5 лютого, 2026

Молекула ушкодження нирок 1 (KIM‑1) і методи її визначення

Автори:

О.О. Мельник, к. біол. н., ТОВ «Лабікс», м. Київ

Протягом останніх 100 років не існувало визнаних специфічних біомаркерів ушкодження нирок. Рутинні показники порушення функції нирок – зниження швидкості клубочкової фільтрації (ШКФ), зростання концентрації креатиніну та сечовини в крові, а також протеїнурія – виявляються лише через порівняно великий термін (до 10 днів) [1]. Крім того, суттєві зміни цих показників відбуваються при значній мірі ушкодження нирок (зниження функції на ≥50%). Відсутність чутливих, специфічних, надійних і відтворюваних біомаркерів ушкодження нирок впливає на діагностику й оцінку відповіді на терапію та ризиків для пацієнта. У зв’язку із цим були запропоновані кілька нових біомаркерів для ранньої діагностики ураження нирок, серед яких молекула ушкодження нирок 1 (kidney injury molecule 1, KIM‑1) виявилася однією з найперспективніших. На сьогодні визначення маркера ушкодження нирок KIM‑1 в Україні поки не є рутинною лабораторною практикою, однак цей аналіз можливий у спеціалізованих наукових і клінічних лабораторіях, які використовують передові методи діагностики.

Ключові слова: біомаркери, молекула ушкодження нирок 1, гостре ушкодження нирок, нефротоксичність, хронічна хвороба нирок, нирково-клітинний рак.

Вхід в особистий кабінет Вхід

Реєстрація

Зареєструйтеся сьогодні — відкрийте нові можливості!

KIM‑1 – це трансмембранний білок, який є маркером ушкодження нирок і експресується клітинами епітелію у відповідь на гостре або хронічне ушкодження нирок, наприклад при ішемії або токсичному впливі. Молекула KIM‑1 відома також під назвами HAVcr1 (hepatitis A virus cellular receptor 1) та TIM‑1 (T-cell immunoglobulin and mucin domain family 1) і може бути визначена в сечі та плазмі крові, що робить її цінним біомаркером для раннього виявлення захворювань нирок та оцінки їх прогресування, включаючи рак нирки [3-5]. У нормі KIM‑1 експресується в нирках, печінці та селезінці, а також бере участь в імунних реакціях. У 1998 році T. Iсhimura et al. при вивченні постішемічної репарації ниркового епітелію у щурів ідентифікували ген KIM‑1, висока експресія якого була характерна для клітин епітелію ушкоджених проксимальних канальців нирок [2].

Будова молекули KIM‑1

КIM‑1 локалізується на плазматичній мембрані, утворюючи позаклітинний, трансмембранний і цитоплазматичний домени (рис. 1) [6].

Рис. 1. Cхематична будова KIM‑1

Позаклітинна частина KIM‑1 включає глобулярний домен, подібний варіабельному фрагменту імуноглобулінів (IgV), муциноподібну послідовність і короткий пептидний сегмент. Ключовою особливістю структури IgV-домену KIM‑1 є наявність у ній гідрофобної «кишені» (metal-ion-dependent ligand binding site, MILIBS), здатної зв’язувати сигнальний фосфоліпід фосфатидилсерин [7]. У нормі останній локалізується із внутрішньої сторони плазматичної мембрани клітин, а за індукції апоптозу – переміщається на зовнішню сторону мембрани. Це є сигналом для поглинання апоптотичних клітин макрофагами та клітинами епітелію [8]. Вважається, що завдяки здатності взаємодіяти з фосфатидилсерином КІМ‑1 у клітинах епітелію може виконувати функцію рецептора-«прибирача», опосередковуючи in situ елімінацію клітинного дебрису при ушкодженні тканини [9]. До потенційних лігандів, зв’язування з якими опосередковане IgV-доменом, також належать глікопротеїни сімейства TIM, окислені ліпопротеїни низької щільності, Р-селектин і кон’югований білірубін. Високоглікований муциноподібний домен, найпотужніша частина KIM‑1, містить тандемні повтори амінокислот та сайти О-глікозилювання. Для нього не описано специфічних функціональних властивостей, проте дослідники припускають, що організація даного сегмента молекули важлива при взаємодії KIM‑1 із лігандами.

У результаті протеолітичного відщеплення позаклітинна частина KIM‑1 скидається з поверхні клітини з утворенням вільної форми з молекулярною масою близько 90 кДа, яка визначається у плазмі крові та в сечі. Цитоплазматичний домен KIM‑1 – варіабельний короткий поліпептид, що відрізняється у структурних варіантах молекули. В епітелії нирок та лімфоцитах цей домен здатний до фосфорилювання, що визначає можливість участі KIM‑1 у передачі внутрішньоклітинних сигналів.

KIM‑1 при гострому ушкодженні нирок

Гостре ушкодження нирок (ГУН) – поширений клінічний синдром, пов’язаний зі значною захворюваністю та смертністю від 40 до 80% у відділеннях інтенсивної терапії.

ГУН може бути наслідком шокового стану та гострої серцево-судинної недостатності, токсичного, запального або септичного ураження, обструкції сечовивідних шляхів. Найбільш частою причиною ГУН є ішемія, яка призводить до загибелі та відшаровування від базальної мембрани клітин канальцевого епітелію.

Дослідження на тваринах і культурах клітин свідчать про те, що при ГУН KIM‑1 безпосередньо залучена у процеси збереження та відновлення структурно-функціональної цілісності епітелію проксимальних відділів нефрону [10]. Підвищення експресії KIM‑1 на поверхні клітин епітелію проксимальних канальців індукується присутністю у гломерулярному фільтраті альбуміну. При цьому KIM‑1 здатна захоплювати альбумін із первинної сечі, що доповнює основні рецепторні механізми реабсорбції білка в нирках при тяжкій протеїнурії [11].

Підвищена експресія KIM‑1 у клітинах проксимальних ниркових канальців інгібує проліферацію та активність ефекторних Т-клітин і призводить до збільшення вмісту в тканинах нирки Тreg-клітин, що забезпечує місцеве формування умов імунної толерантності й запобігає розвитку аутоімунних реакцій. Показано, що захоплення апоптотичних тілець клітинами ниркового епітелію індукує взаємодію цитоплазматичного домену KIM‑1 із білком р85. Це стимулює аутофагію і пригнічує активність фактора транскрипції NF-κB, відповідального за продукцію клітиною прозапальних цитокінів [12]. Крім того, цитоплазматичний домен KIM‑1 здатний впливати на активність G-білка – плейотропного регулятора внутрішньоклітинних сигнальних процесів, що знижує ймовірність ушкодження клітин при ішемії та гіпоксії.

Базовий рівень глікопротеїну в сечі визначається при протеолітичному відщепленні позаклітинного домену KIM‑1, яке відбувається в клітинах ниркового епітелію в нормі. Цей процес багаторазово посилюється при ушкодженні клітин. Показано, що вільна форма KIM‑1 взаємодіє з інтегрином на апікальній поверхні клітин, що може запобігати агрегації клітин, що відшарувалися, і зменшувати ризик обструкції канальців [13].

KIM‑1 має властивості ідеального маркера ушкодження епітелію проксимальних канальців нирок [14].

У нормальній нирці експресія KIM‑1 визначається у слідових кількостях. При ішемічному або токсичному ураженні нирки спостерігається активація синтезу KIM‑1 у клітинах ушкоджених канальців і збільшення її експресії на апікальній мембрані клітин. Відщеплення KIM‑1 від поверхні клітин призводить до значного підвищення її вмісту в сечі та/або в циркулюючій крові. При цьому підвищення рівня KIM‑1 у сечі (uKIM‑1) є більш чутливим показником ГУН, ніж зниження кліренсу креатиніну або альбумінурія. Посилена екскреція KIM‑1 із сечею є високоспецифічною для станів, зумовлених ураженням нирок, оскільки завдяки великій молекулярній масі вільна KIM‑1, що надходить у кров із позаниркових джерел, не фільтрується далі через гломерулярний бар’єр. Більше того, жодна інша тканина організму не продукує KIM‑1 у кількостях, здатних суттєво вплинути на її вміст у сечі.

У 2010 році Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів США (FDA) та Європейське медичне агентство (EMEA) включили uKIM‑1 до маркерів нефротоксичності лікарських засобів на етапі доклінічних випробувань. Це стало поштовхом до розширення сфери вивчення uKIM‑1 та її вмісту в плазмі/сироватці крові (pKIM‑1/sKIM‑1) [15].

Токсикологічний вплив лікарських препаратів

Численні публікації переконливо свідчать про те, що підвищення рівня uKIM‑1 є надійним показником лікування нефротоксичності. Відомо, що застосування хіміотерапевтичних препаратів в онкологічних хворих може не тільки призводити до розвитку ГУН, а й провокувати хронічне ниркове захворювання [16]. Класичними показниками індукованої ліками нефротоксичності вважаються азот сечовини в крові та кліренс креатиніну, які характеризують фільтраційну активність нефронів. Однак при використанні, наприклад, цисплатину, доксорубіцину або метотрексату гломерулярна функція нирки страждає порівняно мало, а основні ушкодження спостерігаються в епітелії проксимальних канальців, який найбільшою мірою акумулюює ці препарати [17]. За даними ряду клінічних досліджень, uKIM‑1 є високочутливим і специфічним маркером нефротоксичності, індукованої цисплатином, і перевершує в цьому відношенні інші, як класичні, так і нові урологічні маркери. У носіїв вірусу імунодефіциту людини, які отримують антиретровірусну терапію, визначення рівня uKIM‑1 визнано доцільним для діагностики порушень функції нирок, оцінки ймовірності прогресування ниркової недостатності та ризику пов’язаної з цим летальності [18]. Встановлено підвищення рівня uKIM‑1 при ГУН, викликаному лікуванням ванкоміцином, адефовіром та передозуванням парацетамолом. Особливий інтерес представляють дані про можливості використання uKIM‑1 як неінвазивного маркера для оцінки функціональної спроможності трансплантованої нирки [19]. Неминуча при пересадці органа ішемія призводить до виражених тією чи іншою мірою ушкоджень ниркової тканини, що супроводжується збільшенням експресії KIM‑1 у клітинах епітелію проксимальних ниркових канальців. Існують дані, які вказують на те, що uKIM‑1 корелює з розвитком ГУН при сепсисі [20].

KIM‑1 при хронічних захворюваннях нирок

Хронічна хвороба нирок (ХХН) є природним результатом більшості нефропатій і може бути спровокована гострим та рецидивуючим ураженням нирок різної етіології [21]. Основним патогенетичним механізмом прогресування ХХН є стан хронічної гіпоксії, що виникає внаслідок структурно-функціональних порушень у мережі постгломерулярних капілярів, надмірної активності ренін-ангіотензинової системи, компенсаторного підвищення споживання кисню клітинами ниркової тканини в умовах наростаючої дисфункції клубочків та окисного стресу. Хронічна гіпоксія веде до склеротичної зміни клубочків і тубулоінтерстиціального фіброзу.

Гіпоксія є потужним стимулом підвищення експресії KIM‑1 у клітинах проксимальних канальців, що, у свою чергу, може призводити до індукції хронічного інтерстиціального запалення. Вважається, що як мембранно-пов’язана, так і вільна KIM‑1 можуть бути залучені до сигнальної взаємодії між клітинами ушкоджених проксимальних канальців нирки та макрофагами. Підвищення експресії KIM‑1 в умовах тривалої гіпоксії сприяє прогресії ХХН, створюючи петлю позитивного зворотного зв’язку, яка завершується фіброзом інтерстицію.

Збільшення експресії KIM‑1 у нирковому епітелії та підвищений рівень uKIM‑1 описані при осередковому гломерулосклерозі, проліферативному та мембранозному гломерулонефриті, IgA-нефропатії, діабетичній та гіпертензивній нефропатії, хронічній нефропатії алотрансплантата, вовчаковоу нефриті тощо [22]. Аналіз даних п’яти когортних проспективних досліджень, що включали хворих на атеросклероз, цукровий діабет, хронічні захворювання нирок, а також осіб похилого віку, які належать до групи умовного ризику, показав, що збільшення концентрації uKIM‑1 корелює зі зниженням ШКФ, альбумінурією та ризиком розвитку хронічної ниркової недостатності, що підтверджує тісний взаємозв’язок між гломерулярною та канальцевою дисфункціями [23].

Слід зазначити, що збільшення рівня KIM‑1 у крові при ХХН може мати більшу клінічну значущість, ніж наростання її вмісту в сечі. Так, у хворих на цукровий діабет 1 типу півищеня концентрації KIM‑1 у крові корелює зі зниженням ШКФ, що дозволяє вважати цей глікопротеїн раннім маркером прогресування ниркової недостатності [24].

KIM‑1 при раку нирки

Нирково-клітинний рак (НКР) – злоякісне новоутворення з епітелію ниркових канальців. Більшість випадків первинного НКР складають пухлини походженням із клітин проксимальних канальців нирки, а саме світлоклітинний (від 75 до 92%) і папілярний (~4%) [25]. За результатами імуногістохімічних досліджень, підвищена експресія KIM‑1 при світлоклітинному НКР спостерігається у 71-100% випадків, а при папілярному – у 80-91% випадків [26]. Передбачається, що KIM‑1 може відігравати функціональну роль у патогенезі карцином нирки та прогресуванні захворювання. За даними дослідження in vitro, експресія KIM‑1 у клітинах ендотелію пупкової вени людини (HUVEC), трансфікованих HAVcr‑1, підвищує їх роз’єднаність і чутливість до дії фактора росту гепатоцитів, що руйнує міжклітинні зв’язки [27]. Відомо, що інтерлейкін 6 (IL‑6) є ключовим фактором пухлино-асоційованого запалення, а коекспресія IL‑6 та його рецептора у тканині НКР асоційована з несприятливим прогнозом у хворих на рак нирки [28]. Незалежно від рівня експресії KIM‑1 у пухлинах збільшення її синтезу спостерігається в клітинах епітелію проксимальних ниркових канальців у незміненій тканині нирки, що оточує злоякісну пухлину. Це може бути зумовлено здавленням та ішемією тканини при прогресуючому рості новоутворення [29].

Таким чином, експресія KIM‑1 у клітинах НКР та/або в епітелії ниркових канальців в навколишній пухлинній тканині може певною мірою впливати на формування толерантного мікрооточення та «вислизання» пухлинних клітин з-під імунного контролю. Підвищена експресія KIM‑1 у тканині нирки при НКР супроводжується збільшенням її вмісту в сечі та плазмі крові [30]. Концентрація uKIM‑1 у хворих на НКР статистично значуще перевищує таку в здорових осіб, а підвищення рівня uKIM‑1 корелює зі стадією захворювання, розміром і ступенем диференціювання пухлини [31]. Після нефректомії концентрація uKIM‑1 знижується та наближається до нормальних значень, що вказує на пухлину як на безпосереднє джерело KIM‑1 у сечі хворих. У хворих на світлоклітинний або папілярний НКР порівняно зі здоровими донорами спостерігається статистично значуще підвищення концентрації KIM‑1 у плазмі крові, що корелює з поширеністю пухлинного процесу, у той час як при хромофобному НКР рівень KIM‑1 практично не відрізняється від такого у здорових осіб. За даними багатоцентрового проспективного когортного дослідження EPIC (European Prospective Investigation в Cancer and Nutrition), збільшення рівня pKIM‑1 може бути предиктором ризику НКР [32].

Методи вимірювання KІМ‑1

Концентрація KIM‑1 у сечі здорових людей становить <1 нг/мл. Водночас після ішемічного ураження нирок вона може підвищуватися до 3-7 нг/мл. Рівні KIM‑1 починають зростати вже через 6 год після ішемічного ураження й залишаються підвищеними протягом 48 год після цієї події. KIM‑1 є не тільки чутливим діагностичним маркером, а й має прогностичну цінність для ГУН у пацієнтів, які перенесли операцію на серці, оскільки тканина нирок може страждати від ішемії в результаті реакції, пов’язаної з ліками.

KIM‑1 – це трансмембранний глікопротеїн (довжина – 339 амінокислотних залишків) з N-кінцевим ектодоменом (270 амінокислотних залишків), що містить імуноглобуліноподібний і муциновий домени. Ектодомен KIM‑1 може виділятися із сечею при ішемічному ураженні та бути виявлений за допомогою специфічних антитіл. Завдяки своїй простоті та високій специфічності імунодетекція KIM‑1 є методом вибору в клінічних умовах.

KIM‑1 вимірюється за допомогою ELISA (імуноферментний аналіз [ІФА], який забезпечує кількісні результати). Для швидких, напівкількісних результатів використовуються ІФА з використанням латерального потоку.

Специфічні методи вимірювання KIM‑1

ІФА (ELISA) – це метод кількісного визначення KIM‑1 у зразках біоматеріалу людини. Він включає зв’язування KIM‑1 з іммобілізованими антитілами на мікропланшеті з подальшим виявленням за допомогою міченого антитіла. Потім активність ферменту, зазвичай пероксидази хрону, вимірюється спектрофотометрично для визначення концентрації KIM‑1 (рис. 2).

Рис. 2. Приклад калібрувальної кривої для визнчення KIM‑1

Використовуються набори ELISA та CLIA (хемілюмінесцентний ІФА) для виявлення та кількісного визначення KIM‑1 у зразках біоматеріалу людини.

ІФА з використанням латерального потоку – швидкі діагностичні тести, які можуть виявити та кількісно визначити KIM‑1 у сечі протягом кількох хвилин. Тести Rena-strip™ та R-Rena-strip™ базуються на принципах імунохроматографії. Швидкість результатів тесту – 15 хвилин, специфічність – 96%, чутливість – 99%.

Простий у використанні аналізатор не потребує спеціального навчання. Напівкількісні результати можна співвіднести з колірною шкалою, а кількісні – визначити за допомогою ручного рідера (рис. 3).

Рис. 3. Перший експрес-тест для раннього виявлення ураження нирок

Аналіз на основі мікрогранул розроблений для високої чутливості та широкого динамічного діапазону, що вимагає меншого об’єму сечі, ніж традиційні ІФА. Метод має також можливості мультиплексування, що дозволяє одночасне вимірювання KIM‑1 та інших аналітів.

Імуногістохімічний аналіз хоча й не дозволяє вимірювати безпосередньо KIM‑1 у сечі, однак може бути використаний для виявлення експресії білка KIM‑1 у тканинах нирок.

Референтні діапазони KIM‑1

Референтні діапазони KIM‑1 різняться, але типові рівні в сечі здорових дорослих часто вказуються як величина <1 нг/мл або ~0,54 мкг/л. При цьому підвищені рівні в сечі (3-7 нг/мл) свідчать про ураження нирок. Конкретні референтні інтервали залежать від досліджуваної популяції та лабораторного аналізу, тому результати завжди слід інтерпретувати в контексті цих факторів.

Загальна популяція: KIM‑1 у сечі зазвичай не виявляється або присутня в дуже низьких концентраціях у здорових осіб. Здорова доросла популяція без протеїнурії має медіану концентрації KIM‑1 у сечі 0,54 мкг/л.

Інтерпретація рівнів KIM‑1

Підвищені рівні: збільшення рівня KIM‑1 у сечі до 3-7 нг/мл порівняно з її початковим показником свідчить про ураження нирок.

Фактори, що впливають на рівні KIM‑1: вік, стать, етнічна приналежність, а також добові коливання з вищими концентраціями вранці.

Клінічний контекст

Оскільки рівні KIM‑1 не стандартизовані для всіх аналізів, важливо враховувати особливості конкретного використовуваного аналізу й встановлені лабораторією референтні інтервали при інтерпретації результатів.

Зразки сечі, зібрані у 20 здорових осіб, були проаналізовані для визначення референтного діапазону KIM‑1 [33]. Значення для здорових добровольців коливалися від 60 до 837 пг/мл (рис. 4).

Рис. 4. Коливання референтного діапазону KIM‑1 у здорових добровольців [33]

Особливості використання сечі як зразка для визначення KIM‑1. У цьому дослідженні були зібрані та аліквотовані зразки здорових добровольців. Протестований вплив часу попереднього заморожування, розморожування, додавання інгібіторів протеаз, центрифугування, часу зберігання (до 1,5 року) та температури (4 °C, -20 °C та -80 °C).

Додавання інгібіторів протеаз та центрифугування перед заморожуванням не впливали на вимірювання KIM‑1.

Коли зразки зберігали при кімнатній температурі довше 3 год перед заморожуванням або розморожували більше 1 год до вимірювання, середні значення KIM‑1 суттєво відрізнялися порівняно з аліквотами з мінімальним часом попереднього заморожування та розморожування.

Зразки, заморожені при -80 °C, були стабільними до 1,5 року; однак збільшення кількості циклів заморожування-розморожування негативно впливало на вимірювання KIM‑1. При зберіганні при температурі 4 °C та -20 °C зразки були менш стабільними порівняно зі зразками, що зберігалися при -80 °C.

Рекомендовано заморожувати зразки сечі, зібрані для вимірювання KIM‑1, протягом 3 год після сечовипускання та розморожувати лише безпосередньо перед вимірюванням. Додавання інгібітора протеази та центрифугування перед вимірюванням не є необхідними. Зразки бажано зберігати при -80 °C і слід уникати циклів заморожування-розморожування.

Висновки

Класичні лабораторні тести для діагностики ураження нирок мають низку недоліків, основний із яких – часова затримка, що робить їх неефективними біомаркерами. На сьогодні дослідження рівня KIM-1 у плазмі крові та сечі використовується для виявлення й моніторингу захворювань нирок, а також для оцінки ефективності лікування.
Концентрація KIM-1 у відповідь на ушкодження клітин нирок збільшується, що робить її корисним маркером для ранньої діагностики гострого та хронічного ураження нирок.
Підвищений рівень KIM-1 при хронічних захворюваннях нирок вказує на несприятливий прогноз, навіть на ранніх стадіях.
Показник KIM-1 може бути використаний для діагностики раку нирки, особливо світлоклітинного та папілярного типів.
Використання ІФА для визначення KIM-1 забезпечує здатність для обробки великої кількості зразків протягом тривалого періоду часу.
Визначення маркера ушкодження нирок KIM-1 в Україні поки що не є рутинною лабораторною практикою, і даний тест не включений до вітчизняних протоколів. Утім цей аналіз можливий у спеціалізованих наукових і клінічних лабораторіях, які використовують передові методи діагностики. Наукові та медичні установи в Україні, що спеціалізуються на нефрології або токсикології, можуть проводити тестування KIM-1 у рамках своєї дослідницької діяльності.

Список літератури – у редакції.

Тематичний номер «Урологія. Нефрологія. Андрологія» № 4 (39), 2025 р.