Интерлейкин-6 и диабетическая нефропатия: патогенетические связи, мишени для нефропротекции

Funding: The study was supported by the President Grant for Government Support of Young Russian Scientists MK-5632.2015.7 and by the Russian Foundation for Basic Research (RFBR) according to the research project № 17-54-04080.

Воспалительные механизмы осложнений сахарного диабета и, в частности, диабетической нефропатии (ДН) в последние годы стали предметом многочисленных экспериментальных и клинических исследований [1-5]. Тем не менее, до настоящего времени в реальной клинической практике выраженность и характер воспаления практически не принимаются во внимание при выборе терапевтической тактики и оценке её эффективности [6, 7], что, вероятно, обусловлено сложностью и многофакторностью эффектов провоспалительных цитокинов. В настоящем обзоре проанализированы современные данные о патофизиологической роли интерлейкина-6 (IL-6) при ДН и патогенетически связанных с ней состояниях (ожирение, www.jscientia.org инсулинорезистентность, диабетическая кардиомиопатия, анемия).

• I L-6 – цитокин с широким спектром иммунорегулятор-ных свойств. Секреция IL-6 осуществляется преимущественно различными иммунными клетками, эндотелиоцитами и адипоцитами. В физиологических условиях 15-35% IL-6 происходит из жировой ткани, причем висцеральная жировая ткань продуцирует его более активно, чем подкожная. При ожирении доля IL-6, секретируемого адипоцитами, возрастает [8, 9].

Рецепторы IL-6 (IL-6R) обнаруживаются на поверхности лишь некоторых типов клеток, включая нейтрофилы, макрофаги, ряд субпопуляций лимфоцитов, отдельные виды эпителиальных клеток и гепатоциты, что не объясняет всего многообразия эффектов данного цитокина [10, 11]. Таким образом, классический рецепторный механизм действия IL-6 не является единственным. Альтернативный сигнальный каскад (trans signaling, транс-сигнализация) запускается при образовании комплекса IL-6 c растворимым рецептором IL-6 (sIL-6R), причем аффинность IL-6 к sIL-6R значительно выше, чем к IL-6R. Комплекс sIL-6R/IL-6 способен вызывать димеризацию субъединиц мембранного гликопротеина gp130 и последующую активацию системы JAK-STAT в клетках, не имеющих IL-6R, тем самым существенно расширяя возможный спектр мишеней цитокина [12]. sIL-6R образуется в результате альтернативного сплайсинга (10%) или отделения от IL-6R под действием металлопротеиназ, преимущественно, ADAM-10 и ADAM-17 (90%) [13]. Экспериментальные исследования показывают, что в патогенезе хронических воспалительных заболеваний ключевую роль играет именно транс-сигнализация [14]. В частности, было продемонстрировано, что активация данного сигнального пути стимулирует секрецию моноцитарного хемоаттрактантного белка 1 (MCP-1) эндотелиальными клетками [11]. Таким образом, клинически значимые эффекты могут быть обусловлены изменением продукции не только IL-6, но и sIL-6R, а ADAM-протеазы можно считать регуляторами баланса между классическим и альтернативным путями передачи сигнала IL-6 (рис. 1).

Рисунок 1. Эффекты IL-6 при связывании с IL-6R и sIL-6R (адаптировано из J. Scheller et al., [11])

Экспериментальные исследования. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что существуют множественные взаимосвязи между эффектами инсулина и IL-6. Воздействуя на активность STAT3 и других внутриклеточных сигнальных систем, инсулин уменьшает индуцированную IL-6 экспрессию генов провос-палительных цитокинов адипоцитами [15]. Напротив, IL-6 посредством влияния на уровне фосфатидилинозитол-3-киназы подавляет стимулированную инсулином продукцию оксида азота эндотелиоцитами [16]. При инкубации гепатоцитов с IL-6 наблюдается уменьшение их чувствительности к инсулину, что проявляется снижением синтеза гликогена [17]. IL-6 также способен оказывать стимулирующее влияние на секрецию кортизола [18] и глюкагона [19], обладающих контринсулярными свойствами. Инкубация культуры клеток панкреатических островков человека с антителами к рецепторам IL-6 увеличивает их способность к продукции инсулина в присутствии провоспалительных ци- токинов и сокращает срок, необходимый для достижения нормогликемии, при проведении их трансплантации иммунодефицитным лабораторным животным со стрептозотоцин-индуцированным сахарным диабетом [20].

Почечные эффекты IL-6 включают стимуляцию пролиферации клеток мезангия клубочков, увеличение продукции мезангиальными клетками молекул межклеточной адгезии и экстрацеллюлярного матрикса, истончение базальной мембраны клубочков и повышение экскреции альбумина с мочой [21, 22]. Экспериментальные исследования показывают, что через 8 недель после моделирования стрептозо-тоцин-индуцированного сахарного диабета у крыс наблюдается повышение уровня мРНК IL-6 в корковом веществе почек в 3,4 раза по сравнению с интактными животными (содержание мРНК интерлейкина-1 и фактора некроза опухолей альфа увеличивается в меньшей степени – в 1,2 и 2,4 раза, соответственно). Введение экспериментальным животным как эналаприла, так и пентоксифиллина (в отдельности) приводит к уменьшению экспрессии гена IL-6 в почках, снижению экскреции IL-6 и альбумина с мочой [23]. Однако влияние на экспрессию генов провоспалительных цитокинов, вероятно, не является универсальным механизмом нефропротекции. Так, например, при введении крысам со стрептозотоцин-индуцированным сахарным диабетом альфа-липоевой кислоты наблюдается уменьшение выраженности морфологических проявлений ДН и снижение экскреции белка с мочой без существенных изменений экспрессии гена IL-6 [24]. В последние годы появились экспериментальные данные о том, что инкубация мезангиальных клеток в растворе с повышенной концентрацией глюкозы приводит к up-регуляции экспрессии гена ADAM-17 на уровне транскрипции [25]. На различных моделях было также показано, что экспрессия гена этой металлопротеиназы может увеличиваться под действием ангиотензина II [26] и уменьшаться под действием инсулина [27] и синтетического аналога витамина D парикальцитола [28]. Другая металлопротеиназа, ADAM-10, участвует в образовании (отщеплении от цитоплазматической мембраны) не только sIL-6R, но и растворимого рецептора конечных продуктов гликирования [29].

Опосредованное влияние на почки могут оказывать и другие эффекты IL-6 в рамках кардиоренального анемического синдрома, который является характерным для ДН порочным кругом [30].

Кардиоваскулярными эффектами IL-6, продемонстрированными экспериментально, являются: увеличение синтеза коллагена в миокарде и развитие концентрической гипертрофии левого желудочка [31]. Установлено, что одним из звеньев в патогенезе гипертрофии миокарда, развивающейся под воздействием ангиотензина II, является повышение экспрессии гена металлопротеиназы ADAM-17 [32]. Металлопротеиназа ADAM-10, помимо регуляции баланса между классическим и альтернативным путями передачи сигнала IL-6, участвует в атерогенезе. К субстратам этого фермента относится мембранный белок DRR-1, который обеспечивает взаимодействие лейкоцитов и коллагена в процессах адгезии и миграции. В ряде исследований было показано, что активность ADAM-10 коррелирует с составом атеросклеротических бляшек, их стабильностью, риском рестеноза после стентирования и т. д. [33-35].

Доказанным механизмом влияния IL-6 на эритропоэз является стимуляция синтеза в печени гепсидина – белка, тормозящего абсорбцию железа в желудочно-кишечном тракте и его высвобождение из клеток ретикулоэндотелиальной системы [36]. Обсуждаются и другие возможные эффекты IL-6, включая down-регуляцию гена рецептора эритропоэтина в гемопоэтических клетках [9]. Примечательно, что существует и обратная взаимосвязь, подтверждённая экспериментальными исследованиями на моделях ишемии-реперфузии сердца и почек. В них было показано, что прекондиционирование с использованием эритропоэтина ассоциировано с уменьшением экспрессии генов IL-6 и других провоспалительных цитокинов в соответствующих органах после реперфузии [37, 38]. Однако возможности использования противовоспалительного и нефропротек-тивного потенциала эритропоэтина ограничены наличием у него эффектов, которые являются потенциально неблагоприятными при сахарном диабете. К ним относятся: повышение артериального давления, стимуляция пролиферации эндотелиальных и гладкомышечных клеток сосудов, влияние на тромбоциты и систему свёртывания крови [39].

Клинические исследования . Клинические исследования подтверждают наличие многочисленных связей между IL-6 и патогенетическими факторами развития осложнений сахарного диабета.

По данным S. Papaoikonomou et al., при наличии сахарного диабета 2 типа пациенты с полиморфизмом гена IL-6 174G>C имеют повышенный риск развития нефропатии, причем данный фактор остаётся значимым при исключении влияния пола, возраста, продолжительности сахарного диабета, индекса массы тела, курения, артериальной гипертензии, уровней липидов и гликированного гемоглобина [40].

Исследование M. Shikano et al. показало, что сывороточный уровень IL-6 при сахарном диабете 2 типа коррелирует с уровнем фибриногена и скоростью распространения пульсовой волны по аорте, а его повышение выявляется уже на микроальбуминурической стадии ДН [41].

В проведенном нами исследовании, комплексно оценившем взаимосвязи IL-6 c компонентами кардиоренального анемического синдрома, было продемонстрировано, что сывороточный уровень данного цитокина у пациентов с сахарным диабетом 2 типа и ранними стадиями хронической болезни почек имеет отрицательную корреляционную связь средней силы с концентрацией гемоглобина в крови и отрицательную связь слабой силы с расчетной скоростью клубочковой фильтрации. Значимых корреляций между уровнем IL-6 и эхокардиографическими показателями выявлено не было [42].

По данным 5-летнего наблюдения за больными сахарным диабетом 1 типа (M. K. Svensson, J. W. Eriksson, 2011), изменения чувствительности к инсулину в эугликемиче-ском гиперинсулинемическом клэмп-тесте коррелируют с уровнем IL-6 и содержанием жира в организме, оцененным методом биоимпедансометрии. Данная взаимосвязь выявляется как при наличии ДН, так и при её отсутствии [43].

Оценка динамики развития ДН показывает, что концентрация IL-6 в моче пациентов коррелирует с показателем экскреции белка с мочой, измеренным спустя 3 года наблюдения [44].

По данным двойного слепого рандомизированного плацебо-контролируемого исследования, проведенного N. Noori et al., назначение пациентам с ДН липоевой кислоты в суточной дозе 800 мг и пиридоксина в суточной дозе 80 мг в течение 12 недель ассоциировано со снижением уровня альбуминурии, но не приводит к изменению сыво- роточных концентраций IL-6 и растворимых молекул адгезии sICAM-1 и sVCAM-1 [45].

Моноклональные антитела к провоспалительным цитокинам и их рецепторам, включая IL-6, широко используются в ревматологии. В частности, уже более 10 лет (сначала в Японии, а затем в Европе, США и Российской Федерации) для лечения ревматологических заболеваний применяется тоцилизумаб, который представляет собой рекомбинантное гуманизированное моноклональное антитело к человеческому рецептору IL-6 из подкласса иммуноглобулинов IgG1. Тоцилизумаб селективно связывается и подавляет как растворимые, так и мембранные рецепторы IL-6 [46-48]. Крупномасштабные исследования эффектов тоцилизума-ба у пациентов с сахарным диабетом и его осложнениями только начинаются. В настоящее время проводится клиническое исследование EXTEND, посвященное изучению эффектов тоцилизумаба у пациентов с дебютом сахарного диабета 1 типа (NCT02293837). В конце 2017 г. ожидается начало исследования READ-4, в котором планируется изучить эффективность и безопасность тоцилизумаба в качестве монотерапии и в комбинации ранибизумабом (моноклональным фрагментом антител человека к эндотелиальному фактору роста А, VEGF-A) в лечении макулярного отека при сахарном диабете (NCT02511067) [49].

Альтернативной стратегией противовоспалительной терапии и нефропротекции является воздействие на активность металлопротеиназ, которые оказывают большое количество биологических эффектов, в том числе регулируют баланс между двумя вышеописанными путями передачи сигнала IL-6. Несмотря на обнадеживающие экспериментальные данные [50], первое клиническое исследование эффективности ингибитора металлопротеиназ XL784 при ДН (NCT00312780) не продемонстрировало значимого снижения протеинурии на фоне лечения [49].

Таким образом, многочисленными исследованиями убедительно доказано наличие взаимосвязи IL-6 с развитием инсулинорезистентности, нефропатии, гипертрофии миокарда, анемии и других патологических состояний, характерных для сахарного диабета и его осложнений. Клинически значимые эффекты данного цитокина зависят не только от его концентрации в сыворотке крови и тканях, но и от баланса между классическим и альтернативным путями передачи сигнала IL-6. Множественность эффектов цитокинов затрудняет поиск противовоспалительных стратегий нефропротекции. Тем не менее, нам представляется перспективным изучение вопросов индивидуализации сахароснижающей терапии и нефропротекции при сахарном диабете с учётом цитокинового профиля.

and progression of diabetic nephropathy with overt proteinuria // Adv.

Clin. Exp. Med. 2003 . Vol. 12. Pp. 723-729.                                48.