Роль почек в продукции эритропоэтина

В настоящее время не вызывает сомнения, что эритропоэтин является одним из важнейших гуморальных факторов, регулирующих эритропоэз. Выделение эритропоэтина и стандартизация очищенного препарата позволили провести широкий круг исследований для уточнения механизма его действия. Установлено, что эритропоэтин стимулирует дифференциацию родоначальных клеток (stem cells) в сторону эритробластического ряда. Помимо корневых клеток, он оказывает влияние и на более поздние стадии эритропоэза, повышая митотическую активность эритробластов (Matoth Kaufman, 1962) и общий синтез гемоглобина (Necheles и др., 1965). Основным местом образования эритропоэтина большинство исследователей считают почки. Впервые это предположение было высказано Jacobson и др. в 1957 г. Изучая роль различных органов в продукции эритропоэтина, авторы производили их удаление и изучали эритропоэтическую активность плазмы оперированных животных после введения им солей кобальта или кровопускания, стимулируя таким образом продукцию эритропоэтина. После удаления у крыс надпочечников, половых желез, 90% печени, желудка, кишечника, селезенки, гипофиза, поджелудочной и зобной железы выработка эритропоэтина не нарушалась, тогда как после двусторонней нефрэктомии он не определялся. Между тем, при перевязке мочеточников, несмотря на более выраженную азотемию, чем после нефрэктомии, продукция эритропоэтина сохранялась. В дальнейшем опыты с нефрэктомией многократно повторялись другими авторами. Однако в тех случаях, когда для стимуляции продукции эритропоэтина применялась «высотная гипоксия» (помещение в барокамеру или вдыхание бедных кислородом смесей), нефрэктомированные животные реагировали повышением эритропоэтина в плазме, не отличающимся от группы контрольных животных (Mirand, Prentice, 1957; Gallacher и др., 1961; Ross, Waldman, 1962; Baciu и др., 1963) или менее выраженным (Jacobson и др., 1959). Результаты этих опытов свидетельствуют о том, что почки не могут считаться единственным местом образования эритропоэтина. Вместе с тем, значение почек в продукции эритропоэтина велико, поскольку после трансплантации здоровых почек больным хроническим нефритом эритропоэтин появляется в плазме примерно в 1/2 случаев (Albrecht и др., 1966; Denny и др., 1967). У кроликов уже через 30 мин после нефрэктомии эритропоэтическая активность плазмы уменьшается наполовину, а на 4-й день составляет только 1/4 исходной (Kurojanagi и др., 1966).

Доказательством участия почек в выработке эритропоэтинов являются также сообщенные Remmele (1966) данные о снижении эритропоэтической активности плазмы после облучения почек и нефрэктомии у одного из партнеров — парабионтов и нарастание ее вслед за аутотрансплантацией удаленных почек в брюшную полость. Вместе с тем, у нефрэктомированных животных возникает ретикулоцитоз и увеличение включения Fe 56 в эритроциты в ответ на введение «анемической» сыворотки и овечьего эритропоэтина (Osnes, 1959; Naets, Heuse, 1964; Maes и др., 1965), хотя выраженность эритропоэтической реакции при нефрэктомии оказывается меньшей, чем у контрольных животных и животных с двусторонней перевязкой мочеточников (Kurtides и др., 1965; Bozzini и др., 1966). Введение экстракта плазмы нефрэктомированных кроликов голодающим крысам вызывает у них снижение утилизации Fe 59, уменьшение процента эритробластов, меченных Н3-тимедином, и укорочение продолжительности жизни ретикулоцитов (Kurojanagi и соавт., 1966), что свидетельствует о наличии в крови нефрэктомированных животных фактора, угнетающего эритропоэз. Высказывается предположение, что с функцией почек связана инактивация ингибиторов (М. Г. Кахетелидзе, 1965).

Для изучения роли почек в продукции эритропоэтина различными авторами были проведены опыты с перфузией. Впервые изолированная перфузия почек кролика была осуществлена Kuratowska и соавт. в 1960 г. После 3-часовой перфузии почек гипоксической кровью приготовленный из перфузата экстракт плазмы при введении его белым мышам вызывал не только ретикулоцитарную реакцию, но и значительное увеличение процента эритробластов в костном мозгу животных. Между тем, экстракты, полученные после перфузии почек нормальной и оксигенированной кровью, а также из гипоксической крови, циркулировавшей в перфузионном аппарате без почек, эритропоэтической активностью не обладали. Аналогичные результаты получены как при перфузии изолированных почек (Reissman, Nomura, 1962; Zangheri и др., 1963), так и при перфузии почек in situ (Fischer, Birdwell, 1961; Pavlovic-Kentere и др., 1965; Fischer, Langston, 1967), причем повышение эритропоэтической активности перфузата имело место не только при перфузии кровью с очень низким содержанием O2, но и кровью, поступающей из правого предсердия этого же животного, а также нормальной кровью с добавлением в нее солей кобальта. Вместе с тем, Erslev и др. (1965) при перфузии препарата «легкие — почки» не удалось выявить эритропоэтин в перфузате после 4 ч перфузии нормальной, гипоксической и анемической кровью. При проведении исследований авторы тщательно следили за сохранением рН крови, давлением в почечной артерии и скоростью почечного кровотока на нормальном уровне; поэтому они приходят к выводу, что эритропоэтин освобождается почкой в случае ее травмы из распадающейся почечной ткани и не поступает из почки с нормальным активным обменом. Не наблюдали повышения эритропоэтической активности крови при изолированной гипоксии почки in situ Baciu и др. (1963). В этих исследованиях авторы производили пересадку почки на шею, соединяя почечную артерию с сонной у собак с изолированной головой. Пережатие сонной артерии позволило вызывать изолированную гипоксию почек, что не сопровождалось эритроцитарной реакцией у животных. Между тем, гипоксия изолированной головы всегда сопровождалась повышением количества эритроцитов и ретикулоцитов к 5-му дню после гипоксии. Авторы приходят к выводу, что почки не секретируют эритропоэтина, и подчеркивают значение центральной нервной системы в регуляции его продукции. Бесспорным доказательством, что почки продуцируют эритропоэз — стимулирующий фактор, является выделение его из перфузата при изолированной перфузии почек кролика (Kuratowska и др., 1964). Однако этот фактор не может считаться полностью идентичным эритропоэтину, поскольку его действие проявляется только после предварительной инкубации с цельной плазмой или выделенной из нее α-глобулиновой фракцией. Большой интерес представляет и исследование Kuratowska (1965), посвященное изучению субцеллюлярной локализации эритропоэтического фактора в почках. Оказалось, что ядерная фракция как нормальных почек, так и почек кроликов, которым вводились соли кобальта или делалось кровопускание, содержит эритропоэзстимулирующий фактор, действие которого, как и фактора, полученного при перфузии почек, выявляется только при инкубации с α-глобулиновой фракцией плазмы. В «стимулированных» кобальтом и кровопусканием почках содержание его выше, чем в нормальных. Вместе с тем, из цитоплазматической фракции почек был получен другой фактор, ингибирующий не только фактор ядерной фракции почек, но и овечий эритропоэтин. Это исследование позволило объяснить Kuratowska полученные ею и другими авторами данные об отсутствии эритропоэтической активности в экстрактах почек здоровых животных. Аналогичные, в общем, данные были получены Fischer с соавт. (1968) при фракционировании почек больных нефритом и здоровых лиц. При этом эритропоэзстимулирующий почечный фактор выявлен как в ядерной, так и в митохондриальной фракциях, а фактор, инактивирующий эритропоэтин, — в цитоплазматической фракции. Вместе с тем, при исследовании почек крыс стимулирующий эритропоэз фактор локализовался только в легкой митохондриальной фракции (Contrera с соавт., 1966; Zanjani с соавт., 1967; Gordon, 1968), тогда как остальные фракции были не активны. Общим для всех этих исследований является необходимость активации почечного фактора α-глобулином плазмы.

Пытаясь уточнить, поступает ли эритропоэтин в плазму из почек, отдельные авторы изучали эритропоэтические  свойства крови из почечной вены при различных воздействиях, стимулирующих продукцию эритропоэтина. Описано повышение эритропоэтической активности в крови из v. renalis собак после вдыхания ими в течение 2 ч смеси с низким содержанием кислорода, после кровопускания на фоне воспалительного процесса одной почки, а также при микроинфарктах почек, вызванных введением полиэтиленовых шариков (Lange, Gallacher, 1962; Abbrecht, Malvin, 1966). При односторонней нефрэктомии у животных, стимулированных к продукции эритропоэтина введением солей кобальта, эритропоэтическая активность плазмы, полученной непосредственно из почечной вены оставшейся почки, значительно возрастает (Saito, 1965). В то же время сравнительное изучение эритропоэтических свойств крови из почечной артерии и вены у здоровых собак не выявляет между ними существенных различий, а после кровопускания при многократных иселедованиях только отдельные пробы крови из v. renalis обладают высокой гемопоэтической активностью, превышающей активность артериальной крови (Н. А. Федоров и соавт., 1964). В нашей лаборатории сравнительное изучение эритропоэтических свойств плазмы крови, притекающей к почке и оттекающей от нее, было проведено в хронических опытах на собаках с полиэтиленовой канюлей, вживленной в v. renalis (А. Я. Ярошевский с соавт., 1968). Артериальную кровь получили путем пункции a. carotis, предварительно выведенной в кожную муфту. Об эритропоэтической активности исследуемой крови судили по изменению статмокинетического индекса эритробластов в культуре костного мозга при добавлении экстракта плазмы. Как видно из рис. 39, плазма собак еще догипоксического воздействия обладала эритропоэтической активностью, так как митотический индекс эритробластов был достоверно выше контроля (р < 0,001) во всех пробах, взятых из различных сосудов. При этом различий в эритропоэтической активности крови из a. carotis, v. safena magna и v. renalis не выявлено. Через сутки после пребывания собак в гипоксической камере (6% O2) в течение 4 ч эритропоэтическая активность плазмы из почечной вены достоверно превышала эритропоэтическую активность плазмы из общей сонной артерии и большой подкожной вены задней конечности. Полученные данные свидетельствуют, что при гипоксической гипоксии эритропоэтин может поступать в кровяное русло из почек.


Рис. 39. Средняя эритропоэтическая активность плазмы крови собак до (а) и после (б) гипоксии.
По вертикали — разность статмокинетического индекса эритроидных клеток в культуре костного мозга с испытуемой плазмой и раствором Хенкса (контроль), изображенным нулевой линией. Незаштрихованные столбики — плазма из сонной артерии, заштрихованные столбики — плазма из большой подкожной вены задней конечности, черные столбики — плазма из почечной вены.

Таким образом, в настоящее время накоплен большой фактический материал, свидетельствующий об участии почек в продукции эритропоэтина. Однако остаются пока не расшифрованными еще многие детали этого процесса и, в частности, не выяснен очень важный вопрос — поступает ли эритропоэтин из почек в физиологических условиях, поскольку продукция эритропоэтина почкой выявляется только в условиях недостаточного снабжения кислородом.

Местом образования эритропоэтина в почках большинство исследователей считают юкстагломерулярный аппарат (ЮГА). Впервые предположение о том, что юкстагломерулярные клетки (ЮГК) секретируют эритропоэтин, было высказано Osnes в 1958 г. на основании уменьшения числа гранул в ЮГК у мышей с анемией вследствие повторных кровопусканий. При этом он считал, что дегрануляция ЮГК свидетельствует о малой или отсутствующей секреции, тогда как в период усиленной секреции должна иметь место гипергрануляция ЮГК. Предположение это подтвердилось в последующих исследованиях (Osnes, 1962), показавших, что имеется параллелизм между нарастанием титра эритропоэтина в плазме и гранулированностью ЮГК в ответ на кровотечение, адреналэктомию или введение АКТГ. Аналогичные данные получены на модели постгеморрагической и гемолитической (фенилгидразиновой) анемии у крыс, при ишемии почек вследствие зажатия почечной артерии и введении интактным животным симпатомиметических веществ (мезатон, эфедрин), что сопровождается повышением эритропоэтической активности плазмы (Hirashima, Таkaku, 1962; Immamura, 1964; В. Л. Скуратов, 1966,1967; В. Л. Скуратов, В. Л. Тартаковский, 1966). Противоположные изменения, т. е. дегрануляция ЮГК, наблюдаются при посттрансфузионной полицитемии (Hirashima, Takaku, 1962; Immamura, 1964), а также при введении животным продуктов распада молодых эритроцитов (В. Л. Скуратов, 1967), которые вызывают торможение эритропоэза в костном мозгу (Н. М. Новиков, 1965, 1966; Я. Г. Ужанский, 1966). Выраженное стимулирующее действие на выработку эритропоэтина оказывает гипоксия, однако при изучении изменений ЮГА при ней данные различных авторов противоречивы. Если одни авторы не обнаруживали изменения этого аппарата после гипоксического воздействия (Goldfarb, Tobian, 1962; Seref, 1962), то другие находили увеличение гранулированности ЮГК, отмечая иногда зависимость между увеличением юкстагломорулярного индекса (ЮГИ) и силой, а также продолжительностью гипоксического стимула (Oliver, Brody, 1965; Demopoulus. и др., 1965; В. Л. Скуратов, 1967). При систематическом сопоставлении ЮГА и эритропоэтической активности плазмы крыс, подвергавшихся перемежающейся гипоксии, Demopoulus и соавт. (1965) установили, что после очередной экспозиции наступает снижение гранулированности ЮГА, которое предшествует нарастанию эритропоэтической активности плазмы. Авторам удалось выявить зависимость между величиной падения ЮГИ и количеством освобождающегося эритропоэтина. Кроме того, при изучении эритропоэтической активности экстракта, полученного из коркового слоя почек «гипоксических» крыс, активность его была тем больше, чем выше был ЮГИ. При введении животным солей кобальта, несмотря на повышение эритропоэтической активности плазмы, ЮГИ может оказываться как повышенным (Kaley, Demopoulus, 1963; В. Л. Скуратов, А. П. Ястребов, 1966), так и сниженным (Mitus, Tojama, 1964). Таким образом, при воздействиях, стимулирующих продукцию эритропоэтина, далеко не всегда имеют место одинаковые изменения клеток ЮГА и доказательства продукции эритропоэтина ЮГК пока еще не могут считаться окончательными.

Общепризнано, что ЮГА является эндокринным аппаратом почки и степень гранулированности ЮГК отражает интенсивность образования ренина. ЮГА функционирует как объемный рецептор, реагируя на незначительные изменения почечного кровотока, снижение которого стимулирует выброс ренина в кровь, что приводит к образованию ангиотензина, вазопрессорному эффекту и стимуляции секреции альдостерона. Недостаток натрия вызывает увеличение продукции ренина, и диета с ограничением натрия всегда ведет к увеличению гранулированности ЮГК, а при избытке натрия в пище, напротив, наступает его дегрануляция (Hartroft, Hartroft, 1952, 1953; Tobian, 1960). У крыс, содержащихся на безнатриевой диете, выявляется четкая зависимость между эритропоэтической активностью экстракта почек и выраженностью гранулированности ЮГК (Goldfarb, Tobian, 1962). Однако у животных, получавших диету с высоким содержанием натрия, дегенерация ЮГА почки не сопровождалась достоверным снижением активности эритропоэтина в почечной ткани (Goldfarb, Tobian, 1963). При одностороннем сужении почечной артерии одновременно увеличивается содержание ренина и эритропоэтина, однако гранулированность ЮГК возрастает только в почке с суженной артерией, а в интактной почке оказывается ниже нормы (Kaley, Demopoulus, 1963; Hirashima, Takaku, 1962).

Поскольку ЮГА реагирует на все изменения гемодинамики, а они, как правило, имеются при тех состояниях, когда усиливается продукция эритропоэтина, становится понятным появление предположения о возможной идентичности эритропоэтина и ренина. При введении крысам ренина в больших дозах скорость включения Fe 69 в эритроциты не изменяется, т. е. он не обладает стимулирующим эритропоэз свойством (Kaley, Demopoulus, 1963; Mann и др., 1966). Что касается ангиотензина П, то, по данным Fisher и Langston (1962), он эритропоэтически активен, тогда как Bilsel и соавт. (1963) и Mann и соавт. (1966) эту активность отрицают. Отсутствие данных в пользу идентичности ренина и эритропоэтина и косвенные данные в пользу продукции эритропоэтина ЮГА послужили основанием для создания концепции о продукции ЮГК двух различных субстанций. При этом не исключается, что ренин и эритропоэтин могут иметь одного общего предшественника. По вопросу о месте образования эритропоэтина в почках существуют и другие предположения. Так, Nixon и др. (1960) описали 3 случая полицитемии, связанной с кистозным перерождением почек, причем как содержимое кист, так и экстракт, полученный из оболочки кисты, обладали эритропоэтической активностью. Поскольку клетки канальцев очень чувствительны к гипоксии, а кисты почек по своему строению похожи на эпителий канальцев, авторы считают, что эритропоэтин секретируется клетками канальцев. К аналогичному выводу приходят Nomura и Jamaguchi (1965), наблюдавшие снижение эритропоэтической активности у крыс после отравления сулемой. Высказывались предположения, что местом продукции эритропоэтина является мозговой слой почек (Reismann, Nomura, 1962), хотя теоретически это мало оправдано, поскольку этот слой почек получает в норме небольшое количество аноксической крови (Kramer и соавт., 1960). Вместе с тем, при имплантации в брюшную полость нефрэктомированных крыс мозгового вещества почек скорость включения Fe 59 в эритроциты увеличивается, что свидетельствует об активации эритропоэза (Muirhead, Kosinski, 1964). Однако нри изолированном удалении коркового или мозгового вещества почек (Sokabe, Grollman, 1962), а также при развитии микроинфарктов почек у собак (Abbrecht, Malvin, 1966) получены данные в пользу продукции эритропоэтина корковым слоем почек. Об участии в продукции эритропоэтина непосредственно клубочков свидетельствуют данные, полученные с помощью флюоресцентной микроскопии. Поскольку существуют антитела к эритропоэтину, Fischer и др. (1965) и Frenkel и др. (1968) инкубировали срезы нормальных овечьих почек и почек после кровопускания с антиэритропоэтиновой сывороткой. При иммунофлюоресцентном исследовании преципитированный антисывороткой эритропоэтин определялся в периферической части клубочков и отсутствовал в канальцах.

Суммируя данные о месте образования эритропоэтина в почках, следует признать, что пока оно еще не может считаться установленным. Вместе с тем, с каждым годом появляется все больше данных, свидетельствующих о нарушении образования эритропоэтина у больных с заболеваниями почек в стадии почечной недостаточности, что само по себе является подтверждением причастности почек к процессам возникновения эритропоэтина. Практически важно установить возможные сроки нарушения эритропоэтической функции почек в связи с развивающейся при  их заболеваниях анемией, патогенез которой сложен, а лечение малоэффективно.