необратимых нарушений. При остановке кровоснабжения более чем на 60 мин альтерация необратима всегда [6].

Первичным специфическим фактором, повреждающим клеточные сообщества ткани почек при интраоперационной окклюзии a. renalis, является кислородное голодание. Наиболее высокую степень чувствительности к дефициту кислорода проявляют эпителиоциты проксимальных канальцев нефрона [7, 8].

Кислородная депривация приводит к обратимым или необратимым (летальным) структурно-функциональным нарушениям почечных клеток, возникающим во время теплового обескровливания, после него, а также на фоне реперфузии [9–11].

Митохондриальная дисфункция нефроцитов как следствие гипоксии и реоксигенации ренальной паренхимы

Необратимая альтерация нефроцитов лежит в основе их количественного дефицита и уменьшения суммарного функционального потенциала ренальной ткани [12].

Наиболее важными целлюлярными компартментами, при повреждении которых особенно высока вероятность гибели клетки, являются мембраны [12, 13], митохондрии и лизосомы.

При внезапной ишемически-гипоксической катастрофе резко сокращается объем продукции аденозинтрифосфата в митохондриях, вследствие чего останавливается работа ионных насосов и нарушается электролитный состав внутриклеточной среды. При измерениях in vitro АТФ-синтетической функции митохондрий был установлен факт самой высокой чувствительности к кислородному голоданию эпителиоцитов проксимальных канальцев по сравнению с таковой у других в экспериментах как in vivo, так и in vitro [14, 15]. В пределах проксимального фрагмента канальцев максимальная уязвимость к кислородной депривации отмечена для сегмента S-3, при этом обладающего наибольшей гликолитической активностью.

Угнетение образования макроэргов в хондриосомах нефроцитов происходит не только вследствие дефицита кислорода, но и в результате нарушений митохондриальной структуры. Сначала наблюдается обратимая конденсация митохондриального матрикса, расширение пространства между кристами и умеренное их набухание. Более продолжительное обескровливание приводит к еще большему отеку и фрагментации крист, образованию внутри матрикса хлопьевидных уплотнений, содержащих протеины и липиды. После реперфузии образуются уже гранулярные уплотнения из фосфата кальция. Условием восстановления функциональной состоятельности митохондрий является сохранность целостности ее мембраны.

Экспериментальное изучение путей коррекции ишемически-реперфузионного гипоэргоза почечной ткани

Для того чтобы почечная ткань с минимальными потерями пережила период кислородной депривации, осуществляется переход на анаэробный гликолиз.

Успешная нормализация процесса образования АТФ после устранения дефицита кислорода в ткани связана со стабильностью митохондриальных оболочек, а не с низким количеством АТФ во время ишемии. Сам по себе гипоэргоз является, с одной стороны, следствием повреждения мембраны, с другой – повреждающим фактором n-го порядка, активирующим очередные патогенетические цепочки [16].

Для митохондриальной дисфункции характерно разобщение окислительного фосфорилирования, в условиях которого АДФ не фосфорилируется в АТФ. Напротив, под влиянием фермента миокиназы происходит дефосфорилирование всего имеющегося запаса АДФ до АМФ, который сначала аккумулируется, затем под действием дезаминазы конвертируется в инозинмонофосфат (ИМФ) или трансформируется 5-нуклеотидазой в аденозин.

Фермент 5-нуклеотидаза существует в мембранной и цитозольной формах. Ре...

С.В. Попов, Р.Г. Гусейнов, А.Г. Мартов, Т.М. Муратов, Н.Б. Табынбаев