В работе оценивали диагностический потенциал TIMP-2 для выявления ранней стадии септического острого повреждения почек (ОПП). Для этого здоровых самцов крыс (n=56; возраст 8-10 нед) рандозмизировали на 3 группы: интактные (контроль; n=6), ложнооперированные (ЛО; n=24) и особи с моделью сепсиса (метод цекального лигирования-перфорации (ЦЛП); n=24). За 30 мин до и через 6, 12, 24 и 48 ч после операции в крови крыс определяли креатинин, азот мочевины в крови (АМК) и содержание TIMP-2, в те же сроки после операции у крыс всех групп выделяли почки для гистопатологического анализа и вестерн-блоттинга. Ключевые гены, связанные с сепсисом, выявляли методами биоинформатики. Через 24 и 48 ч после операции в группе ЛО 2 крысы подходили под критерии ОПП (повышенный уровень креатинина и АМК). В группе ЦЛП через 6 ч после операции креатинин был выше, чем за 30 мин до неё, но это не соответствовало критериям ОПП. Через 6 ч после ЦЛП уровень АМК был в норме, через 12 ч — увеличился, уровни креатинина и АМК достоверно повысились >50% крыс, что соответствовало критериям ОПП. Через 6 ч после операции в группе ЦЛП достоверно вырос уровень плазматического TIMP-2. Гистологическое исследование почек в этой группе выявило деструкцию почечных канальцев, набухание их эпителия, исчезновение щёточной каёмки, некротические повреждения эпителия и др.; степень этих изменений нарастала со временем. Иммуногистохимический анализ показал, что TIMP-2 в группе ЦЛП экспрессировался во все сроки исследования. При этом экспрессия TIMP-2 и белков, связанных с пироптозом (NLRP3, ИЛ-1β, каспаза-1, GSDMD), в этой группе была выше, чем у ЛО крыс (p<0.05), и увеличилась со временем, что указывает на вовлечение пироптоза в ОПП. Таким образом, уровень плазматического TIMP-2 является высокочувствительным показателем септического ОПП и может быть использован как маркер ранней диагностики этого заболевания.

The aim of this study was to discover and verify the biomarker potential of TIMP-2 in septic-induced acute kidney injury (AKI). Healthy male rats (n=56, aged 8-10 weeks, weighing 250-300 g) were randomized into 3 groups: controls (intact rats, n=6), sham-operated (SO, n=24), and sepsis model (cecal ligation perforation, CLP, n=24). SO group underwent laparotomy only, the cecum was placed externally, and then the abdomen was sutured. The blood samples were collected to measure serum creatinine, blood urea nitrogen (BUN), and TIMP-2 in 30 min before and 6, 12, 24, and 48 h after operation. We also randomly collect 6 rats' kidneys at each postoperative time point in the CLP and SO groups for histopathology analysis and Western blotting. The key genes for sepsis were screened through bioinformatics analysis. In 24 and 48 h after the surgery, 2 rats in the SO group reached the diagnostic criteria for AKI (increased levels of serum creatinine and BUN). The serum creatinine in the CLP group was slightly higher in 6 h after surgery compared to 30 min before the surgery, but this change did not meet the diagnostic criteria for AKI. In the CLP group, BUN was normal at 6 h after the operation but increased at 12 h. In more than 50% of the CLP group rats, serum creatinine and BUN significantly increased in 12 h after operation, so this can be diagnosed as AKI. Plasma TIMP-2 increased at 6 h after operation, proportional to the model preparation time, suggesting that plasma TIMP-2 can be used as an early marker of AKI. Hematoxylin and eosin staining of the kidney revealed that the CLP group rats had pathological renal damage from the 6 h after the surgery, including the destruction of the renal tubular structure, swelling of renal tubular epithelium, the disappearance of brush edge and collapse of necrotic epithelial cells, etc., and the degree of damage increased with time. Immunohistochemistry showed that TIMP-2 was expressed at all times in rats with renal injury in the CLP group. The positive expression rate was higher than in the SO group; the expression level increased with time. Western blotting showed that the expression levels of TIMP-2 and pyroptosis-related proteins (NLRP3, IL-1β, caspase-1, and GSDMD) in the CLP group with AKI were higher than in the SO group and had a time-dependent manner (p<0.05). The plasma TIMP-2 increased at the early stage of sepsis-induced AKI, and the level change was more significant than blood serum creatinine. The BUN index changes slightly behind serum creatinine in renal injury. Immunohistochemistry in the kidney of rats with renal injury showed that the expression of TIMP-2 increased gradually with time. The expression of NLRP3, IL-1β, caspase-1, and GSDMD increased in rats with AKI, suggesting that pyroptosis is involved in AKI. Thus, plasma TIMP-2 level monitoring is helpful for the early detection of kidney injury and has a high sensitivity to the diagnosis of AKI, which may be used as an early biomarker of AKI.