Влияние длительности тепловой ишемии почки на восстановление фильтрационной функции в эксперименте

Цель работы: экспериментальное изучение ультраструктурных и биохимических признаков острого повреждения ренальной паренхимы после тепловой ишемии почки различной продолжительности и последующей реперфузии.
Материалы и методы. Опыты выполнены на 44 здоровых конвенциональных кроликах-самках породы шиншилла массой тела 2,6–2,7 кг, которые были разделены на 4 группы. В 1-ю, контрольную, группу вошли ложнооперированные особи. В остальных трех группах создавали экспериментальную модель тепловой ишемии ренальной ткани с последующей 60-минутной реперфузией. Длительность теплового обескровливания составила 30, 60 и 90 мин во 2-й, 3-й и 4-й группах соответственно. Ультраструктурные нарушения ренальной паренхимы изучали методом электронной микроскопии. Биохимические признаки острого повреждения почки выявляли по результатам измерения в сыворотке крови и/или в моче следующих аналитов: NGAL, цистатина С, KIM-1, L-FABP, интерлейкина-18.
О состоянии клубочковой фильтрации судили на основании клиренса креатинина, который определяли исходно, на 1-е, 5, 7, 14, 21 и 35-е сутки наблюдения.
Результаты. 30-минутная тепловая ишемия почки с последующей 60-минутной реперфузией индуцировала развитие набухания и отека щеточной каймы, вакуолизацию цитоплазмы эндотелиоцитов проксимальных канальцев, структурную перестройку микроворсин. Наблюдаемые нарушения являлись обратимыми, клетки эпителия сохраняли жизнеспособность. После 60-минутной ишемии и 60-минутной реперфузии отмеченные изменения ультраструктуры эпителиальных клеток были выражены в значительно большей степени, некоторые эпителиоциты находились в состоянии апоптоза. Через 90 мин ишемии и 60 мин реперфузии были выявлены электронно-микроскопические признаки массовой клеточной гибели канальцевого эпителия. Концентрация в сыворотке крови и/или в моче биохимических маркеров острого почечного повреждения резко повышалась после ишемически-реперфузионной травмы. Восстановление показателей наблюдалось только в случаях, когда длительность обескровливания не превышала 60 мин. Уменьшение клиренса креатинина имело место в первые 24 ч после вмешательства, сохранялось не менее 2 нед. после 30-минутного обескровливания, не менее 3 нед. – после 60-минутной тепловой ишемии, длилось более месяца у животных, перенесших 90-минутную окклюзию почечной артерии.
Выводы. Интраоперационная тепловая ишемия и последующая реперфузия служат действительной причиной альтерации ультраструктуры и нарушения фильтрационной функции ренальной ткани. Степень тяжести расстройств зависит от продолжительности действия повреждающих факторов. После 30–60-минутного обескровливания структурно-функциональные изменения ренальной ткани обратимы. Массовая гибель нефроцитов-эффекторов возможна только при пролонгации времени ишемии свыше 60 мин.

Введение. Тепловая ишемия почки является вынужденным техническим фрагментом лапароскопической резекции почечной ткани и используется в целях лимитирования потерь крови в процессе данного хирургического вмешательства [1, 2]. Кроме того, временное обескровливание оперируемой почки позволяет существенно оптимизировать визуальный контроль манипуляций, выполняемых при иссечении пораженного фрагмента и ушивании ренальной паренхимы [3–5]. Однако прямым следствием снижения кровенаполнения любого органа или ткани становится кислородная депривация с торможением функциональной активности клеток-эффекторов и высокой вероятностью их структурных нарушений. В частности, во время и после лапароскопической резекции ренальной ткани интраоперационная тепловая ишемия служит потенциальной причиной активации патогенетических механизмов дезорганизации экскреторной функции почки [6–9].

При обескровливании ренальной паренхимы объектом альтерации первого порядка становятся эндотелиоциты сосудистых стенок и клетки эпителия канальцев, функциональные и структурные нарушения которых в конечном итоге приводят к торможению процессов клубочковой фильтрации и канальцевой реабсорбции [10]. При этом максимально высокая чувствительность к недостатку кислорода отмечается у эпителиоцитов проксимальных канальцев по сравнению с таковой у других нефроцитов [11, 12].

Важнейшим фрагментом патогенеза ишемического повреждения эпителиоцитов проксимальных канальцев становится нарушение функций митохондрий с разобщением окислительного фосфорилирования и торможением образования АТФ [13–17]. Дефицит АТФ приводит к блокированию работы ионных насосов, нарушению внутри- и внеклеточного электролитного баланса, а также стимулирует развитие окислительного стресса и способствует реализации программы клеточной смерти [18, 19]. Нормализация уровня клеточного АТФ после ишемии и реперфузии возможна только при условии сохранности биологических мембран [20].

Наряду с собственно обескровливанием, вызывающим истощение пула АТФ в эпителии почечных канальцев, существенные повреждения морфофункциональной организации почки происходят и в момент восстановления органного кровотока (реперфузии). Основным механизмом реперфузионного повреждения является генерация свободно-радикальных соединений, к важнейшим из которых относятся активные формы кислорода (АФК): супероксидный анион-радикал О2- и его продукты – перекись водорода Н2О2, гидроксильный радикал ОН-, гипохлорит ClO-. В условиях опосредованного ишемией истощения ферментных систем аварийной нейтрализации АФК (Манухина Е. Б. и соавт., 2013) инициируется перекисное окисление липидов биологических мембран, повреждение белков и ДНК клеток канальцевого эпителия, а также эндотелия перитубулярных капилляров [21].

Таким образом, тепловая ишемия почки, а также последующая реперфузия служат фактором острой альтерации эпителиальных клеток почечных канальцев, что приводит к обнажению субэпителиального слоя, увеличению внутриканальцевого давления, снижению общего фильтрационного давления, скорости и объема фильтрации в клубочках [9].

Эффективность лечебных мероприятий, направленных на предупреждение и/или коррекцию нарушений структуры и функций канальцевых эпителиоцитов, зависит от учета особенностей и своевременной диагностики этих нарушений [22].

Целью настоящей работы явилось экспериментальное изучение ультраструктурных и биохимических признаков острого повреждения ренальной паренхимы после тепловой ишемии почки различной продолжительности и последующей реперфузии.

С учетом литературных сведений [23, 24], а также результатов собственных предшествовавших исследований [12] в данной работе анализ ультраструктурной организации ренальной паренхимы был сфокусирован на клеточной патологии эпителиоцитов проксимальных почечных канальцев в условиях ишемии-реперфузии.

Материалы и методы. Эксперименты выполнены на 44 конвенциональных кроликах-самках породы шиншилла массой тела 2,6–2,7 кг, полученных из питомника лабораторных животных РАМН «Рапполово» (Ленинградская обл.). Все особи перед отправкой из питомника подвергались 30-суточному карантину, во время которого образцы биологических жидкостей и тканей исследовались в государственной ветеринарной лаборатории. Непосредственно перед началом исследования животных повторно помещали на двухнедельный карантин в экспериментальном отделе СПбНИИФ.

Все кролики находились в стандартных условиях обитания и кормления, регламентированных Санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию вивариев, утвержденными приказом № 51 от 29.08.2014, Правилами лабораторной практики (GLP) и приказом Минздрава России «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики» № 199н от 01.04.2016. При работе с лабораторными животными руководствовались требованиями European Convention for the Protection of Vertebral Animals Used for Exp...

Р.Г. Гусейнов, С.В. Попов, А.Н. Горшков, К.В. Сивак, А.Г. Мартов