Мобильная версия

Регистрация Забыли пароль?

Журнал «Почки» Том 11, №3, 2022

Вернуться к номеру

Хронобіологічні аспекти діяльності видільної системи (огляд літератури)

Хронобіологічні аспекти діяльності видільної системи (огляд літератури)

Авторы: Безрук В.В. (1), Іванов Д.Д. (2), Шкробанець І.Д. (3)
(1) — Буковинський державний медичний університет, м. Чернівці, Україна
(2) — Національний університет охорони здоров’я України імені П.Л. Шупика, м. Київ, Україна
(3) — Національна академія медичних наук України, м. Київ, Україна

Рубрики: Нефрология

Разделы: Справочник специалиста

Версия для печати


Резюме

У статті розглядаються питання функціонування циркадних ритмів і їх значення в регуляції фізіологічних процесів у видільній системі. Приділяється увага питанням десинхронозу, його причинам і впливу на фізіологічні процеси діяльності видільної системи в дітей. Показана практична значимість хронобіологічних аспектів, залежність їх від індивідуальних і популяційних факторів, динамічність таких порушень і їх актуальність у віковому аспекті. Підкреслено значущість хронобіологічних аспектів діяльності видільної системи й доцільність продовження науково-практичних досліджень у цьому напрямку медичної науки.

The paper examines the issues of circadian rhythms functioning and their significance in the regulation of physiolo­gical processes of the excretory system. The article deals with the issue of desynchronosis, its causes and effects on the physiological processes of the excretory system in children. The practical significance of chronobiological aspects, their dependence on both individual and population factors, the dynamism of such disturbances and their relevance in the age aspect are shown. The value of chronobiological aspects in the functioning of the excretory system and the expediency of continuing scientific and practical research in this direction of medical science were emphasized.


Ключевые слова

циркадні ритми; десинхроноз; видільна система; діти

circadian rhythms; desynchronosis; excretory system; children

doi: http://dx.doi.org/10.22141/2307-1257.11.3.2022.377
Життєдіяльність організму людини можлива лише за умови підтримання постійного складу внутрішнього його середовища — гомеостазу. Упродовж останнього десятиріччя зростає увага клініцистів до патології нирок, що пов’язується зі зростанням патології видільної системи (нирок), а також вагомою роллю нирок у гомеостатичних реакціях людського організму (рис. 1). Не менш важлива роль нирок щодо виведення з організму продуктів азотистого обміну, токсичних речовин: порушення основних гомеостатичних констант екскреції речовин — один з основних проявів розвитку ниркової недостатності в разі їх безпосереднього пошкодження або внаслідок дії позаниркових чинників. Нирки — не лише екскреторний, але й важливий інкреторний орган, який бере участь у регуляції судинного тонусу, еритропоезу, згортання крові тощо [1–7].
Хронобіологія — науковий напрямок, що вивчає біологічні ритми (загальні властивості, механізми, еволюцію, можливості практичного застосування) на всіх рівнях ієрархічної організації живої матерії (від молекулярно-субклітинного до біогеоценотичного). У наукових дослідженнях і клінічній медичній практиці аналізуються близько 300 функцій організму людини з добовою періодичністю [8–12], серед яких циркадний ритм є найпотужнішим добовим коливанням усіх ендокринних і гематологічних показників, обмінних процесів, показників функціональної активності нервової, серцево-судинної, дихальної, видільної і травної систем; цьому ж ритму підпорядкована й рецепторна чутливість даних органів і систем організму до різноманітних гуморальних факторів [9, 13–16]. Значення добових ритмів у багатьох випадках важливе і для підбору доз і часу прийому лікарських препаратів — хронотерапії [17–20].
Видільна система (нирки) характеризуються чіткою часовою збалансованістю функцій, і на сьогодні особливості циркадної організації і механізми біоритмічної регуляції ниркових функцій викликають жваву наукову зацікавленість [21–26]. Як відомо, у групу захворювань із високим ризиком ураження серцево-судинної системи (ССС) входять різні нозологічні форми патології нирок [27–31]. 
Вторинна артеріальна гіпертензія (АГ) у дітей у переважній більшості випадків має нефрологічне походження, а підвищений артеріальний тиск (АТ) є одним із симптомів хвороби нирок, переважно гломерулонефриту (ГН). Якщо на початковому етапі ГН — це імунозапальне захворювання нирок з ураженням клубочків, канальців та інтерстицію, то в подальшому досить швидко розвиваються порушення механізмів регуляції кровотоку, які призводять до системного ураження органів, і в першу чергу ССС [32–35]. АГ часто супроводжує хронічну хворобу нирок (ХХН) або нефропатії при інших захворюваннях; поряд із забезпеченням контролю позаклітинного об’єму рідини в організмі нирки продукують вазоконстрикторні речовини (ренін, ендотелін, простагландин Е) і вазодилататори (оксид азоту, простагландин F1α і кініни) і є відповідальними за стан периферичного судинного опору [36, 37].
Для центральної і периферичної гемодинаміки у хворих на ГН з АГ є характерним прогресивне зменшення ударного об’єму й ударного індексу і, як наслідок, низькі показники хвилинного об’єму кровотоку й об’ємної швидкості викиду крові; найбільш значущих змін зазнає загальний периферичний опір, що обумовлює швидкий розвиток ремоделювання й дилатації міокарда в пацієнта [32, 37]. У той же час для АГ при нефропатіях характерною є мала амплітуда між систолічним і діастолічним тиском, менш виражені прояви гіпертрофії серцевого м’яза й порушення його скорочувальної функції, що виникає значно пізніше [38, 39].
АГ при ХХН супроводжується вищим АТ із порушенням його циркадних коливань і вірогідно меншим значенням величини ранкового підйому, що прискорює виникнення структурно-функціональних змін із боку органів-мішеней. Рівень АТ і його добова крива при АГ, обумовленій ХХН, залежать від зниження ролі вегетативної нервової системи й переважання гуморальних факторів, у тому числі ренін-ангіотензинової системи; у більшості хворих показники, що характеризують навантаження на ниркові судини і ССС загалом впродовж доби, суттєво вищі за середні значення при недостатньому ступені зниження АТ у нічний час [34, 36, 37]. Саме тому призначення антигіпертензивних препаратів при захворюваннях нирок передбачає застосування більшої дози на ніч, а при одноразовому прийомі — також увечері [45]. 
Симптоматична АГ при ГН характеризується задовільною суб’єктивною переносимістю; для неї характерні високий рівень АТ упродовж доби і порушення добового ритму з недостатнім зниженням його вночі й нічною гіпертензією. Порушення добового ритму посилюється зі збільшенням ступеня АГ [40]. Результати дослідження О.Я. Підмурняк (2021) [41], присвяченого особливостям циркадіанних ритмів діяльності ССС, свідчать, що в школярів із нефрологічною патологією відсутні вірогідні зв’язки частоти серцевих скорочень з показниками АТ і наявна значна залежність діастолічного артеріального тиску (ДАТ) від парасимпатичної регуляції з найвищим корелятивним коефіцієнтом між ними — R = –0,74; p < 0,05. Також встановлено, що в дітей із нефрологічною патологією спектр корелятивних зв’язків між показниками добового моніторування артеріального тиску містить значно меншу кількість вірогідних асоціацій, ніж у дітей з іншими причинами АГ. Денний систолічний артеріальний тиск (САТ) мав вірогідні кореляції із нічною варіабельністю САТ і ДАТ (R = 0,84 і R = 0,81 відповідно, p < 0,05). Привертає увагу показник нічного зниження АТ, що корелює тільки з варіабельністю денного ДАТ (R = 0,81; p < 0,05).
Кожній системі організму людини притаманні як свої особливості біоритмів, так і умови їх порушення — десинхроноз (часова дискоординація функцій і ослаблення процесів із певним неузгодженням біоритмологічних проявів). Десинхроноз — це вид хронопатології, він є патофізіологічною основою певних хворобливих станів, провісником цілої низки функціональних розладів і супроводжує перебіг багатьох захворювань [40, 42–44], зокрема, у видільній системі (нирок), що регулює велику кількість циркадних процесів, спостерігається висока частота десинхронозів. Так, звичне сечоутворення залежить від часу доби, концентрації в крові гормонів тощо; максимальна активність сечового міхура спостерігається о 15–17-й годині, а нирок – пізніше, о 17–19 год виділення з організму фосфатних солей і білка помітно зменшується в ранкові й денні години; концентрація іонів калію в сечі максимальна вранці й прогресивно знижується у вечірній час, тоді як екскреція іонів натрію досягає пікового значення ополудні. Акрофаза діурезу, екскреції іонів натрію припадає на проміжок від 15-ї до 23-ї години, а клубочкової фільтрації — на більш ранній час, близько 11-ї год. Отже, практично будь-яке захворювання нирок виникає в результаті десинхронозу з порушенням добового ритму сечоутворення, при якому зсувається акрофаза [13]. Можливим практичним засобом для збереження наявних функцій та їх профілактики є нормалізація/відновлення кровопостачання нефрону, що виконується за допомогою інгібіторів ренін-ангіотензин-альдостеронової системи та, останнім часом, інгібіторів натрійглюкозного котранспортера 2-го типу.

Висновки

Переважна більшість наукових досліджень зосереджена на вивченні первинної артеріальної гіпертензії, у той час як ранні зміни в біоритмах діяльності видільної системи (нирки) лежать в основі вторинної артеріальної гіпертензії. 
Наявні результати клінічних досліджень вказують на суттєвий вплив хронобіологічних факторів і хронотипів людини на формування порушень з боку видільної системи (нирки) та наявність взаємообтяжуючих патофізіологічних чинників з боку ССС та ендокринної системи. У той же час немає достатньо переконливих даних щодо ефективних методів діагностики десинхронозів видільної системи (нирки), встановлення їх особливостей в осіб різних вікових категорій, особливо дитячого віку, і застосування засобів корекції на стадії виявлення ранніх порушень з боку видільної системи. Єдиним практичним заходом на сьогодні є призначення більшої дози антигіпертензивних препаратів на ніч для запобігання реалізації кардіоваскулярних ризиків при хворобах нирок.
Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів і власної фінансової зацікавленості при підготовці даної статті.
Внесок авторів у роботу над статтею. Безрук В.В. — концепція та дизайн роботи, пошук й обробка матеріалів, написання тексту; Іванов Д.Д. — пошук й обробка матеріалів, написання тексту; Шкробанець І.Д. — пошук й обробка матеріалів, написання тексту.
 
Отримано/Received 18.07.2022
Рецензовано/Revised 25.07.2022
Прийнято до друку/Accepted 01.08.2022

Список литературы

  1. Krishtal N.V., Gozhenko A.I. Pathophysiology of The Kidneys. Pathophysiology: Textbook. Kyiv: AUS Medicine Publishing, 2017. P. 508-565.
  2. Ivanov D.D. When should we start using angiotensin converting enzyme ingibitors/angiotensin receptor blockers in diabetic kidney disease? Kidney. 2017. Vol. 6. № 1. P. 12-16.
  3. Woolf A.S. Growing a new human kidney. Kidney Int. 2019 Oct. 96(4). 871-882. doi: 10.1016/j.kint.2019.04.040. Epub 2019 May 25. PMID: 31399199; PMCID: PMC6856720.
  4. Zhang W.R., Parikh C.R. Biomarkers of Acute and Chronic Kidney Disease. Annu Rev. Physiol. 2019 Feb 10. 81. 309-333. doi: 10.1146/annurev-physiol-020518-114605. PMID: 30742783; PMCID: PMC7879424.
  5. Haffner D., Grund A., Leifheit-Nestler M. Renal effects of growth hormone in health and in kidney disease. Pediatr. Nephrol. 2021 Aug. 36(8). 2511-2530. doi: 10.1007/s00467-021-05097-6. Epub 2021 Jun 18. PMID: 34143299; PMCID: PMC8260426.
  6. Legrand M., Bell S., Forni L., Joannidis M., Koyner J.L., Liu K., Cantaluppi V. Pathophysiology of COVID-19-associated acute kidney injury. Nat. Rev. Nephrol. 2021 Nov. 17(11). 751-764. doi: 10.1038/s41581-021-00452-0. Epub 2021 Jul 5. PMID: 34226718; PMCID: PMC8256398.
  7. Imenez Silva P.H., Mohebbi N. Kidney metabolism and acid-base control: back to the basics. Pflugers Arch. 2022 Aug. 474(8). 919-934. doi: 10.1007/s00424-022-02696-6. Epub 2022 May 5. PMID: 35513635; PMCID: PMC9338915.
  8. Kuhlman S.J., Craig L.M., Duffy J.F. Introduction to Chronobiology. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2018 Sep 4. 10(9). a033613. doi: 10.1101/cshperspect.a033613. PMID: 29038118; PMCID: PMC6120700.
  9. Ballesta A., Innominato P.F., Dallmann R., Rand D.A., Lévi F.A. Systems Chronotherapeutics. Pharmacol. Rev. 2017 Apr. 69(2). 161-199. doi: 10.1124/pr.116.013441. PMID: 28351863; PMCID: PMC5394920.
  10. Buijs F.N., León-Mercado L., Guzmán-Ruiz M., Guerrero-Vargas N.N., Romo-Nava F., Buijs R.M. The Circadian System: A Regulatory Feedback Network of Periphery and Brain. Physiology (Bethesda). 2016 May. 31(3). 170-81. doi: 10.1152/physiol.00037.2015. PMID: 27053731.
  11. Chang A.M., Bjonnes A.C., Aeschbach D., Buxton O.M., Gooley J.J., Anderson C. et al. Circadian gene variants influence sleep and the sleep electroencephalogram in humans. Chronobiol. Int. 2016. 33(5). 561-73. doi: 10.3109/07420528.2016.1167078. Epub 2016 Apr 18. PMID: 27089043; PMCID: PMC5267557.
  12. Dallmann R., Okyar A., Lévi F. Dosing-Time Makes the Poison: Circadian Regulation and Pharmacotherapy. Trends Mol. Med. 2016 May. 22(5). 430-445. doi: 10.1016/j.molmed.2016.03.004. Epub 2016 Apr 5. PMID: 27066876.
  13. Marcheva B., Ramsey K.M., Peek C.B., Affinati A., Maury E., Bass J. Circadian clocks and metabolism. Handb. Exp. Pharmacol. 2013. (217). 127-55. doi: 10.1007/978-3-642-25950-0_6.
  14. Baron K.G., Reid K.J. Circadian misalignment and health. Int. Rev. Psychiatry. 2014. 26(2). 139-154. doi: 10.3109/09540261.2014.911149.
  15. Burgess H.J., Emens J.S. Circadian-based therapies for circadian rhythm sleep- wake disorders. Curr. Sleep Med. Rep. 2016 Sep. 2(3). 158-165. Published online 2016 Jul 2. doi: 10.1007/s40675-016-0052-1.
  16. Zhou D., Wang Y., Chen L., Jia L., Yuan J. Evolving roles of circadian rhythms in liver homeostasis and pathology. Oncotarget. 2016 Feb 23. 7(8). 8625-8639. doi: 10.18632/oncotarget.7065.
  17. Ohdo S., Koyanagi S., Matsunaga N. Chronopharmacological strategies focused on chrono-drug discovery. Pharmacol. Ther. 2019 Oct. 202. 72-90. doi: 10.1016/j.pharmthera.2019.05.018. Epub 2019 Jun 5. PMID: 31173839.
  18. Dong D., Yang D., Lin L., Wang S., Wu B. Circadian rhythm in pharmacokinetics and its relevance to chronotherapy. Biochem. Pharmacol. 2020 Aug. 178. 114045. doi: 10.1016/j.bcp.2020.114045. Epub 2020 May 22. PMID: 32446886.
  19. Ohdo S. Chrono-Drug Discovery and Development Based on Circadian Rhythm of Molecular, Cellular and Organ Level. Biol. Pharm. Bull. 2021. 44(6). 747-761. doi: 10.1248/bpb.b21-00277. PMID: 34078807.
  20. Ayyar V.S., Sukumaran S. Circadian rhythms: influence on physiology, pharmacology, and therapeutic interventions. J. Pharmacokinet. Pharmacodyn. 2021 Jun. 48(3). 321-338. doi: 10.1007/s10928-021-09751-2. Epub 2021 Apr 1. PMID: 33797011; PMCID: PMC8015932.
  21. Zhang D., Pollock D.M. Circadian regulation of kidney function: finding a role for Bmal1. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2018 May 1. 314(5). F675-F678. doi: 10.1152/ajprenal.00580.2017. Epub 2017 Dec 20. PMID: 29357439; PMCID: PMC6031908.
  22. Johnston J.G., Pollock D.M. Circadian regulation of renal function. Free Radic. Biol. Med. 2018 May 1. 119. 93-107. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.01.018. Epub 2018 Jan 31. PMID: 29360554; PMCID: PMC6052790.
  23. Dan H., Ruan T., Sampogna R.V. Circadian Clock Regulation of Developmental Time in the Kidney. Cell. Rep. 2020 May 19. 31(7). 107661. doi: 10.1016/j.celrep.2020.107661. PMID: 32433970; PMCID: PMC7294772.
  24. Mace M.L., Olgaard K., Lewin E. New Aspects of the Kidney in the Regulation of Fibroblast Growth Factor 23 (FGF23) and Mineral Homeostasis. Int. J. Mol. Sci. 2020 Nov 20. 21(22). 8810. doi: 10.3390/ijms21228810. PMID: 33233840; PMCID: PMC7699902.
  25. Egstrand S., Mace M.L., Olgaard K., Lewin E. The Vascular Circadian Clock in Chronic Kidney Disease. Cells. 2021 Jul 13. 10(7). 1769. doi: 10.3390/cells10071769. PMID: 34359937; PMCID: PMC8306728.
  26. Costello H.M., Johnston J.G., Juffre A., Crislip G.R., Gumz M.L. Circadian clocks of the kidney: function, mechanism, and regulation. Physiol. Rev. 2022 Oct 1. 102(4). 1669-1701. doi: 10.1152/physrev.00045.2021. Epub 2022 May 16. PMID: 35575250; PMCID: PMC9273266.
  27. Costello H.M., Gumz M.L. Circadian Rhythm, Clock Genes, and Hypertension: Recent Advances in Hypertension. Hypertension. 2021 Nov. 78(5). 1185-1196. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.121.14519. 
  28. Douma L.G., Gumz M.L. Circadian clock-mediated regulation of blood pressure. Free Radic. Biol. Med. 2018 May 1. 119. 108-114. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.11.024. 
  29. Soliman R.H., Pollock D.M. Circadian Control of Sodium and Blood Pressure Regulation. Am. J. Hypertens. 2021 Jun 24. hpab100. doi: 10.1093/ajh/hpab100. 
  30. Soliman R.H., Jin C., Taylor C.M., Moura Coelho da Silva E., Pollock D.M. Sex Differences in Diurnal Sodium Handling During Diet-Induced Obesity in Rats. Hypertension. 2022 Jul. 79(7). 1395-1408. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.121.18690.
  31. Douma L.G., Costello H.M., Crislip G.R., Cheng K.Y., Lynch I.J., Juffre A. et al. Kidney-specific KO of the circadian clock protein PER1 alters renal Na+ handling, aldosterone levels, and kidney/adrenal gene expression. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2022 Apr 1. 322(4). F449-F459. doi: 10.1152/ajprenal.00385.2021. 
  32. Mitsnefes M., Flynn J., Cohn S., Samuels J. Masked hypertension associates with left ventricular hypertrophy in children with CKD. J. Am. Soc. Nephrol. 2010 Jan. 21(1). 137-144. doi: 10.1681/ASN.2009060609.
  33. Van DeVoorde R.G., Mitsnefes M.M. Hypertension in chronic kidney disease: role of ambulatory blood pressure monitoring. Prog. Pediatr. Cardiol. 2016 Jun. 41. 67-73. doi: 10.1016/j.ppedcard.2015.12.001.
  34. Gallibois C.M., Jawa N.A., Noone D.J. Hypertension in pediatric patients with chronic kidney disease: management challenges. Int. J. Nephrol. Renovasc. Dis. 2017. 10. 205-213. Published online 2017 Jul 26. doi: 10.2147/IJNRD.S100891.
  35. Nickel N.P., O’Leary J.M., Brittain E.L., Fessel J.P., Zamanian R.T., West J.D., Austin E.D. Kidney dysfunction in patients with pulmonary arterial hypertension. Pulm. Circ. 2017 Mar. 7(1). 38-54. Published online 2017 Mar 13. doi: 10.1086/690018.
  36. Samuels J., Ng D., Flynn J.T., Mitsnefes M. Ambulatory blood pressure patterns in children with chronic kidney disease. Hypertension. 2012 Jul. 60(1). 43-50. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.111.189266.
  37. Gupta D., Chaturvedi S., Chandy S., Agarwal I. Role of 24-h ambulatory blood pressure monitoring in children with chronic kidney disease. Indian J. Nephrol. 2015 Nov-Dec. 25(6). 355-361. doi: 10.4103/0971-4065.148305.
  38. Ješić M., Sajić S., Ješić M., Kostić M., Peco-Antić A. Microalbuminuria in relation to metabolic control and blood pressure in adolescents with type 1 diabetes. Arch. Med. Sci. 2011 Dec 31. 7(6). 1037-1041. doi: 10.5114/aoms.2011.26617.
  39. Tankeu A.T., Kaze F.F., Noubiap J.J., Chelo D., Dehayem M.Y., Sobngwi E. Exercise-induced albuminuria and circadian blood pressure abnormalities in type 2 diabetes. World J. Nephrol. 2017 Jul 6. 6(4). 209-216. doi: 10.5527/wjn.v6.i4.209.
  40. Rahman A., Hasan A.U., Nishiyama A., Kobori H. Altered circadian timing system-mediated non-dipping pattern of blood pressure and associated cardiovascular disorders in metabolic and kidney diseases. Int. J. Mol. Sci. 2018 Feb. 19(2). 400. doi: 10.3390/ijms19020400.
  41. Підмурняк О.Я. Особливості циркадіанних ритмів діяльності серцево-судинної системи у дітей з її патологією у патогенезі захворювань. Дис. … д-ра філософії за спец. 14.01.10 — педіатрія (222 — медицина). Чернівці: Буковинський державний медичний університет, 2021. 
  42. Montgomery-Downs H.E., Crabtree V.M., Sans Capdevila O., Gozal D. Infant- feeding methods and childhood sleep-disordered breathing. Pediatrics. 2007. 120(5). 1030-5.
  43. Morris C.J., Purvis T.E., Hu K., Scheer F.A. Circadian misalignment increases cardiovascular disease risk factors in humans. Proc. Natl Acad. Sci USA. 2016 Mar 8. 113(10). E1402-E1411. doi: 10.1073/pnas.1516953113.
  44. Smith M.T., McCrae C.S., Cheung J., Martin J.L, Harrod C.G. Use of actigraphy for the evaluation of sleep disorders and circadian rhythm sleep-wake disorders: an American Academy of Sleep Medicine systematic review, meta-analysis, and GRADE assessment. J. Clin. Sleep Med. 2018 Jul 15. 14(7). 1209-1230. doi: 10.5664/jcsm.7228.
  45. Ivanov D.D., Kuryata O.V., Garmysh I.P. Renin angiotensin-aldosterone system blockers: chronic kidney disease and cardiovascular risk. Kidney. 2018. 7(2). 13-23.

Вернуться к номеру

Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.