С развитием молекулярной биологии и клинической медицины генетический и этиологический патогенез мочекаменной болезни стал более понятным. В последние 10 лет исследования, связанные с диагностикой и лечением мочекаменной болезни, были направлены на изучение мутировавших локусов и функций белков в молекулярной биологии патогенеза мочекаменной болезни. Что касается лечения мочекаменной болезни, исследования были сосредоточены на разработке аналога АДГ — DDAVP. Для генной терапии врожденной нефрогенной уремии основное внимание уделяется поиску молекулярных шаперонов белков, кодируемых соответствующими мутировавшими генами, чтобы мутантные рецепторы могли экспрессироваться на клеточной мембране и при связывании с лигандом оказывать соответствующие биологические эффекты через посредничество cAMP, которые в настоящее время ограничены цитологическими исследованиями и не используются в экспериментах на животных или клиническом применении. Этот раздел посвящен достижениям в области молекулярной биологии и генетики урогенитальных заболеваний. I. Регуляция секреции, действия и контроля антидиуретического гормона 1. Регуляция водного баланса АДГ (антидиуретический гормон, аргинин-прессор, AVP у человека) В организме существуют большие колебания в потреблении и выведении воды, однако осмоляльность плазмы и ее объем колеблются в довольно узком физиологическом диапазоне. AVP, выделяемый гипоталамусом и гипофизом, играет ключевую роль в регуляции водного баланса. В почке гломерула способна фильтровать около 180 литров воды в день. Около 80% и 15% этой воды реабсорбируется в проксимальных и дистальных канальцах почек соответственно. Таким образом, примерно 9 л гипотонической мочи ежедневно поступает в собирательные протоки почек. AVP, вырабатываемый гипоталамусом и гипофизом, способствует реабсорбции первичной мочи, связываясь с рецепторами AVP в собирательных протоках, тем самым концентрируя мочу и поддерживая конечный объем выделяемой мочи в пределах 2-3 литров в день у нормальных людей. AVP — это гормон, выделяемый гипоталамусом и гипофизом и регулируемый геном AVP-NPII, длина которого составляет 2,6 кб. Предшественник AVP синтезируется в мембраносвязанных рибосомах крупноклеточных нейронов гипоталамуса. Во время внутриклеточного транспорта сигнальный пептид диссоциирует от предшественника AVP и высвобождает предшественник AVP в эндоплазматическом ретикулуме. Предшественник AVP поступает в аппарат Гольджи для гликозилирования и затем транспортируется в заднюю долю гипофиза для хранения в секреторных везикулах и посттранспортной обработки. AVP, хранящийся в задней доле гипофиза, высвобождается в кровь при изменении объема крови и осмоляльности плазмы. AVP в плазме крови оказывает свое физиологическое действие путем связывания со специфическими AVP-рецепторами. Существует три типа рецепторов AVP — V1, V2 и V3. Экспрессия рецептора V2 высоко тканеспецифична и в основном обнаруживается в сосудистых гладкомышечных клетках, гепатоцитах и тромбоцитах, где он участвует в гликогенолизе, агрегации тромбоцитов и регуляции сосудистого тонуса; экспрессия рецептора V2 ограничена эпителиальными клетками восходящих ветвей почечных коллатералей Генри и собирательных протоков, где экспрессия мРНК V2 в 10 раз выше, чем в коллатералях Генри. Когда AVP связывается с рецепторами V2, уровень внутриклеточного цАМФ повышается, опосредуя антидиуретический эффект AVP. Рецепторы V3 в основном расположены в передней доле гипофиза, и AVP способствует высвобождению АКТГ, действуя на эти рецепторы. AVP контролирует реабсорбцию воды, контролируя количество водных каналов, расположенных в верхней части клеточной мембраны дистального конволютного канальца и собирательного протока. Когда AVP связывается с V2R, он повышает уровень второго мессенджера cAMP путем активации аденилатциклазы, что усиливает каскад фосфорилирования cAMP-зависимой протеинкиназы в главных клетках собирательных протоков почек и способствует образованию белков водного канала в люминальной мембране главных клеток. Из-за разницы в осмотическом давлении между просветом собирательного протока и почечным интерстицием вода в первичной моче поступает в главную клетку из собирательного протока через белок водного канала, концентрируя мочу. 2. регуляция высвобождения АДГ Осмоляльность плазмы является наиболее важным фактором в регуляции высвобождения АВП в физиологических ситуациях. Из них ключевую роль играет уровень натрия в крови. Было показано, что порог осмоляльности плазмы для высвобождения AVP при возникновении антидиуреза составляет 287 мОсм/кг, а порог осмоляльности плазмы для возникновения жажды — 290-294 мОсм/кг, в этот момент концентрация AVP в плазме может достигать 5,0 нг/л, а почки достигают максимального антидиуретического эффекта для полноценного функционирования AVP, при этом моча достаточно концентрирована и достигает осмоляльности После этого, даже если концентрация AVP в плазме снова повысится, антидиуретический эффект не усилится. Объем крови и артериальное давление являются еще одним важным фактором в регуляции высвобождения AVP. Когда объем крови уменьшается на 10% или менее, может произойти высвобождение AVP и вызвать потребление воды. По мере уменьшения объема крови концентрация AVP в плазме может быть выше, чем высвобождение AVP, индуцированное в 10 раз более высокой осмолярностью. Многие гипоталамические нейромедиаторы и нейропептиды могут регулировать секрецию AVP. Высвобождение AVP стимулируется никотиновым сродством ацетилхолина к супраоптическим нейронам. Гистамин, брадикинин и ангиотензин II стимулируют высвобождение AVP и стимулируют питье. Многие препараты стимулируют высвобождение AVP, включая никотин, морфин, винкристин, винкристин, циклофосфамид, антамин, хлорсульфонилмочевину и трициклические противосудорожные препараты и антидепрессанты. Глюкокортикоиды и AVP оказывают антагонистическое влияние на выведение воды, а кортизол повышает порог высвобождения AVP. Глюкокортикоиды могут предотвращать водную интоксикацию и корректировать реакцию нарушения водного диуреза на водную нагрузку при адренокортикальной недостаточности. Глюкокортикоиды также действуют непосредственно на почечные канальцы, снижая проницаемость для воды и увеличивая экскрецию растворов и свободной воды при дефиците AVP. Инсипид диабета (ИД) — это группа клинических синдромов, при которых почки выделяют большое количество разбавленной мочи (обычно объем мочи превышает 30 мл/кг/24 часа, осмоляльность мочи менее 300 мОсм/кг или удельный вес мочи менее 1,010). Причинами ИР могут быть недостаточная выработка АДГ (центральная ИР), нарушение действия АДГ (нефрогенная ИР) или физиологическое торможение высвобождения АДГ вследствие чрезмерной водной нагрузки (первичная полидипсия). III. Классификация ИР 1. Центральная уремия (краниальная, нейрогенная, центральная или вазопрессин-респонсивная), также известная как мозговая, нейрогенная, центральная или вазопрессин-респонсивная ИР). (1) Определение Центральная дизурия — это состояние полиурии с низкой осмоляльностью, возникающее вследствие неадекватной или недостаточной секреции АДГ, несмотря на наличие адекватной стимуляции и хорошего почечного ответа на АДГ. К ним относятся: полная центральная уремия (состояние полиурии, вызванное полной неспособностью организма синтезировать или высвобождать АДГ) и частичная центральная уремия (состояние полиурии, вызванное неспособностью организма синтезировать и/или высвобождать достаточное количество АДГ). (2) Этиология Причины центрального энуреза можно разделить на две категории: семейный (врожденный) и приобретенный центральный энурез. a. Молекулярная биология и генетические исследования семейного центрального энуреза Аутосомно-доминантный семейный центральный энурез (adFNDI) является основной причиной врожденного центрального энуреза. adFNDI — редкое аутосомно-доминантное заболевание. Он вызывается мутациями в гене AVP-II в клетках нейронов гипоталамуса, что приводит к нарушению синтеза, сворачивания, димеризации, переработки и секреции AVP, в результате чего возникает дефицит AVP в плазме крови. Начало дефицита AVP обычно приходится на детский возраст, без существенных гендерных различий, средний возраст — 3,2 года[3]. Среднее количество мочи за 24 часа составляет от 6,6 до 28,8 литров. Ген AVP-NPII расположен на хромосоме 20p13 и состоит из трех экзонов: экзон 1 кодирует сигнальный пептид из 19 пептидов, AVP из 9 пептидов, 3-пептидный линкер и первые 9 аминокислотных остатков аминоконца NPII; экзон 2 кодирует консервативную область NPII с 67 аминокислотными остатками; экзон 3 кодирует 17 аминокислотных остатков карбоксиконца NPII, Arg. С 1991 года, когда мутации в AVP-NPII были впервые идентифицированы Ито [8] и др. в 43 семьях было выявлено 29 участков мутации в AVP-NPII. Большинство из этих мутаций — это мутации в домене, кодирующем NPII, причем в четырех случаях они происходят в экзоне 1 сигнального пептида и только одна мутация — в самом девятипептидном AVP [9]. Большинство из этих мутаций являются миссенс-мутациями, пять — нонсенс-мутациями (все они происходят в структурном домене NPII вблизи гликопротеиновой области) и три — делеционными мутациями. Исходя из множественности сайтов мутаций в гене AVP-NPII, описанных выше, патогенез CDI может заключаться в том, что каждая из этих мутаций оказывает значительное влияние на процессы синтеза, сворачивания, димеризации, процессинга и секреции белка, кодирующего AVP-NPII, делая невозможным правильную экспрессию и секрецию AVP. Эти выводы были подтверждены цитологическими и экспериментальными исследованиями на нокаутных мышах. b. Приобретенный центральный энурез: о других причинах центрального энуреза. Самая большая группа случаев этиологии центральной уремии, о которых сообщалось на международном уровне, была зарегистрирована у 408 пациентов с центральной уремией в больнице медицинского колледжа Пекинского союза с 1956 по 2000 год. Из них идиопатическая уремия составила 52%; опухоли седловидной области — 28%; КРИ вследствие черепно-мозговой травмы — 8%; КРИ после внутричерепной инфекции — 4%; послеоперационные и ишемические поражения седловидной области — 3% соответственно; гистиоцитоз X — 2%. 2. нефрогенная ИР (1) Определение Нефрогенная ИР — это состояние полиурии, при котором почки нечувствительны к действию АДГ, что приводит к постоянному выделению мочи низкой осмолярности. Клинически это заболевание характеризуется наличием в организме стойкого гипотонического состояния мочи, несмотря на адекватный уровень АДГ в крови. Он не реагирует на экзогенный АДГ или может реагировать у некоторых пациентов с нефрогенным энурезом. Он также подразделяется на полный нефрогенный энурез (почки вообще не реагируют на АДГ или экзогенные препараты) и частичный нефрогенный энурез (почки реагируют на фармакологические дозы АДГ). (2) Этиология Почечный энурез также может быть классифицирован как семейный или приобретенный нефрогенный энурез.