Влияние фетальных костномозговых мезенхимальных клеток на течение хронического пиелонефрита у крыс

Влияние фетальных костномозговых мезенхимальных клеток на течение хронического пиелонефрита у крыс

И. Кирпатовский, Т.Г. Хряпенкова, А.В. Казаченко, А. Голованов, Е.Ю. Плотников, Ю.В. Кудрявцев, Н.Н.Тарасова, Н.В. Рогачева, Д.Б. Зоров, Г.Т. Сухих 
НИИ урологии Минздравсоцразвития РФ, Институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ им. М.В. Ломоносова, Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. М.В. Кулакова

Хронический пиелонефрит является частым заболеванием, сопровождающим различную урологическую патологию (мочекаменная болезнь, стриктура лоханочно-мочеточникового сегмента или мочеточнико-пузырного сегмента, аномалии развития почек и мочевых путей и др.), а также встречающимся самостоятельно (первично хронический пиелонефрит). Длительное и рецидивирующее течение этого заболевания может приводить к развитию хронической почечной недостаточности. Эффективность терапии хронического пиелонефрита, как правило, невысока и приводит лишь к более или менее длительной ремиссии, не избавляя пациента от болезни и опасности ухудшения функции почек. Даже при устранении фактора, индуцировавшего развитие хронического пиелонефрита (камни почек, нарушение пассажа мочи), это заболевание может прогрессировать, несмотря на проводимую противовоспалительную терапию, становясь основным патологическим процессом, вызывающим ухудшение функции почек. В связи с этим актуальны поиски новых более эффективных путей терапии хронического пиелонефрита.

В последние  годы интенсивно изучается применение клеточной терапии для лечения  различных хронических заболеваний  с использованием стволовых клеток и клеток-предшественников различного происхождения. В клинических исследованиях  показана эффективность такой терапии  при хронической сердечной недостаточности, при лечении ожоговых ран и  обширных дефектов кожи, для репарации  дефектов костной ткани [1-3]. В эксперименте продемонстрирован терапевтический  эффект при поражении центральной  нервной системы, печени, почек, при  сахарном диабете, язвенной болезни  желудка, остеоартрозах и др. патологий [4-7]. При этом имеются данные о положительном влиянии стволовых клеток на системную воспалительную реакцию через воздействие на иммунную систему [8,9].

Имеются данные литературы о благоприятном действии костномозговых мезенхимальных стволовых клеток (КМ-МСК) при хронических воспалительных процессах за счет секреции ими комплекса цитокинов с противовоспалительным и антиапоптотическим действием, а также их способности ингибировать аутоиммунный компонент хронического воспаления за счет иммунодепрессивного действия [10-13].

В связи с  этим нами было предпринято исследование влияния введения фетальных КМ-МСК  в почки крыс с индуцированным хроническим пиелонефритом, приведшем к умеренному нарушению функционального состояния почек.

Материал  и методы исследования

Опыты проведены  на 20 белых беспородных крысах-самках массой 260-300 г.

Моделирование хронического пиелонефрита осуществляли, учитывая ранее полученные нами данные о том, что для хронизации воспалительного процесса в почках необходимо помимо наличия инфекционного агента стойкое нарушение уродинамики верхних мочевых путей [14]. Это состояние вызывали скелетизацией обоих мочеточников, приводящей за счет склерозирования периуретральной области и частичного нарушения кровоснабжения и иннервации мочеточника к ухудшению пассажа мочи. Через 2 недели после операции внутрипузырно через кубитальный катетер, проведенный по уретре, вводили культуру кишечной палочки в титре 108 КОЕ/мл в объеме, превышающем емкость мочевого пузыря (обычно 0,8-1,0 мл). Критерием переполнения мочевого пузыря служило подтекание вводимой жидкости мимо катетера. При этом, как правило, происходил заброс инфекционного агента в почку (пузырно-лоханочный рефлюкс). С интервалом в 2 недели внутрипузырное введение культуры кишечной палочки повторяли, контролируя изменения в анализе мочи и биохимические показатели крови, характеризующие азотовыделительную функцию почек (концентрация мочевины и креатинина). Обычно после 2-3-х введений выявляли стойкие изменения в моче воспалительного характера (щелочная реакция, протеинурия, лейкоцитурия, бактериурия), а в крови отмечалось повышение концентрации мочевины и креатинина выше исходных значений. Если эти изменения сохранялись в течение 2 недель, животных отбирали для последующих экспериментов.

Таблица 1. Результаты исследования общего анализа мочи у интактных крыс и крыс с индуцированным

Схема экспериментов. Под хроническим пиелонефритом эфирным наркозом вскрывали брюшную полость. Левую и правую почку последовательно выводили в рану, пережимали сосудистую ножку микрохирургическим сосудистым зажимом и пункционно инсулиновым шприцом вводили в область среднего сегмента по саггитальной линии почки 2 млн фетальных костномозговых мезенхимальных стволовых клеток в 0,1 мл физ. раствора (1-я серия, 10 крыс) или 0,1 мл физ. раствора (2-я серия, контроль, 10 крыс). Область инъекции прижимали марлевым шариком и после полного гемостаза снимали зажим с сосудистой ножки. Почки возвращали на место, лапаротомную рану ушивали двухрядным непрерывным швом нитью «Викрил» 2/0. Каждые 2 недели крыс высаживали в обменные клетки для сбора мочи. Кровь для биохимического анализа брали в эти же сроки из хвостовой вены. Общий анализ мочи выполняли по общепринятой методике. Биохимический анализ крови и мочи проводили на автоматическом анализаторе «ADVIA 1200» фирмы Bayer (США).

Фетальные костномозговые мезенхимальные стволовые клетки получали из аутопсийного материала нежизнеспособных плодов человека, полученных от женщин, искусственно прерывающих беременность. Методика культивирования и подготовки к пересадке описана в работах [6, 15].

Статистическую  обработку цифрового материала проводили с помощью компьютерной программы «Statistica 6.0» с использованием непараметрических критериев для малых выборок.

Рисунок 1. Гистологические  изменения в почках крыс с индуцированным хроническим пиелонефритом. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200х.

Результаты

Исходные показатели мочи, характеризующие выраженность воспалительного процесса в почках представлены в таблице 1. Видно, что по мере прогрессирования воспалительного процесса нарастает защелачивание мочи (рН от 7,0 до 8,6 выявлен у 50% животных этой группы), протеинурия, лейкоцитурия (от 8 до 170 клеток в поле зрения, а у 11% крыс лейкоциты покрывали все поле зрения), бактериурия, а также содержание солей в осадке мочи (главным образом трипельфосфаты). Появлялась микрогематурия, степень которой существенно не менялась.

Нарастание признаков  активности воспалительного процесса в почках сопровождалось прогрессивным  ухудшением их функционального состояния (Таблица 2). Отмечено почти двукратное увеличение концентрации мочевины в  крови, креатинин крови возрастал почти на 50%, клиренс креатинина снижался на 44%. Канальцевая реабсорбция натрия в целом по группе достоверно не менялась, однако у 50% крыс она была ниже минимальных значений этого показателя у контрольных крыс. В то же время реабсорбция кальция в почечных канальцах достоверно снижалась.

Таблица 2. Показатели функции  почек у интактных крыс и крыс с индуцированным хроническим пиелонефритом

Таблица 3. Изменения в общем  анализе мочи у  крыс с индуцированным хроническим пиелонефритом после пересадки фетальных км-мск.

Такие изменения  функциональных показателей почек  соответствуют латентной стадии хронической почечной недостаточности.

Окончательным подтверждением развития хронического пиелонефрита являлись данные макрои микроскопического исследования почек подопытных животных. При визуальном осмотре во время лапаротомии регулярно выявляли бугристость поверхности почек за счет очаговых рубцовых втяжений в местах перенесенного острого воспаления или множественные белесые участки. Преимущественно, такие изменения носили односторонний характер. При гистологическом исследовании удаленных почек контрольных крыс выявляли склерозирование интерстиция, наличие диффузной лимфогистиоцитарной инфильтрации, склерозирование отдельных клубочков, расширение извитых канальцев и их заполнение гомогенным эозинофильным содержимым (гиалиновые цилиндры). Во многих канальцах имелись участки обызвествления (дистрофическая кальцификация некротизированных эпителиоцитов) (рисунок 1). То есть, выявленные изменения полностью соответствуют картине хронического пиелонефрита.

За время наблюдения в опытной серии (1-я серия) все  животные выжили, тогда как в контрольной  серии (2-я серия) умерло 2 крысы (1 через 2 недели и 1 через 2 месяца) от прогрессирующей  почечной недостаточности (летальность 16%).

В 1-й серии  опытов в общем анализе мочи после  пересадки клеток у большинства  животных по ряду показателей выявлялась положительная динамика. В частности, уменьшалась мутность мочи, уменьшался рН мочи, сдвигаясь из нейтральных или щелочных значений в кислую сторону, достоверно уменьшалась протеинурия (Таблица 3). В осадке мочи через 2 недели отмечалось снижение лейкоцитурии, однако в более поздние сроки количество лейкоцитов снова нарастало, практически достигая исходных значений. Бактериурия у большинства животных сохранялась на прежнем уровне и лишь у 20% уменьшалась. Интересным фактом явилось уменьшение содержания солевого осадка мочи, особенно выраженное спустя 1,5 месяца после введения КМ-МСК.

Таблица 4. Изменения в общем  анализе мочи у  крыс с индуцированным хроническим пиелонефритом в разные сроки после ведения физиологического раствора.