Екскреторна функція нирок за умов рабдоміолізу на тлі введення церулоплазміну

Размещено на http://www.allbest.ru/

Буковинський державний медичний університет, Чернівці, Україна

Екскреторна функція нирок за умов рабдоміолізу на тлі введення церулоплазміну

Заморський Ігор Іванович

доктор медичних наук, професор

завідувач кафедри фармакології

Унгурян Тетяна Миколаївна

аспірант кафедри фармакології

Summary

Acute kidney injury (AKI) is actual medical and social problem, because it leads to impairment of condition of the patients and a significant increase in mortality. In 10-40% of all cases, AKI occurs due to rhabdomyolysis, which is a pathological syndrome due to the rapid destruction of damaged muscles and the direct release of intracellular components in the bloodstream and extracellular space. The pathogenesis of rhabdomyolysis induced renal damage is due to the direct damaging effect of myoglobin on renal proximal tubular cells, the formation of cylinders in the distal tubules, vasoconstriction of renal vessels, ischemia, the development of oxidative stress, decrease in the synthesis of ATP with the further progression of morphological and functional changes. One of the main links in a protection of the cells from lipid peroxidation reactions is the antioxidant of plasma - ceruloplasmin. The experiments revealed the effect of ceruloplasmin on the excretory function of the kidneys and the state of the prooxidant-antioxidant balance in the kidney tissue of rats under the conditions of rhabdomyolysis- induced acute kidney injury. It was established that single intraperitoneal administration of ceruloplasmin in a dose of 7 mg / kg of body weight of animals increases diuresis and reduces retention azotemia and proteinuria, normalizes the balance of prooxidant and antioxidant parameters, which is manifested by the decrease in the intensity of peroxide oxidation of lipids and proteins, an increase in the activity of catalase and glutathione peroxidase.

Key words: acute kidney injury, rhabdomyolysis, renal function, antioxidant, ceruloplasmin.

Анотація

рабдоміоліз церулоплазмін нирка антиоксидантний

Актуальною медико-соціальною проблемою є гостре пошкодження нирок (ГПН), оскільки, раптове порушення функцій нирок призводить до погіршення стану хворих та значного підвищення летальності. У 10-40 % усіх випадків ГПН виникає внаслідок рабдоміолізу, який являє собою патологічний синдром, зумовлений швидким руйнуванням ушкоджених м'язів та безпосереднім вивільненням внутрішньоклітинних компонентів у кров'яне русло і позаклітинний простір. Патогенез рабдоміоліз-індукованого ураження нирок обумовлений прямою ушкоджуючою дією міоглобіну на ниркові проксимальні тубулярні клітини, утворення циліндрів у дистальних канальцях, вазоконстрикція ниркових судин, ішемія, розвиток оксидативного стресу, зниження синтезу АТФ з подальшим прогресуванням морфологічних і функціональних змін. Однією з основних ланок захисту клітин від реакцій пероксидного окиснення ліпідів є антиоксидант плазми крові - церулоплазмін. В експерименті вивчено вплив церулоплазміну на екскреторну функцію нирок та стан прооксидантно-антиоксидантного балансу в тканині нирок щурів за умов моделювання рабдоміоліз-індукованого гострого пошкодження нирок. Встановлено, що одноразове внутрішньочеревне введення церулоплазміну в дозі 7 мг/кг маси тіла тварин збільшує діурез та зменшує ретенційну азотемію і протеїнурію, нормалізує баланс прооксидантно-антиоксидантних показників, що проявляється зменшенням інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів та білків, збільшенням активності каталази і глутатіонпероксидази.

Ключові слова: гостре пошкодження нирок, рабдоміоліз, функція нирок, антиоксидант, церуло-плазмін.

Вступ. Актуальною медико-соціальною проблемою є гостре пошкодження нирок (ГПН), оскільки, раптове порушення функцій нирок призводить до погіршення стану хворих та значного підвищення летальності [12]. Загальний показник смертності внаслідок ГПН коливається в межах 4570% [6] та спостерігаться у 5% госпіталізованих пацієнтів. Діагноз ГПН підвищує ризик смертності в 5,5-6,5 разів у порівнянні з аналогічними хворими без ГПН [6]. Крім того, даний синдром визнається як потенційний чинник розвитку хронічної хвороби нирок, оскільки значна кількість пацієнтів вимагає тривалої діалізної терапії [6, 13]. Встановлено, що від 10 % до 40 % усіх випадків ГПН виникає внаслідок рабдоміолізу, який являє собою патологічний синдром, зумовлений швидким руйнуванням ушкоджених м'язів та безпосереднім вивільненням внутрішньоклітинних компонентів, включаючи міоглобін, у кров'яне русло і позаклітинний простір. Причини розвитку рабдоміолізу можуть бути травматичного і нетравматичного генезу, у результаті токсичної дії алкоголю, наркотиків, порушення метаболізму або електролітної рівноваги, інфекції, судом та ішемії м'язів [8, 13, 15]. Провідна роль у патогенезі рабдоміоліз-індукованого ураження нирок, належить міоглобіну, який виявляє пряму ушкоджуючу дію на ниркові проксимальні тубулярні клітини і призводить до утворення циліндрів у дистальних канальцях. Посилює пошкодження нирок вазоконстрикція ниркових судин та розвиток ішемії, а також підвищення рівня іонізованого заліза, внаслідок деградації міоглобіну, що сприяє розвитку оксидативного стресу, зниження синтезу АТФ з подальшим прогресуванням морфологічних і функціональних змін з розвитком гострого канальцевого некрозу [5, 7, 15].

Більшість патологічних процесів, як відомо, пов'язані з руйнівною дією вільних радикалів кисню. Оксидативний стрес є одним із провідних механізмів, що лежить в основі патогенезу як рабдоміолізу, так і ГПН [4, 9]. Підвищений рівень токсичних активних форм кисню, таких як пероксиди і вільні радикали, призводить до нездатності клітин, у тому числі нефроцитів, виконувати свої функції та протидіяти окислювально-відновлювальному дисбалансу і пошкодженню клітинних структур. Активація вільнорадикальних процесів також обумовлена зниженням активності антиоксидантних ферментів, які утилізують вільні радикали, попереджуючи їх негативний вплив на організм.

Однією з основних ланок захисту клітин від реакцій пероксидного окиснення ліпідів є антиоксидант плазми крові - церулоплазмін. Серед різноманітних його функцій, основними є участь в обміні міді та заліза, антиоксидантний захист, вплив на кровотворення та функціонування імунної системи, участь в гострофазних реакціях, регуляції рівня біогенних амінів в організмі. Антиоксидантні властивості церулоплазміну пов'язують із його фероксидазною та супероксиддисмутазною активністю. Знешкоджуючи індуковані іони перехідних металів, церулоплазмін попереджує пошкодження клітинних мембран, зменшує ендогенну інтоксикацію та запобігає розвитку поліорганної недостатності. Крім того, мембранопротекторні властивості церулоплазміну залежать не тільки від покращання під його впливом прооксидантно-антиоксидант- ного балансу, а й від прямої взаємодії з ліпідним матриксом клітинних мембран [8, 10, 11, 14]. Зважаючи на згадані властивості цього ензиму, можна очікувати його протекторну дію щодо тканин нирки, що спонукало нас до введення екзогенного церулоплазміну з метою патогенетичної корекції перебігу рабдоміолітичного гострого пошкодження нирок. Наведений широкий спектр біологічної активності є обґрунтуванням для дослідження нефротропного впливу церулоплазміну, зумовлений недостатньою вивченістю цього питання.

Метою роботи було дослідження екскреторної функції нирок за умов рабдоміолізу на тлі введення церулоплазміну.

Матеріал та методи

Дослідження проводили на нелінійних статевозрілих білих щурах масою 170-240 г, яких утримували в стандартних умовах віварію з вільним доступом до води та їжі. Тварин поділили на три групи (n=8): 1 - інтактні тварини, 2 -тварини з рабдоміоліз-індукованим ГПН, 3 - тварини з ГПН, яким одноразово внутрішньоочеревинно вводили препарат церулоплазміну («Біоцерулін», Біофарма) в дозі 7 мг/кг. ГПН моделювали шляхом в/м введення 50% розчину гліцеролу з розрахунку 8 мл/кг [8, 15]. Для дослідження екскреторної функції нирок проводили водне навантаження в об'ємі 5 % від маси тварини. Тварин розсаджували в індивідуальні клітки та збирали сечу протягом 2 годин. Евтаназію тварин здійснювали на 24 год після моделювання ГПН шляхом декапітації під легкою ефірною анестезією у відповідності до положень "Європейської конвенції по захисту хребетних тварин, яких використовують з експериментальною та іншою науковою метою" (Страсбург, 1986). Функцію нирок вивчали на тлі водного навантаження, для якого використовували підігріту водопровідну воду у розрахунку 5 % від маси щура та вводили за допомогою зонда внутрішньошлунково. Оцінювали функціональний стан нирок за показниками діурезу, концентрації креатиніну в плазмі крові [1]. Також проводили аналіз прооксидантно-антиоксидантного балансу в тканині нирок. Вміст малонового диальдегіду (МДА) визначали за реакцією з тіобарбітуровою кислотою [3], активність каталази (КАТ) за реакцією з молібдатом амонію [2], активність глутатіонпероксидази (ГП) - за кількістю відновленого глутатіону [1]. Результати були оброблені з програмою SPSS Statistics 17.0 та Excel 7.0.

Результати дослідження

Розвиток ГПН за умов рабдоміолізу призводить до значних порушень функції нирок та розвитку ретенційної гіперазотемії. На 24 год моделювання патології спостерігалося зниження діурезу на 60% порівняно з інтактними тваринами (табл. 1). У патогенезі ГПН провідну роль відіграє зниження фільтраційної здатності нирок, яке клінічно маніфестує різким і стабільним підвищенням рівня креатиніну у плазмі крові [15], як кінцевого продукту азотистого обміну, що являє собою безпорогову речовину. На 24 год експерименту ШКФ у піддослідних тварин зменшилася на 82,6 %, що призвело до зростання вмісту креатиніну в плазмі крові у 3,4 раза порівняно з контролем. Про ушкодження нефронів також свідчило підвищення концентрації білка в сечі в 3,3 раза.

Таблиця 1. Вплив церулоплазміну на екскреторну функцію нирок рабдоміолізіндукованого гострого пошкодження нирок

Примітки:

1. Статистично значущі відмінності: з даними групи контролю - *(р<0,01); з даними групи модельної патології (ГПН) на 24 год - **(р<0,01).

2. ЦП - церулоплазмін, ГПН - гостре пошкодження нирок.

Перебіг рабдоміоліз-індукованого ГПН на тлі введення церулоплазміну характеризувався значно меншими порушеннями функції нирок, про що свідчили проведені нами дослідження. Застосування церулоплазміну тваринам з експериментальним ГПН призвело до збільшення діурезу удвічі та зростання ШКФ у 2,3 рази, при цьому вміст креатиніну в плазмі крові зменшився у 1,6 рази порівняно з групою патології. Також зменшились прояви протеїнурії, зокрема концентрація білка в сечі зменшилася в 2,8 рази порівняно із групою патології.

За умов експериментального рабдоміолітичного ГПН активуються процеси пероксидації в плазмі крові, а також і в тканині нирок щурів (табл. 2).

Таблиця 2. Вміст малонового альдегіду та активність ферментів антиоксидантної системи у тканині нирок за умов рабдоміолітичного ГПН

Примітки:

Статистично значущі відмінності: з даними групи контролю - *(р<0,01); з даними групи модельної патології (ГПН) на 24 год - **(р<0,01).

МДА - малоновий диальдегід, КА Т - каталаза, ГП - глутатіонпероксидаза, ЦП - церулоплазмін, ГПН - гостре пошкодження нирок.

Вміст кінцевого продукту пероксидного окиснення ліпідів МДА у тканині нирок на 24 год розвитку ГПН збільшився у 1,6 рази порівняно з інтактними тваринами, що може бути зумовлено наростаючою декомпенсацією активності ферментів, які каталізують реакції утилізації цих альдегідів у тканині нирок внаслідок інтенсивного утворення вільних радикалів.

Для аналізу антиоксидантної активності, як механізму протекторної дії, необхідним є дослідження впливу церулоплазміну на процеси вільнорадикального окиснення та стан антиоксидантної системи. Одним із найшвидших ферментів, що протидіє процесам пероксидації та каталізує розкладання перекису водню, є каталаза. У динаміці розвитку ГПН спостерігалося пригнічення активності цього ферменту в тканині нирок, і відповідно, зниження протидії пошкоджуючому впливу пероксидів. Найбільш виражене пригнічення активності КАТ спостерігалося у першу добу ГПН у 1,3 рази порівняно із контролем. При аналізі активності глутатіонпероксидази, одного із ключових ферментів антиоксидантного захисту, також відмічали значне її пригнічення у тканині нирок за умов рабдоміолітичного ГПН. На 24 год експерименту активність ГП у тканині нирок знижувалась на 44,2% порівняно з інтактними тваринами.

Аналізуючи вплив церулоплазміну на активність ГП за умов рабдоміолітичного ГПН, відмічали її підвищення, а отже і підвищення антиоксидантного захисту. Вже в першу добу введення препарату збільшувало активність ГП на 20,7% порівняно з нелікованими тваринами.

Отже, розвиток ГПН на тлі введення церулоплазміну характеризується підвищенням антиоксидантного захисту в тканині нирок, про що свідчить підвищення активності ключових ферментів антиоксидантної системи.

Висновки та пропозиції:

За умов рабдоміолізу порушується екскреторна функція нирок, що призводить до розвитку гострого пошкодження нирок. Церулоплазмін у дозі 7 мг/кг маси тіла збільшує діурез і зменшує ретенційну гіперазотемію та протеїнурію.

За умов рабдоміолізу активізуються процеси ліпідної пероксидації в тканині нирок. Застосування церулоплазміну нормалізує стан прооксидантно-антиоксидантного балансу в тканині нирок тварин, зменшуючи активність ліпідної пероксидації на тлі нормалізації активності антиоксидантних ферментів.

Отримані нами результати вказують на перспективність застосування церулоплазміну у комплексному лікуванні гострого пошкодження нирок.

На тлі застосування церулоплазміну, вміст МДА знизився в 1,4 раза на 24 год розвитку ГПН порівняно з модельною патологією. Як і очікувалось, уведення антиоксиданта з метою патогенетичної корекції ГПН, призвело до зменшення інтенсивності вільнорадикального окиснення ліпідів у тканині нирок.

Перебіг рабдоміолітичного ГПН на тлі корекції церулоплазміном характеризувався підвищенням антиоксидантного захисту, про що свідчили показники його ферментної ланки. Активність КАТ у тканині нирок підвищилась у 1,3 рази протягом першої доби порівняно з нелікованими тваринами.

Список літератури

1. Камышников В.С. Справочник по клинико - биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике. - М. - 2009. - 880 с.

2. Королюк М.А. Метод определения активности каталазы / М.А. Королюк, Л.И. Иванова, И.Г. Майорова // Лаб. дело. - 1988. - № 1.- С. 16-19.

3. Стальная Л.Д. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты / Л.Д. Стальная // Современные методы в биохимии. М.: Медицина. - 1977. - С. 66-68.

4. Резников А.Г. Про- та антиоксидантна системи і патологічні процеси в організмі людини / А.Г. Резников, О.М. Полумбрик, Я.Г. Бальон, М.О. Полумбрик // Вісн. НАН України. - 2014. - N. 10. - C. 12-29.

5. Baeza-Trinidad R. Creatinine as predictor value of mortality and acute kidney injury in rhabdomyolysis / R. Baeza-Trinidad, A. Brea-Hernando, S. Morera-Rodriguez, Y. Brito-Diaz et al. // Intern Med J. 2015. - Vol. 45(11). - P. 1173-8.

6. Basile D.P. Renal endothelial dysfunction in acute kidney ischemia reperfusion injury / D.P. Basile, M.C. Yoder // Cardiovasc Hematol Disord Drug Targets. - 2014. - Vol.14 (1). - P. 3-14.

7. Chavez L.O. Beyond muscle destruction: a systematic review of rhabdomyolysis for clinical practice / L.O. Chavez, M. Leon, J. Varonet // Critical Care. 2016. - Vol. 20(1). - P. 135-137.

8. Drachuk V.M. Morphological changes of kidney tissue when using glutathione at rhabdomyolytic acute kidney injury / V.M. Drachuk, I.I. Zamorskyi, O.M. Horoshko // German science herald. - 2016. - N. 4. - P. 34-7.

9. Dennis J.M. Protective Role for Antioxidants in Acute Kidney Disease / J.M. Dennis, P.K. Witting // Nutrients. - 2017. - Vol. 9 (718). - 25 p.

10. Gaware V. Ceruloplasmin its role and significance: a review / V. Gaware, K. Kotade, K. Dhamak, S. Somawanshi // International journal of biomedical research. - 2010. - Vol.4 (1). - P. 153-162.

11. Golenkina E.A. Fine Regulation of Neutrophil Oxidative Status and Apoptosis by Ceruloplasmin and Its Derivatives / E.A. Golenkina, G.M. Viryasova, S.I. Galkina, T.V. Gaponova et al. // Cells. - 2018. - N. 7. 8 p.

12. Li P.K. Acute Kidney Injury: global health alert / P.K. Li, E.A. Burdmann, R.L. Mehta // J. Bras. Nefrol. - 2013. - Vol. 2 (2). - P. 90-97.

13. Mahbub T. Acute Kidney Injury due to Rhab- domyolysis / T. Mahbub, F. Jahan, D.M. Haque, M.N. Chowdhury // Journal of Armed Forces Medical College. Bangladesh. -2015. - Vol.11 (1). - P. 93-95.

14. Sokolov A.V. Erratum to: Lactoferrin, myeloperoxidase, and ceruloplasmin: complementary gearwheels cranking physiological and pathological processes / A.V. Sokolov, E.T. Zakharova, V.A. Koste- vich, V.R. Samygina, V.B. Vasilyev // Biometals. - 2014. - N. 27. - 829.

15. Zamorskii I.I. Main Mechanisms of Rhabdomyolysis Caused Kidney Injury and Their Correction by Organospecific Peptides / I.I. Zamorskii, T.S. Shchudrova // Biophysics. - 2014. - Vol. 59, No. 5. - P. 834-836.

Размещено на Allbest.ru