Исследователи НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова изучили, может ли ограничение калорийности питания защитить почки при закупорке мочеточника – одной из частых причин острого повреждения этого органа. В экспериментах на крысах учёные показали, что четырехнедельная диета с уменьшением рациона на 35% не улучшает работу почки в первые сутки после восстановления оттока мочи, однако заметно перестраивает процессы внутри органа: снижает приток в ткань нейтрофилов, сохраняет уровень комплекса I – одного из ключевых звеньев дыхательной цепи митохондрий – и меняет «химическую разметку» белков, упаковывающих ДНК. Эти данные помогают понять, почему диетические вмешательства, эффективные при одних типах повреждения, не всегда дают быстрый защитный эффект при других. Работа опубликована в журнале FEBS.
Острое повреждение почек – состояние, при котором работа органа резко ухудшается за считанные часы или дни. Оно развивается примерно у каждого пятого госпитализированного пациента и почти у 60% больных в отделениях интенсивной терапии. Одна из его причин – обструктивная нефропатия, то есть повреждение почки из-за нарушения оттока мочи. На неё приходится 5–10% случаев острого повреждения почек. Нарушение оттока мочи может возникать при мочекаменной болезни, доброкачественном увеличении предстательной железы, беременности и ряде других состояний. Обычно препятствие удаётся устранить, но после этого почка далеко не всегда полностью восстанавливается, а пережитое острое повреждение повышает риск хронической болезни. Методов, которые помогали бы органу восстановиться после снятия закупорки, в клинике пока нет: лечение остаётся в основном поддерживающим.
Ограничение калорийности питания считается одним из самых изученных способов повысить устойчивость органов к повреждениям. Его защитное действие на почки уже было показано на нескольких экспериментальных моделях. Однако эффект диеты сильно зависит от типа и тяжести повреждения, и как именно она влияет на почку после закупорки мочеточника, оставалось неясным.
«В клинике закупорка мочеточника чаще всего обратима: камень выходит или его удаляют, отток мочи восстанавливается. Но именно период после снятия обструкции изучен хуже всего, и для него практически нет обоснованных способов помочь почке. Мы хотели проверить, может ли ограничение рациона, которое хорошо зарекомендовало себя в других моделях повреждения почек, подготовить орган к такому удару и облегчить его восстановление», – рассказывает первый автор работы Полина Абрамичева, научный сотрудник лаборатории структуры и функции митохондрий НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ.
В эксперименте участвовали три группы молодых крыс. Животные одной из них в течение четырёх недель получали на 35% меньше корма, чем обычно, две другие питались без ограничений. Затем у крыс из двух групп на трое суток пережимали один мочеточник с помощью мягкой силиконовой трубки, моделируя обратимое нарушение оттока мочи. Через три дня зажим снимали и восстанавливали отток мочи, а вторую, здоровую почку удаляли, чтобы оценить работу именно пострадавшего органа. Спустя сутки учёные проанализировали показатели крови, строение почечной ткани, активность генов и содержание белков, отвечающих за воспаление, рубцевание, энергетику клеток и регуляцию генов. Оказалось, что по основным показателям работы почки диета не помогла: уровень креатинина и мочевины в крови, маркеры повреждения и признаки начинающегося фиброза, замещения нормальной ткани соединительной, у животных на ограниченном рационе были такими же, как у крыс, питавшихся без ограничений. Сохранялось и расширение почечных канальцев, характерное для последствий закупорки.
Вместе с тем внутри органа диета запустила целый ряд перестроек. У животных на ограниченном рационе снижался уровнь NGAL, одного из главных маркеров острого повреждения почек, а в ткань проникало заметно меньше нейтрофилов, клеток иммунной системы, которые первыми приходят в очаг воспаления и сами могут повреждать ткани. При этом количество макрофагов с противовоспалительными свойствами, участвующих в восстановлении ткани, оставалось высоким. Изменилась и эпигенетическая регуляция: ограничение рациона по-разному повлияло на присоединение ацетильных групп к гистонам H3 и H4, белкам, вокруг которых упакована ДНК. Такая «химическая разметка» участвует в регуляции активности генов. Кроме того, у животных на диете повышался уровень сиртуина SIRT3 – фермента, который работает в митохондриях и защищает их от стресса, и снижался уровень родственного ему SIRT1.
Наконец, ограничение рациона избирательно сохранило в почке комплекс I – первое и одно из ключевых звеньев дыхательной цепи митохондрий, «энергетических станций» клетки. После закупорки мочеточника его содержание в ткани падало, а у животных на диете оставалось на исходном уровне. Другие компоненты энергетического аппарата митохондрий диета не защитила.
«Наши результаты показывают, что ограничение калорий не является универсальной защитой: при тяжелом повреждении в первые сутки оно не улучшает работу почки. Но это не означает, что воздействие оказалось полностью неэффективным. Ограничение питания меняло характер воспаления, сохраняло комплекс I митохондрий и перестраивало эпигенетическую регуляцию – процессы, которые могут быть важны для последующего восстановления ткани. Теперь необходимо выяснить, приведут ли эти молекулярные изменения к функциональным преимуществам в более поздние сроки, а также можно ли воспроизвести полезные эффекты ограничения калорий с помощью более точных диетических схем или препаратов-миметиков», – отмечает Полина Абрамичева.
Авторы подчёркивают, что в клинике пациентам с мочекаменной болезнью сегодня рекомендуют не снижать калорийность рациона, а ограничивать продукты, способствующие образованию камней: соль, животный белок и оксалаты. Поэтому применять ограничение калорий или имитирующие его препараты для защиты почек можно будет только после проверки в клинических исследованиях.
Ранее учёные МГУ выяснили, что с возрастом почки теряют способность восстанавливаться после закупорки мочеточника: у старых крыс клетки делились в три раза медленнее, а митохондрии страдали сильнее, чем у молодых. Новая работа продолжает поиск способов помочь почке справиться с таким повреждением.
Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (грант № 075-15-2025-489).