Развитие острого повреждения почек у новорожденных детей различного гестационного возраста, перенесших гипоксию

Таблица 1. Стратификация тяжести ОПП у детей неонатального периода в соответствии с критериями nRIFLE (2013)

Таблица 2. Стадии ОПП у детей неонатального периода по AKIN (2011)

Таблица 3. Показатели карнитинового обмена у недошенных детей с развившимся ОПП

Таблица 4. Уровень липокалина в сыворотке и моче, цистатина в моче у недоношенных детей с нарушением энергообмена и развившимся ОПП

Таблица 5. Изменение уровня маркеров ОПП на фоне лечения L-карнитином

Введение

Большинство заболеваний почек у детей старшего возраста и взрослых развиваются с периода новорожденности или еще до рождения. Различные патологические состояния перинатального периода ведут к повреждению в первую очередь органов элиминации, к которым относятся почки. Наиболее уязвимы почки у недоношенных детей, особенно с очень низкой массой тела и экстремально низкой массой тела, а также у новорожденных, родившихся с низкой массой тела из-за задержки внутриутробного развития. Современные научные исследования доказали, что масса тела при рождении коррелирует с количеством нефронов независимо от гестационного возраста. Если в среднем почка человека содержит 900 тыс. нефронов, то у детей с экстремально низкой массой тела – всего 200–300 тыс. нефронов [1, 2]. В 1988 г. B.M. Brenner и соавт. первыми выдвинули гипотезу гиперфильтрации, которая в дальнейшем нашла подтверждение, предположив, что сниженное количество нефронов вследствие низкой массы тела повышает риск гипертензии, хронической почечной недостаточности и раннего гломерулосклероза [3]. Следовательно, у недоношенных новорожденных и детей, родившихся с низкой массой тела, достоверно чаще развиваются хроническая болезнь почек, артериальная гипертензия и метаболический синдром [4].

Основными патогенетическими механизмами, воздействующими на новорожденного ребенка, являются гипоксия и инфекция. Частота развития острого повреждения почек (ОПП) у новорожденных различного гестационного возраста с перинатальной асфиксией высока и составляет 15,6–38% [5, 6], а у оперированных по поводу врожденных пороков сердца – 62–64% [7].

ОПП определяется как сложный полиэтиологический синдром, который клинически характеризуется быстрым нарастанием концентрации креатинина: от несколько повышенных значений до собственно острой почечной недостаточности [8]. Более точно ОПП определяется как резкое на протяжении менее 48 часов нарастание креатинина крови более чем в 1,5 раза по сравнению с исходным уровнем или как повышение уровня креатинина крови на 0,3 мг/дл и более в течение 48 часов и/или объективно отмеченная олигурия (снижение диуреза до значений менее 0,5 мл/кг/ч) за шесть часов [8, 9]. Данная патология часто обусловлена критическим состоянием ребенка, при котором одна или несколько жизненно важных функций организма существенно ограничены либо полностью выключены. Морфофункциональная незрелость, чаще у недоношенных детей, облегчает развитие поражений почек, особенно при обструктивных уропатиях, инфекциях, гипоксических состояниях и проведении реанимационных мероприятий [10, 11].

В 2004 г. рабочая группа «Инициативы по улучшению качества острого диализа» (Acute Dialysis Quality Initiative) предложила классифицировать ОПП по степени тяжести [12], взяв за основу степень повышения сывороточного креатинина, снижение скорости клубочковой фильтрации и диуреза. Было выделено пять стадий поражений почек: риск (risk), повреждение (injury), недостаточность (failure), полная потеря функции почек (loss) и терминальная почечная недостаточность (end-stage), по первым буквам которых классификация получила название RIFLE. В 2013 г. опубликованы критерии оценки тяжести ОПП у детей неонатального возраста – nRIFLE (табл. 1), основанные только на снижении диуреза безотносительно скорости клубочковой фильтрации. Такая модификация учитывала специфическую патофизиологию новорожденных пациентов, было предложено считать диурез нормальным, если он выше 1,5 мл/кг/ч [13].

В 2007 г. Группа по изучению острого повреждения почек (Acute Kidney Injury Network – AKIN), проводившая дальнейшую разработку проблемы ОПП, предложила систему стратификации тяжести ОПП, представляющую собой модификацию системы RIFLE для повышения ее чувствительности. Данная система, основанная на изменениях креатинина сыворотки крови и/или объема мочи, во многом близка к системе RIFLE, но все же отличается от нее по ряду признаков. Классы L и E по системе RIFLE выведены из данной классификации и рассматриваются как исходы ОПП. В то же время категория R в системе RIFLE по сути совпадает с критериями диагноза первой стадии ОПП в системе AKIN, а классы I и F по RIFLE соответствуют второй и третьей стадиям по AKIN. Для детей неонатального периода в 2011 г. была принята модифицированная шкала AKIN (табл. 2) [14].

Исторически ОПП расценивалось как полностью обратимая патология, при этом подразумевалось, что функция почек после ОПП восстанавливается до исходного уровня. Однако современные данные, полученные как в экспериментах на животных, так и в клинических исследованиях, указывают на то, что ОПП с высокой вероятностью приводят к необратимому повреждению почек [15, 16].

Результаты исследований последних лет позволяют утверждать, что ОПП не просто показатель тяжести заболевания у ребенка, оно напрямую связано с плохим прогнозом (смертностью, потребностью в искусственной вентиляции легких и продолжительностью пребывания в стационаре). Наблюдения в катамнезе показали высокую частоту развития хронической болезни почек у выживших детей, перенесших ОПП в периоде новорожденности [4].

На различных животных моделях ОПП показано также повреждение эндотелия в начальной фазе и повышение проницаемости стенок сосудов. Сниженная плотность стенки сосудов приводит к тканевой гипоксии и активации индуцированных гипоксией механизмов, которые могут инициировать воспаление и фиброз [17, 18].

Гипоксия – один из наиболее общих по характеру повреждающего воздействия на систему энергообеспечения организма факторов. В большинстве случаев в условиях гипоксии анаэробные механизмы генерации макроэргических фосфатов (анаэробный гликолиз) не в полной мере компенсируют нарастающий дефицит их продукции в системе окислительного фосфорилирования [19]. В условиях гипоксии снижается приток к клетке и кислорода, и энергетических субстратов. Общая реакция организма при гипоксии сводится к поэтапному отключению ряда энергопотребляющих процессов с целью мобилизации имеющихся энергетических ресурсов на выполнение наиболее жизненно важных функций. Таким образом, энергетический обмен является центральным звеном в каскаде метаболических изменений при кислородной недостаточности [20].

Установлено, что при биоэнергетической гипоксии нарушения функ­ционирования дыхательной цепи начинаются не на цитохромном, а на ее субстратном участке, то есть на уровне митохондриального ферментативного комплекса, и приводят к нарушениям энергосинтезирующей функции митохондрий [21]. Все стадии биоэнергетической гипоксии коррелируют с изменениями в содержании аденозинтрифосфата (АТФ) и ведущих энергозависимых процессов в клетках. При гипоксической гипоксии и ишемии содержание АТФ и других макроэргических фосфатов значительно снижается. Следовательно, возможности образования митохондриальной АТФ – наиболее эффективной формы аккумуляции энергии и в физиологических условиях преобладающей над другими способами образования АТФ – при кислородной недостаточности ограничены. По мере снижения содержания АТФ в клетке наблюдается уменьшение АТФ-зависимых реакций, в том числе, например, синтеза ацилкарнитина, что нарушает доставку жирных кислот через внутреннюю мембрану митохондрий [22].

Карнитин – низкомолекулярное соединение, производное аминомасляной кислоты, присутствует в тканях в виде L-стереоизомера. Эндогенное образование карнитина осуществляется клетками печени, почек и головного мозга путем трансформации аминокислот лизина и метионина. Карнитин полностью реабсорбируется в почечных канальцах. Он необходим для транспорта свободных жирных кислот из цитозоля в митохондрии, где происходит их окисление и образование кетоновых тел. В цитозоле свободные жирные кислоты присоединяются к коферменту A и в таком виде транспортируются через наружную мембрану митохондрий. На внешней поверхности внутренней мембраны митохондрий жирные кислоты отщепляются от кофермента A, присоединяются к карнитину и проникают внутрь митохондрий. На внутренней поверхности внутренней мембраны жирные кислоты отщепляются от карнитина и поступают в митохондриальный матрикс. Реакции присоединения и отщепления жирных кислот катализируются карнитин-пальмитоилтрансферазами 1 и 2. В митохондриальном матриксе жирные кислоты подвергаются бета-окислению. В результате образуется ацетил-кофермент A, который включается в цикл Кребса. Интенсивность внутриклеточного энергообмена оценивается по изменению активности митохондриальных ферментов и уровню свободного и связанного L-карнитина. В России разработан скрининг-метод выявления митохондриальных дисфункций по активности митохондриальных ферментов в лимфоцитах крови. Проводится оценка активности фермента сукцинатдегидрогеназы как наиболее информативного показателя [23]. Изменения карнитинового обмена оцениваются по уровню общего, свободного карнитина (СК), связанного карнитина – ацилкарнитина (АК) и их соотношения АК/СК, определяемых методом хромато-масс-спектрометрии [24].

Значимый компонент цепи событий, ведущих к поражению клетки при гипоксии, – активизация процессов апоптоза, или программируемой гибели клетки. Убедительно доказано, что центральная роль в развитии апоптоза и некроза принадлежит митохондриям, изменению проницаемости их мембран в результате формирования специфического комплекса митохондриальных пор и инициированию митоптоза [25]. Следовательно, развивающаяся при гипоксии митохондриальная дисфункция способствует развитию у новорожденного, и особенно недоношенного, ребенка ОПП с возможной хронизацией процесса и развитием хронической болезни почек.

Цель исследования

Учитывая актуальность проблемы развития ОПП у детей неонатального периода и ее социальную значимость, целью работы стала ранняя диагностика ОПП у новорожденных детей различного гестационного возраста, перенесших гипоксию, и возможность коррекции нарушений энергетического обмена.

Материал и методы

Обследовано 60 новорожденных детей, находящихся в отделении реанимации и интенсивной терапии первого и второго этапа выхаживания Перинатального центра государственной клинической больницы № 24 г. Москвы. У 83,3% (n = 50) развилось ОПП (по критериям nRIFLE). Во всех случаях повреждение носило преренальный характер и было обусловлено развившейся гипоксией. Средний гестационный возраст составил 30,9 ± 3,3 недели, средняя масса тела при рождении – 1645,2 ± 617,4 г. Для диагностики энергетических нарушений, сформировавшихся в результате гипоксии, проводилось исследование общего карнитина, СК и АК методом хромато-масс-спектрометрии (Agilent 6410, США). Для дополнительной характеристики возможной недостаточности карнитина вычислялся коэффициент АК/СК. Показатели карнитинового обмена определялись на первой, четвертой и седьмой неделе жизни.

У всех новорожденных помимо биохимического исследования крови, проводимого на первые, третьи и 28-е сутки жизни, ультразвукового исследования органов брюшной полости и почек и допплерографического исследования сосудов почек осуществлялось определение ранних маркеров ОПП: липокалина 2 – липокалина, ассоциированного с желатиназой нейтрофилов (Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin – NGAL), – в сыворотке (sNGAL) и моче (uNGAL) и цистатина С в моче (uCysC) методом иммуноферментного анализа.

Контрольную группу составили десять недоношенных детей, у которых не отмечалось признаков ОПП.

Результаты и их обсуждение

У всех детей с развившимся ОПП на фоне перенесенной гипоксии выявлено нарушение карнитинового обмена в виде увеличения соотношения АК/СК, которое превышало 0,7, что свидетельствовало о формирующемся дефиците карнитина на фоне его повышенного потребления. При анализе спектра карнитинов у детей с ОПП обнаружено, что у новорожденных с повышенными уровнями липокалина 2 и цистатина C уровень СК оставался в норме, а соотношение АК/СК было повышено (норма < 0,7) (табл. 3).

На первые сутки жизни в группе детей, у которых в дальнейшем было диагностировано ОПП, обнаружено статистически достоверное повышение uNGAL (173 ± 42 против 69,2 ± 22,9 нг/мл, р = 0,008), uCysC (247,6 ± 37,4 против 125,8 ± 40 нг/мл, р = 0,033) по сравнению с группой без ОПП на фоне нормального уровня сывороточного креатинина и мочевины. На третьи сутки жизни между группой детей с ОПП и группой без ОПП были обнаружены различия по sNGAL (218,8 ± 58 против 74,3 ± 14,6 нг/мл, р = 0,009), uCysC (267,7 ± 29,2 против 168,2 ± 38,8 нг/мл, р = 0,017). К третьим суткам жизни также начало определяться повышение уровня креатинина (р = 0,007) и мочевины (р = 0,006). Однако корреляции с уровнем uNGAL на данном этапе установлено не было. При обследовании на 28-е сутки жизни у детей с ОПП были обнаружены статистически значимые различия по sNGAL (157,9 ± 30,8 против 68 ± 26,1 нг/мл, р = 0,024), uNGAL (154,6 ± 39,8 против 12,33 ± 2,52 нг/мл, р = 0,0158), uCysC (315,7 ± 41,4 против 28,4 ± 3,5 нг/мл, р = 0,0095), в то время как уровни креатинина и мочевины практически снизились до нормальных значений (табл. 4).

Учитывая полученные данные, всем детям с ОПП, сопровождающимся энергодефицитом, проводилась коррекция выявленного энергетического дефицита с помощью препаратов L-карнитина в дозе 100 мг/кг. В течение трех недель показатель АК/СК достиг нормы и достоверно отличался от такового у детей без лечения (0,52 ± 0,11 против 1,03 ± 0,29, р = 0,019), а uNGAL и sNGAL на 28-е сутки жизни при этом были достоверно ниже таковых в группе детей без лечения с высоким АК/СК (р = 0,031 и р = 0,01) (табл. 5).

Следовательно, препарат L-карнитин целесообразно использовать для нормализации внутриклеточного энергообмена у детей с задержкой внутриутробного развития, глубоко недоношенных новорожденных с экстремально низкой массой тела, детей с ОПП, сопровождающимся развитием гипоксии.

Заключение

Гипоксия – один из факторов нарушения карнитинового обмена, которое способствует формированию и усугубляет течение ОПП у новорожденных и в первую очередь недоношенных детей.

Маркеры ОПП позволяют своевременно диагностировать развитие ОПП у новорожденных детей любого гестационного возраста. Повышение NGAL в сыворотке крови и моче связано с повреждением почечных канальцев. Уровни NGAL – диагностические и прогностические маркеры при ОПП: нарастают быстро, на один-два дня раньше, чем креатинин, и отражают остроту и тяжесть поражения почек. Уровень цистатина С в крови и моче практически не зависит от мышечной массы, пола и возраста ребенка. Чем тяжелее почечная патология, тем хуже цистатин С фильтруется почками и тем выше его уровень в сыворотке крови [26].

Выявленное сохранение повышенных уровней маркеров ОПП (липокалина 2 и цистатина С) при отсутствии азотемии у некоторых детей через месяц после перенесенного ОПП свидетельствует о неполном восстановлении функции почек. При катамнестическом наблюдении за детьми, перенесшими ОПП в период новорожденности, рекомендуется определять уровни цистатина С и липокалина 2 в крови и моче.

Нормализация уровней липокалина 2 и цистатина С в крови и моче у детей, получающих энерготропную терапию, демонстрирует положительное влияние L-карнитина на скорость процессов репарации почечной ткани и, возможно, предотвращает хронизацию процесса.