พยาธิสรีรวิทยาของโรคไตจากเบาหวาน

พยาธิสรีรวิทยาของโรคไตจากเบาหวานเชื่อมโยงภาวะน้ำตาลในเลือดสูงเรื้อรังเข้ากับการบาดเจ็บของไตทั้งในด้านโครงสร้างและการทำงานที่ดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง ผ่านกลไกทางเมตาบอลิซึม, กลไกทางฮีโมไดนามิก, กลไกการอักเสบ และกลไกการเกิดพังผืดที่ทำงานร่วมกัน กลไกเหล่านี้มาบรรจบกันที่โกลเมอรูลัสและทูบูโลอินเตอร์สติเชียม ทำให้เกิดลำดับลักษณะเฉพาะของการกรองเกิน (hyperfiltration), การขยายตัวของเมซานเจียม (mesangial expansion) และท้ายที่สุดคือภาวะโกลเมอรูโลสเคลอโรซิส (glomerulosclerosis) และการเกิดพังผืด (fibrosis)

Definition

พยาธิสรีรวิทยาของโรคไตจากเบาหวานคือชุดของกลไกทางเมตาบอลิซึมและฮีโมไดนามิกที่เบาหวานทำให้ไตบาดเจ็บ ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโกลเมอรูลัสและทูบูโลอินเตอร์สติเชียม ซึ่งแสดงออกทางคลินิกเป็นภาวะโปรตีนไข่ขาวในปัสสาวะ (albuminuria) และการทำงานของการกรองที่ลดลง

Scope

หัวข้อนี้อธิบายถึงห่วงโซ่กลไกจากการสัมผัสกลูโคสไปสู่ความเสียหายของไต: การบาดเจ็บทางเมตาบอลิซึม, การเปลี่ยนแปลงของฮีโมไดนามิกในโกลเมอรูลัส, ความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างที่ตามมา และการส่งสัญญาณที่กระตุ้นการเกิดพังผืดซึ่งขับเคลื่อนการดำเนินของโรค นี่คือข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับกลไกของโรคและไม่ได้กล่าวถึงการจัดการรักษา

Core questions

• ภาวะน้ำตาลในเลือดสูงทำให้เกิดการบาดเจ็บของไตทั้งทางเมตาบอลิซึมและทางฮีโมไดนามิกได้อย่างไร?
• การเปลี่ยนแปลงการทำงานในระยะแรกนำไปสู่รอยโรคทางโครงสร้างที่ถาวรได้อย่างไร?
• การส่งสัญญาณใดที่ขับเคลื่อนการเปลี่ยนผ่านจากการบาดเจ็บไปสู่การเกิดพังผืดที่ไม่สามารถย้อนกลับได้?

Key concepts

• ผลิตภัณฑ์ไกลเคชั่นขั้นสูง
• ภาวะเครียดออกซิเดชัน
• ความดันโลหิตสูงภายในโกลเมอรูลัส
• การขยายตัวของเมซานเจียม
• การหนาตัวของเยื่อหุ้มฐานโกลเมอรูลัส
• การบาดเจ็บและการสูญเสียโพโดไซต์
• การเกิดพังผืดที่ขับเคลื่อนโดย TGF-β

Key theories

สมมติฐานทางฮีโมไดนามิก (การกรองเกิน)

การขยายตัวของหลอดเลือดแดงฝอยขาเข้าที่เกี่ยวข้องกับเบาหวานจะเพิ่มความดันภายในโกลเมอรูลัสและการกรองของหน่วยไตเดี่ยว (single-nephron filtration) และความเครียดทางฮีโมไดนามิกนี้ถูกเสนอให้เป็นตัวขับเคลื่อนเริ่มต้นของการบาดเจ็บของโกลเมอรูลัสที่เกิดขึ้นก่อนโรคจะแสดงอาการอย่างชัดเจน

Mechanisms

ภาวะน้ำตาลในเลือดสูงเรื้อรังสร้างผลิตภัณฑ์ไกลเคชั่นขั้นสูง (advanced glycation end-products) และชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยา (reactive oxygen species) และกระตุ้นวิถีภายในเซลล์ที่ทำลายเซลล์ไตที่อยู่ประจำ ในขณะเดียวกันก็ลดความต้านทานของหลอดเลือดแดงฝอยขาเข้า (afferent arteriolar resistance) เพื่อเพิ่มความดันภายในโกลเมอรูลัส ผลกระทบทางโครงสร้างที่บันทึกไว้ในการศึกษาทางสัณฐานวิทยา ได้แก่ การขยายตัวของเมซานเจียม, การหนาตัวของเยื่อหุ้มฐานโกลเมอรูลัส (glomerular basement membrane thickening) และการสูญเสียโพโดไซต์ (podocyte loss) โดยระดับการขยายตัวของเมซานเจียมมีความสัมพันธ์กับการทำงานที่ลดลง การส่งสัญญาณที่กระตุ้นการเกิดพังผืด ซึ่งปัจจัยการเจริญเติบโตที่เปลี่ยนรูป-เบต้า (transforming growth factor-β) ถูกอธิบายว่าเป็นตัวควบคุมหลัก ส่งเสริมการสะสมของเมทริกซ์นอกเซลล์ (extracellular matrix) และการเกิดพังผืดในทูบูโลอินเตอร์สติเชียม (tubulointerstitial fibrosis) ซึ่งท้ายที่สุดเป็นตัวกำหนดการดำเนินไปสู่ภาวะไตวาย

Clinical relevance

การทำความเข้าใจกลไกเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจว่าเหตุใดโรคไตจากเบาหวานจึงดำเนินไป และเหตุใดทั้งปัจจัยเกี่ยวกับระดับน้ำตาลในเลือดและปัจจัยทางฮีโมไดนามิกจึงถูกเน้นในแบบจำลองแนวคิดของโรคนี้ ข้อมูลในที่นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษา โดยอธิบายชีววิทยาของโรคมากกว่าการแนะนำการรักษาเฉพาะเจาะจงใดๆ

History

งานวิจัยทางสัณฐานวิทยาในยุคแรกโดย Mauer และคณะ ได้สร้างความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างโครงสร้างและการทำงานในไตของผู้ป่วยเบาหวาน ซึ่งเป็นรากฐานแนวคิดที่ว่ารอยโรคเฉพาะมีความสอดคล้องกับการสูญเสียการทำงานที่วัดได้ การศึกษาทางสรีรวิทยาควบคู่กันเกี่ยวกับฮีโมไดนามิกของโกลเมอรูลัสได้กำหนดให้ภาวะการกรองเกิน (hyperfiltration) เป็นเหตุการณ์เริ่มต้น และงานวิจัยระดับโมเลกุลในภายหลังได้วางตำแหน่งการส่งสัญญาณของปัจจัยการเจริญเติบโตที่เปลี่ยนรูป-เบต้า (transforming growth factor-β) ไว้ที่ศูนย์กลางของการตอบสนองต่อการเกิดพังผืด

Debates

ความสำคัญหลักระหว่างเมตาบอลิซึมกับฮีโมไดนามิก

มีการถกเถียงกันมานานว่าการบาดเจ็บทางเมตาบอลิซึมที่เกิดจากกลูโคสหรือการเปลี่ยนแปลงของฮีโมไดนามิกในโกลเมอรูลัสเป็นกลไกเริ่มต้นที่สำคัญกว่ากัน; การทบทวนวรรณกรรมร่วมสมัยถือว่าทั้งสองเป็นปัจจัยที่พึ่งพาอาศัยกันมากกว่าที่จะแยกจากกัน

Key figures

• Michael Mauer
• Hui Yao Lan
• Carl Erik Mogensen

Seminal works

• mauer-1984
• tonneijck-2017
• meng-2016

Frequently asked questions

อะไรคือสาเหตุเริ่มต้นของการบาดเจ็บของไตในผู้ป่วยเบาหวาน?

ทั้งการบาดเจ็บทางเมตาบอลิซึมจากภาวะน้ำตาลในเลือดสูงเรื้อรังและความเครียดทางฮีโมไดนามิกจากความดันภายในโกลเมอรูลัสที่สูงขึ้นมีส่วนร่วม; การทบทวนวรรณกรรมอธิบายว่าปัจจัยเหล่านี้ทำงานร่วมกันมากกว่าที่จะเป็นสาเหตุเดียว

เหตุใดโรคไตจากเบาหวานจึงดำเนินไปสู่การเกิดพังผืด?

การบาดเจ็บที่คงอยู่จะกระตุ้นการส่งสัญญาณที่กระตุ้นการเกิดพังผืด โดยเฉพาะปัจจัยการเจริญเติบโตที่เปลี่ยนรูป-เบต้า (transforming growth factor-β) ซึ่งส่งเสริมการสะสมของเมทริกซ์นอกเซลล์และการเกิดพังผืดในทูบูโลอินเตอร์สติเชียม ซึ่งเป็นสาเหตุของการสูญเสียการทำงานที่ไม่สามารถย้อนกลับได้