Патогенетические особенности системной гипоксии у пациентов с хронической болезнью почек 5Д стадии, получающих лечение гемодиализом

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/nephrology.2019.1.42-47

05.04.2019
33

1) ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» МЗ РФ; кафедра внутренних болезней № 2, нефрологическое отделение клиники; Ростов-на-Дону, Россия; 2) ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» МЗ РФ; кафедра внутренних болезней № 1, нефрологическое отделение клиники; Ростов-на-Дону, Россия; 3) Медицинский центр «Новомедицина»; Ростов-на-Дону, Россия; 4) ООО «Гемодиализный центр “Ростов”»; Ростов-на-Дону, Россия
Цель исследования. Изучение роли Hypoxia-inducible factor (HIF-1α) в развитии анемии у пациентов с хронической болезнью почек (ХБП) 5Д, получающих лечение программным гемодиализом. Материал и методы. Были обследованы 80 пациентов с ХБП 5Д, находившихся на лечении программным гемодиализом. Исследуемая группа была представлена 47 мужчинами и 33 женщинами, средний возраст которых составил 51,7±11,6 года, длительность диализа – 33,5 (19,7–58,25) месяца. Клиническое обследование включило сбор жалоб, антропометрическое обследование, биоимпедансометрию. Определение уровня HIF-1α проведено методом количественного иммуноферментного анализа однократно всем пациентам исследуемой группы с использованием набора Hypoxia-inducible factor (HIF-1α) ELISA Kit (США). Результаты. Концентрация HIF-1α в крови пациентов исследуемой группы колебалась в пределах от 0,16 до 0,27 нг/мл (индекс К-С=0,26; p<0,01; Lilliefors p<0,01), медиана составила 0,17 (0,16; 0,21) нг/мл. Самостоятельного вклада анемии в развитие системной гипоксии обнаружено не было: группы достоверно не различались по уровню гемоглобина, внутри групп корреляционная связь с уровнем HIF была статистически незначимой (p>0,05). Целевые значения гемоглобина были достигнуты 34/42 (80,95%) и 32/38 (84,2%) пациентами, однако в группе с повышенным уровнем HIF-1а достоверно больше встречалась анемия средней степени тяжести: у 4/42 (10%) и 1/38 (3%) пациентов соответственно. У всех пациентов определен повышенный уровень β2-микроглобулина, причем отмечена слабая корреляционная связь с показателем HIF-1α (r=-0,26; p<0,05), что подтверждалось различием в средних значениях показателя в группах (24,9±5,98; 27,61±5,44; p=0,041). Заключение. Отсутствие значимого влияния анемии на уровень HIF-1α может быть связано с различной длительностью анамнеза ХБП, предшествовавшей терапией эритропоэз-стимулирующими агентами, нарушениями феррокинетики.

Введение

Для поддержания биологического гомеостаза необходимы условия надлежащего снабжения тканей кислородом. Баланс между потреблением и доставкой кислорода особенно важен для почек, которые всегда находятся в активном метаболическом состоянии.

Было установлено, что при хронической болезни почек (ХБП) гипоксия носит многофакторный характер, в т.ч. за счет повышенной потребности в кислороде, нарушения микроциркуляции, сосудистого ремоделирования, нарушения диффузии кислорода вследствие его накопления в экстрацеллюлярном матриксе и нарушения работы митохондрий [1]. В терминальной стадии ХБП хроническое воспаление, уремическая интоксикация и анемия создают условия для более тяжелого течения патологического процесса и поддерживают гипоксию [2]. В развитии анемии также имеет значение острая и хроническая кровопотеря, дефицит макро- и микронутриентов, но патогенетически наибольшую роль играет сниженная продукция эритропоэтина перитубулярными фибробластами.

В условиях низкой напряженности кислорода в крови синтезируются факторы транскрипции, называемые гипоксией индуцируемые факторы (hypoxia inductor factors – HIF′s), играющие важную роль в репаративных реакциях, кислородно-чувствительном механизме, обмене и утилизации железа. HIF относится к транскрипционным факторам и состоит из двух субъединиц: одной альфа- (HIFα) и одной бета-субъединицы (HIFβ). HIFα существует в виде множества изоформ (HIF-1α, HIF-2α и HIF-3α) с различными биологическими свойствами и особенностями синтеза [3]. HIF-1α экспрессируется во всех клетках организма человека, обеспечивает синтез эндогенного эритропоэтина на ранних стадиях ХБП, определяет ранний ответ организма на гипоксию, а также отвечает за синтез более чем 60 генов, участвующих в эритропоэзе, ангиогенезе, росте клетки, дифференциации, апоптозе [4, 5]. Экспрессия HIF-2α осуществляется в эндотелиоцитах, пневмоцитах II типа, интерстициальных почечных клетках, гепатоцитах и в клетках миелоидного ряда в условиях длительного недостатка кислорода [6]. Физиологическое значение HIF-3α на настоящий момент изучено недостаточно, однако предполагается его участие в обмене глюкозы и аминокислот, регуляции апоптоза, протеолиза, а также в дифференцировке адипоцитов [7].

В нормоксических условиях происходит гидроксилирование аминокислотных остатков пролина молекулы HIF-1α посредством HIF-пролилгидроксилаз или аспарагиновых остатков при помощи фактора, индуцирующего HIF-1 (Factor-Inhibiting HIF-1 – FIH-1), с последующим убиквитинированием молекулы посредством VHL-убиквитин-Е3-лигазы. В условиях гипоксии разрушения HIF-1α не происходит, в результате чего запускается каскад адаптационных механизмов.

В настоящее время динамической оценки активности HIF-1α у пациентов с ХБП 5Д и ее осложнений не проводится, тогда как единственным значимым показателем при оценке гипоксии выступает уровень гемоглобина.

Целью исследования стало изучение роли HIF-1α в развитии анемии у пациентов с ХБП 5Д, получающих лечение программным гемодиализом.

Материал и методы

Были обследованы 80 пациентов с ХБП-5Д, находившихся на лечении программным гемодиализом в ООО «ГЦ “Ростов”». Исследуемая группа была представлена 47 мужчинами и 33 женщинами, средний возраст которых составил 51,7±11,6 года, длительность диализа – 33,5 (19,7; 58,25) месяца.

Критерием исключения были возраст моложе 18 и старше 80 лет, ХБП 1–4 и 5 стадий, не получавших заместительной почечной терапии, алкоголизм или наркомания в анамнезе, подтвержденные заболевания мышечной ткани, психические нарушения. Гемодиализ проводился 12 часов в неделю. Клиническое обследование включило сбор жалоб, оценку объективного статуса, в т.ч. биоимпедансометрию аппаратом «Диамант АИСТ-мини» (Россия). Определение уровня HIF-1α проведено методом количественного иммуноферментного анализа однократно всем пациентам исследуемой группы с использованием набора Hypoxia-inducible factor (HIF-1α) ELISA Kit (США).

Статистический анализ данных проведен с помощью пакета прикладных программ «Statistica 10,0» («StatSoft», США). Статистическая значимость различий двух средних определялась с помощью критерия Стьюдента при нормальном распределении выборки, при отличии от нормального – критерием Манна–Уитни. Оценка силы взаимодействия между количественными признаками при нормальном распределении осуществлялась с помощью коэффициента Пирсона, при ненормальном – коэффициента Спирмена. При проведении сравнения двух независимых выборок применяли методы дисперсионного анализа: параметрический дисперсионный однофакторный анализ ANOVA с применением тестов Levene и Braun–Forsite при нормальном распределении и анализ Крускала–Уоллиса при распределении, отличном от нормального. Нулевую статистическую гипотезу об отсутствии различий и связей отвергали при p<0,05.

Результаты

Концентрация HIF-1α в крови пациентов исследуемой группы колебалась в пределах от 0,16 до 0,27 нг/мл (Индекс К-С=0,26, p<0,01; Lilliefors p<0,01), медиана составила 0,17 (0,16; 0,21) нг/мл. В связи с тем что референсных значений HIF-1α у пациентов с ХБП в литературе не описано, нами была выделена группа пациентов с повышенными значениями показателя относительно медианы, с которой и проводилось сравнение (табл. 1)

Самостоятельного вклада анемии в развитие системной гипоксии обнаружено не было: группы достоверно не различались по уровню гемоглобина, внутри групп корреляционная связь с уровнем HIF была статистически незначимой (p>0,05). Целевые значения гемоглобина были достигнуты 34/42 (80,95%) и 32/38 (84,2%) пациентами, однако в группе с повышенным уровнем HIF-1α достоверно больше встречалась анемия средней степени тяжести: у 4/42 (10%) и 1/38 (3%) пациентов соответственно.

У всех пациентов определен повышенный уровень β2-микроглобулина, причем отмечена слабая корреляционная связь с показателем HIF-1α (r=-0,26; p<0,05), что подтверждалось различием в средних значениях показателя в группах (24,9±5,98; 27,61±5,44; p=0,041). Связи с уровнем С-реактивного белка (СРБ), в т.ч. внутри групп по уровню HIF-1α, выявлено не было.

При проведении логистического регрессионного анализа были обнаружены факторы, отразившие повышенный уровень HIF-1α (табл. 2, рис. 1, 2).

Отмечается прямая зависимость уменьшения вероятности повышения уровня HIF-1α от месячной дозы ЭПО, обратная – от параметров феррокинетики (уровень сывороточного трансферрина). Также обнаружена связь некоторых антропометрических параметров, в частности окружностей плеча, шеи, с повышением уровня исследуемого биомаркера, что может быть применимо в комплексной оценке параметра.

Обсуждение

Отсутствие значимого влияния анемии на уровень HIF-1α может иметь несколько причин. Во-первых, в исследовании принимали участие пациенты с высокой флуктуацией длительности анамнеза ХБП, который нередко определяет выраженность нарушений эритропоэза. Во-вторых, на протяжении значительного промежутка времени пациентам уже проводилась заместительная терапия эритропоэз-стимулирующими агентами. И в этом аспекте значение имеет не только применяемый класс препаратов ЭПО. Обмен железа также нарушается при ХБП, ключевыми агентами обозначены гепсидин и ферропортин [8].

Ранее подтверждалось развитие жирового гепатоза при активации HIF [10], что наряду с высокой чувствительностью гепатоцитов к гипоксии может обусловливать повышение уровня АЛТ в группе с высоким уровнем HIF-1α. Также следует отметить влияние другой изоформы, HIF-3α, на обменные процессы в жировой ткани [7].

Зависимость повышения HIF-1α от антропометрических показателей, таких так окружность плеча и шеи, может быть обусловлена изменением компонентного состава тела в рамках развития белково-энергетической недостаточности преимущественно за счет увеличения абсолютного количества жировой и уменьшения мышечной ткани. Несмотря на отсутствие достоверных различий в содержании жировой ткани по результатам биоимпедансометрии (18,5±8,5;18,6±9,6; p=0,30), следует учитывать особенности нутритивного статуса, сопутствующего коморбидного фона в развитии данного состояния, а также возможность развития миостеатоза.

Выявленные особенности тканевого компартмента, а также их вклад в повышение уровня HIF-1α требуют дополнительного изучения. Однако с учетом доступности метода биоимпедансометрии его применение пациентами с патологией почек остается обоснованным.

Выводы

В ходе исследования продемонстрирована связь антропометрических данных и показателей феррокинетики с повышенным уровнем HIF-1α. В связи с этим определение этого биомаркера у пациентов с ХБП, получающих терапию гемодиализом, может играть важную роль в своевременной диагностике анемии, ее коррекции и иметь прогностическое значение. Требуется дальнейшее изучение межмолекулярных взаимодействий HIF-фактора, в частности его субъединиц, с целью уточнения патогенетических механизмов его обмена в клетке.

Список литературы

  1. Tanaka T. Expanding roles of the hypoxia-response network in chronic kidney disease. Clin. Exp. Nephrol. 2016;20:835–844. Doi: 10.1007/s10157-016-1241-4.
  2. Asai H., Hirata J., Watanabe-Akanuma M. Indoxyl glucuronide, a protein-bound uremic toxin, inhibits hypoxia-inducible factor‒dependent erythropoietin expression through activation of aryl hydrocarbon receptor. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2018;504(2):538–544. Doi: 10.1016/j.bbrc.2018.09.018.
  3. Bertout J.A., Patel S.A., Simon M.C. The impact of O2 availability on human cancer. Nat. Rev. Cancer. 2008;8:967–975.
  4. Hung T.W., Liou J.H., Yeh K.T., et al. Renal expression of hypoxia inducible factor-1α in patients with chronic kidney disease: a clinicopathologic study from nephrectomized kidneys. Ind. J. Med. Res. 2013;137(1):102–110.
  5. Ratcliffe P.J., O’Rourke J.F., Maxwell P.H., Pugh C.W. Oxygen sensing, hypoxia-inducible factor 1, and the regulation of mammalian gene expression. J. Exp. Biol. 1998;201:1153–1162.
  6. Koh M.Y., Powis G. Passing the baton: the HIF switch. Trends Biochem. Sci. 2012;37(9):364–372. Doi: 10.1016/j.tibs.2012.06.004.
  7. Hatanaka M., et al. Hypoxia-inducible factor-3alpha functions as an accelerator of 3T3-L1 adipose differentiation. Biol. Pharmacy. Bull. 2009;32:1166–1172.
  8. Zhang Y., Thamer M., Kaufman J.S., Cotter D.J., Hernan M.A. High doses of epoetin do not lower mortality and cardiovascular risk among elderly hemodialysis patients with diabetes. Kidney Int. 2011;80:663–669.
  9. Farsijani N.M., Liu Q., Kobayashi H., Davidoff O., Sha F., Fandrey J., Ikizler T.A.,O’Connor P.M., Haase V.H. Renal epithelium regulates erythropoiesis via HIF-dependent suppression of erythropoietin. J. Clin. Invest. 2016;126:1425–1437. Doi: 10.1172/JCI74997.
  10. Rankin E.B., Rha J., Selak M.A., Unger T.L., Keith B., Liu Q., Haase V.H. Hypoxia-Inducible Factor 2 Regulates Hepatic Lipid Metabolism. Mol. Cell. Biol. 2009;29:4527–4538. Doi: 10.1128/MCB.00200-09

Об авторах / Для корреспонденции

Бондаренко Н.Б. – аспирант кафедры внутренних болезней № 2 ГБОУ ВО РостГМУ МЗ РФ; Ростов-на-Дону, Россия. E-mail: n.bondarenko61@gmail.com
Батюшин М.М. – д.м.н., зав. нефрологическим отделением клиники, профессор кафедры внутренних болезней № 2 ГБОУ ВО РостГМУ МЗ РФ, Ростов-на-Дону; Россия. Е-mail: batjushin-m@rambler.ru
Гасанов М.З. – к.м.н., доцент кафедры внутренних болезней № 1 ГБОУ ВО РостГМУ МЗ РФ; Ростов-на-Дону, Россия. Е-mail: mitkhat@mail.ru
Сарвилина И.В. – д.м.н., профессор, главный врач Медицинского центра «Новомедицина»; Ростов-на-Дону, Россия. Е-mail: isarvilina@mail.ru
Голубева О.В. – главный врач ООО «Гемодиализный центр “Ростов”»; Ростов-на-Дону, Россия. Е-mail: Oksana.Golubeva@fmc-ag.com

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь