Изменения концентрации остеопротегерина в сыворотке крови при рецидивирующем уролитиазе

Введение

Уролитиаз, или мочекаменная болезнь (МКБ), — полиэтиологическое заболевание, связанное с образованием конкрементов в различных отделах мочевыделительной системы. Состав конкрементов значительно варьируется в зависимости от этиологии и патогенеза уролитиаза [1]. Известны конкременты, возникновение которых обусловлено генетическими причинами: цистиновые, ксантиновые, 2,8-дигидроксиадениновые. Существуют инфекционные конкременты, которые могут состоять из фосфата магния, апатита, урата аммония, а также неинфекционные конкременты (оксалаты кальция, фосфаты кальция, ураты) и конкременты, образование которых связано непосредственно с приёмом лекарственных препаратов, таких как аллопуринол, амоксициллин, цефтриаксон и другие.

За последние 30 лет (1990 – 2019 годы) заболеваемость уролитиазом в мире возросла на 48,57%, а смертность из-за него — на 17,12% [2]. В Российской Федерации распространённость уролитиаза с 2005 по 2019 года выросла на 16,2% [3]. Вероятность рецидива заболевания в течение 5 лет составляет около 53%, в том числе у пациентов, страдающих нерецидивирующей формой кальций-оксалатного уролитиаза [4].

У пациентов с уролитиазом, даже имеющем бессимптомное течение, качество жизни значительно ниже, чем у здоровых людей [5][6]. Более того, у лиц, страдающих рецидивирующей формой заболевания, увеличивается риск развития депрессии, снижаются болевой порог и физическая работоспособность [5][7], наблюдаются повышенные уровни тревожности [8], что определённо требует совершенствования методов диагностики и профилактики данной формы мочекаменной болезни. При этом интересно, что возраст больного и длительность заболевания являются предикторами лучшего результата по Висконсинскому опроснику [9], разработанному для оценки качества жизни больных уролитиазом.

Современные биомаркеры развития и рецидивирования мочекаменной болезни включают сывороточную мочевую кислоту [10], содержащиеся в моче липокалин-2, молекулу повреждения почек (KIM-1), N-ацетил-β-D-глюкозаминидазу, причём каждый из них обладает определённой специфичностью, но даже все они недостаточно специфичны для построения универсальной технологии выявления предикторов МКБ [11]. Предиктором кристаллизации оксалата кальция у больных рецидивирующим уролитиазом может послужить и осмоляльность мочи [12], но данный показатель напрямую зависит от концентраций ультрафильтрата и скорости передвижения канальцевой жидкости, что подтверждается нормализацией показателей осмоляльности после восстановления пассажа мочи [1].

Интересно, что изменения баланса прооксидантов и антиоксидантов в сыворотке и моче также можно считать потенциальным биомаркером мочекаменной болезни [13]. Оксидативный стресс при этом является вторичным явлением и следствием других заболеваний, таких как гипертоническая болезнь, вторичная артериальная гипертензия, сахарный диабет, метаболический синдром и хроническая болезнь почек [14].

Остеопротегерин (ОПГ) — растворимый представитель суперсемейства рецепторов TNF, регулирующий остеокластогенез [15]. Функцией ОПГ является связывание лиганда рецепторного активатора ядерного фактора каппа-В (RANKL, Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand) [16]. Данное взаимодействие препятствует связыванию RANKL c RANK (от англ. Receptor activator of nuclear factor kappa-B, рецепторный активатор ядерного фактора каппа-В), что ингибирует дифференцировку в остеокласты их предшественников и снижает активность существующих остеокластов [17]. Известно, что у трансгенных мышей без ОПГ развивается тяжёлый остеопороз, тогда как у мышей со сверхэкспрессией ОПГ — остеопетротический фенотип [18]. Кроме того, понятно, что одним из основных лабораторных проявлений остеопороза является гиперкальциурия, при которой происходит инициация кристалло- и камнеобразования. Базовые концентрации ОПГ в сыворотке крови увеличиваются с возрастом, что связано, по всей видимости с гомеостатическими реакциями, ограничивающими потери костной массы, которые происходят с увеличением других факторов резорбции кости [19].

В ранее проведённом нами исследовании, посвящённом изучению роли генетических факторов в развитии рецидивирующего уролитиаза, была обнаружена значимая взаимосвязь между наличием однонуклеотидного полиморфизма rs3134057 в гене ОПГ с развитием данного заболевания [20]. Вышеуказанный однонуклеотидный полиморфизм является интронным, следовательно, не способным влиять на структуру и функции ОПГ, однако влияющим на его экспрессию. Таким образом, исследование уровня сывороточного ОПГ может иметь диагностическую значимость при рецидивирующей мочекаменной болезни.

Цель исследования. Изучить связь уровней сывороточного ОПГ с наличием рецидивирующего уролитиаза, а также влияние однонуклеотидного полиморфизма rs3134057 на концентрацию ОПГ.

Материалы и методы

Дизайн исследования. В исследование были включены 115 добровольцев с января 2021 года по январь 2022 года. Из 115 участников у 45 (основная группа №1) был установлен диагноз мочекаменной болезни (МКБ) с рецидивирующим течением и локализацией основного камня в одном из мочеточников, 28 участников (основная группа №2) ранее перенесли единичный эпизод почечной колики с последующим оперативным лечением или самостоятельным отхождением конкремента и на момент исследования камней в мочевыделительной системе не имели и 42 респондента контрольной группы, у которых не было мочекаменной болезни, в том числе в семейном анамнезе.

Размер камня был измерен посредством компьютерной томографии органов мочевыводящей системы без контрастирования. Данные генотипирования пациентов по полиморфизму rs3134057 гена ОПГ, или TNFRS11B, взяты из нашего предыдущего исследования [20].

Сбор и обработка биоматериала. Образцы венозной крови собирали в объёме 4,5 мл в вакуумные пробирки («Greiner Bio-One GmbH», Kremsmünster, Аustria). Сыворотку от цельной крови отделяли центрифугированием. Интактную кровь аликвотировали в пробирки объёмом 1,5 мл и хранили при температуре -20 °С. После размораживания каждый образец крови тщательно перемешивали пульс-вортексированием. Содержание ОПГ в сыворотке определяли методом иммуноферментного анализа с использованием наборов Human OPG ELISA kit ab100617 («Abcam plc», Cambridge, UK) в соответствии с рекомендациями производителя.

Этическое заявление. Исследование было одобрено локальным этическим комитетом Медицинского научно-образовательного центра Московского университета имени М.В. Ломоносова (Протокол № 12/20 от 21.12.2020 года) и проведено в соответствии с постулатами Хельсинской декларации. Все участвующие пациенты предоставили подписанные формы добровольного информированного согласия.

Статистический анализ. Статистический анализ полученных данных проводили с помощью программного обеспечения IBM SPSS Statistics 25.0 («SPSS: An IBM Company», IBM SPSS Corp., Armonk, NY, USA). Для сравнения групп по количественным признакам использовали методы непараметрической статистики, поскольку распределение признака в группах было ненормальным, что было установлено с помощью тестов Shapiro-Wilk и Колмогорова-Смирнова. Для исследования зависимости концентрации ОПГ от генотипа по rs3134057 применяли модели «AA vs AG vs GG» и «(AA + AG) vs GG», которые были проанализированы с применением критериев Kruskall-Wallis и Mann-Whitney соответственно. Критерий Mann-Whitney также применяли для сравнения групп по уровню ОПГ. Сравнение качественных данных проводили при помощи точного критерия Fisher. Ассоциацию сывороточного ОПГ с полом и возрастом в основной группе изучали при помощи логистической регрессии. Статистически значимым различием считали p < 0,05.

Результаты

Клинико-демографические характеристики участников исследования отражены в таблице 1.

При статистическом анализе в исследуемых группах значимых отличий по всем релевантным клинико-демографическим параметрам выявлено не было (значение p > 0,05) (табл. 1). При проведении иммуноферментного анализа образцов сывороток исследуемых групп, уровни ОПГ были успешно определены у всех участников. В основной группе №1 уровни ОПГ были статистически значимо выше, чем в контрольной группе (медиана: 9,02 против 3,64; p = 0,012). Результаты определения уровней сывороточного ОПГ представлены на рисунке 1, а результаты ROC-анализа — на рисунке 2. Значение площади под ROC-кривой составило 0,657. Данное значение соответствует низкому дискриминирующему потенциалу. Чувствительность и специфичность ОПГ составили 78% и 52% соответственно (рассчитывались при нормальном значении ОПГ — 2,7 пмоль/л).

В дальнейшем пациенты были разделены на группы в зависимости от генотипа по однонуклеотидному полиморфизму rs3134057 гена ОПГ по следующему принципу: AA + AG против GG; AA против AG против GG. При анализе взаимосвязи между концентрацией ОПГ в сыворотке и генотипом AA + AG против GG по rs3134057 гена ОПГ не было обнаружено статистически значимой разницы (p > 0,05). Такой же результат был и при сравнении групп с генотипами AA против AG против GG (p > 0,05). Результаты сравнения представлены на рисунке 3 (A, B, C, D) и рисунке 4 (A, B, C, D).

Также был проведён статистический анализ зависимости уровня сывороточного ОПГ от пола и возраста в основной и контрольной группах, который продемонстрировал отсутствие статистической значимости (p > 0,05).

Обсуждение

ОПГ является одним из основных регуляторов метаболизма костной ткани. Данный белок снижает активность остеокластов, что приводит к снижению костной резорбции [21]. N. Bucay et al. (1998) продемонстрировали, что у трансгенных мышей без ОПГ развивался тяжёлый остеопороз, тогда как у мышей со сверхэкспрессией ОПГ — остеопетротический фенотип. Также ОПГ обладает функциями подавления метастазирования различных опухолей в костную ткань за счёт снижения её же резорбции; предотвращает потери костной массы при адъювантном артрите, без влияния на воспаление [22].

ОПГ, по мнению ряда исследователей, является биомаркером снижения минеральной плотности костной ткани. В частности, D. Grigorie et al. (2002) показали взаимосвязь повышения уровня ОПГ с возрастом у пациентов, отягощённых и не отягощённых остеопорозом. Данный факт может говорить о том, что повышение уровня сывороточного ОПГ является защитным механизмом при снижении минеральной плотности костной ткани различных этиологий [23].

B.L. Langdahl et al. (2002) в своём исследовании также предложили ОПГ в качестве медиатора повышенной резорбции кости, развивающейся с возрастом или после менопаузы. При этом было обнаружено, что сывороточные уровни ОПГ коррелируют с сывороточными уровнями костно-специфической щелочной фосфатазы и экскрецией пиридинолина и дезоксипиридинолина с мочой [18]. Эти данные свидетельствуют о том, что ОПГ в сыворотке отражает метаболизм кости и не является маркером степени ингибирования её резорбции.

Первым исследованием, в котором упоминалось о взаимосвязи ОПГ и МКБ стала работа A. Mansour et al. (2018) [24], показавшая, что пациенты с нефролитиазом со сниженной минеральной плотностью костной ткани имеют более высокие уровни сывороточного ОПГ по сравнению с пациентами с нормальной плотностью кости, что может быть компенсаторным механизмом против других факторов, способствующих повреждению костей, возможно, как часть ответа на воспаление при нефролитиазе [18].

В исследовании S. Dayapule et al. (2021) было изучено изменение уровня сывороточного ОПГ при уролитиазе. Было выявлено достоверно значимое повышение уровня сывороточного ОПГ в группе уролитиаза, что согласуется с результатами нашего исследования. Авторы высказали предположение о возможной причине повышении сывороточного ОПГ, связанного с окислительным стрессом, ответственным за образование и рост кристаллов в уротелии [25].

В нашем исследовании не было выявлено корреляции при анализе зависимости уровня ОПГ от генотипа по rs3134057, что может быть связано с малой выборкой клинических групп. Впрочем, существуют убедительные данные, что однонуклеотидный полиморфизм гена TNFRS11B (rs3134057) является доказанным фактором снижения минеральной плотности костной ткани, сопровождающимся гиперкальциемией, повышением насыщенности солями мочи и высоким риском манифестации или рецидива уролитиаза, а также повышением уровня ОПГ, как медиатора снижения минеральной плотности костной ткани [26]. Таким образом, необходимо проведение более крупных исследований.

Ограничения исследования. Ограничением данного исследования может служить малая численность выборки пациентов.

Заключение

Настоящее исследование показало, что повышенный уровень ОПГ в сыворотке крови у пациентов с рецидивирующей формой МКБ может указывать на наличие рецидива заболевания. Дальнейшее исследование в более крупных выборках позволит окончательно подтвердить значимость ОПГ в качестве маркера рецидива МКБ, в том числе и при генетически детерминированных формах.

Ключевые моменты:

1. Остеопротегерин представляет собой важное звено в патогенезе рецидивирующего уролитиаза.
2. Повышение концентрации остеопротегерина в сыворотке крови может свидетельствовать о развитии рецидива МКБ у пациентов с рецидивирующей формой данного заболевания.