Внимание! Статья адресована врачам-специалистам

Velieva G.A.

Republican Endocrinology Center, Baku, Azerbaijan

Indicators of cytokine immunity in patients with diabetes

Резюме. При проведении исследований установлено, что при сахарном диабете (СД) 1-го типа повышение концентрации касалось всех провоспалительных цитокинов, а также противоспалительных, что может свидетельствовать об их активном участии в патогенезе иммунной регуляции. Высокий уровень был выявлен в показателях, разнонаправленно действующих IL-13 и IL-1b. Из провоспалительных цитокинов наиболее значимое повышение наблюдалось в содержании IL-1b (р≤0,001) при СД 1-го и 2-го типа, тогда как концентрация INF -g достоверно повышалась только при СД 1-го типа. Показано, что существенную роль в механизме развития СД 1-го типа играют IL-1b и INF -g, которые участвуют в активации антигензависимых клеток в очаг аутоиммунного процесса в поджелудочной железе и способствуют усилению процессов апоптоза и некроза инсулинпродуцирующих клеток. Также достоверная разница была выявлена в содержании противовоспалительного цитокина IL-10, средний уровень которого у отдельных больных с СД 1-го типа был в пределах 45 pg/ml, но у отдельных лиц в этой группе варьировался от 34 до 89 pg/ml при контрольном значении до 5 pg/ml.

Ключевые слова: сахарный диабет, печень, цитокины, иммунитет.

Медицинские новости. – 2018. – №8. – С. 78–81.

Summary. By the conducted researches we found out that with diabetes mellitus type 1, the increase in concentration concerned all proinflammatory cytokines, as well as anti-inflammatory cytokines, which may indicate their active participation in the pathogenesis of immune regulation. Particularly high indices were detected in the indices of multidirectional IL-13 and IL-1b. Of the proinflammatory cytokines, the most significant increase was observed in IL-1b (p≤0,001) in type 1 diabetes and type 2 diabetes, whereas INF -g significantly increased only in type 1 diabetes. It was shown that an essential role in the development mechanism of type 2 diabetes 1 play IL-1b and INF -g, which are involved in the activation of antigen-dependent cells in the focus of the autoimmune process in the pancreas and enhance the processes of apoptosis and necrosis of insulin-producing cells. A significant difference was also found in the content of anti-inflammatory cytokine IL-10, the average level of which in individual patients with type 1 diabetes was within 45 pg/ml, but in some patients in this group varied from 34 to 89 pg/ml, with a control value up to 5 pg/ml.

Keywords: diabetes, liver, cytokines, immunity.

Meditsinskie novosti. – 2018. – N8. – P. 78–81.

Сахарный диабет (СД) является самой часто встречающейся эндокринной патологией, которая наблюдается как в молодом, так и в старческом возрасте. СД включает множественное поражение отдельных органов и систем, приводит к ранней инвалидности и даже смерти от сопутствующих осложнений. По мнению ряда ученых, возникновение СД непосредственно связано с поражением инсулинопродуцирующих клеток поджелудочной железы и развитием местного воспалительного или аутоиммунного процесса. В обоих случаях имеет место непосредственное участие иммунной системы, а именно антителозависимое или клеточное цитотоксическое разрушение и лизис b-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы [1–4].

Как известно, цитокины – это медиаторные молекулы полипептидного происхождения, обеспечивающие связи между клетками специфического и неспецифического иммунитета, тканевыми и циркуляторными клетками иммунной системы. У здоровых людей незначительное содержание цитокинов – в среднем от 0 до 5 нг/мл, но концентрация их значительно повышается при внедрении антигена и необходимости активной защитной реакции организма. Цитокины продуцируются многими иммунными клетками, в настоящее время выделено свыше  200 цитокинов, объединенных по функциональным свойствам в различные группы.

По мнению исследователей, для правильной оценки иммунного статуса организма недостаточно только изучения клеточного состава иммунной системы, также необходимо оценивать цитокинопродуцирующую способность этих клеток [5–7]. Они регулируют дифференцировку стволовых клеток в красном костном мозге, созревание, пролиферацию и функционирование клеток крови и иммунной системы в целом, скоординированное взаимодействие всех звеньев иммунной системы, обеспечивают стабильность внутреннего гомеостаза. Не обладая антигенной специфичностью, они при этом являются носителями информации об антигенах, причем зачастую действуют не поодиночке, а в виде определенного комплекса цитокинов. Роль цитокиновой системы огромна при развитии патологических процессов в организме. Пусковым фактором для усиления синтеза цитокинов является проникновение в организм антигенов и экспрессия генов цитокинов, приводящая к повышению уровня цитокинов в ответ на антигенную стимуляцию. Один и тот же цитокин в разных органах может продуцироваться разными типами клеток организма. С другой стороны, цитокины обладают широкой возможностью взаимозаменяемости биологического действия друг друга. В отличие от других биологически активных молекул, цитокины в норме действуют на клетки различными путями: аутокринным, паракринным и эндокринным. Роль цитокинов в образовании эффекторных Т- и В-лимфоцитов и регуляции хронических воспалительных реакций в ткани поджелудочной железы находится в центре внимания ученых, занимающихся проблемой СД. Известно, что разные субпопуляции Т-клеток продуцируют различные наборы цитокинов. Например, популяция Т-хелпер 1-го типа (Th1) секретирует IL-2, IL-3, INF -g; популяция Т-хелпер 2-го типа (Th2) секретирует IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 [5–7].

В настоящее время взгляды ученых на участие различных цитокинов в формировании СД часто носят противоречивый характер, в связи с чем данный вопрос требует дальнейшего изучения [1–3]. Это касается как провоспалительных, так и противовоспалительных цитокинов, дисбаланс которых приводит к нарушению защитного характера иммунной реакции и оказывает негативное действие на секрецию инсулина b-клетками поджелудочной железы. Все это требует продолжения научных исследований, изысканий по изучению различных факторов развития, роли иммунной системы в патогенезе и клинических особенностей СД как особо актуальной проблемы медицины.

Цель исследования – изучить состояние цитокинового статуса у больных с СД.

Материалы и методы

Были отобраны больные с СД 1-го и 2-го типас характерными клиническими признаками СД и поражением печени в виде гепатомегалии, нарушением функции и изменениями структуры печеночной ткани, диагноз которых подтвержден лабораторными и инструментальными исследованиями. Средняя продолжительность заболевания у обследованных составила 9,2±0,8 года. Больные с СД 1-го типа составили 1-ю группу из 11 пациентов, с СД 2-го типа из 34 пациентов – 2-ю группу. Контрольную группу составили 10 здоровых лиц, сопоставимых по возрасту и полу.

Забор венозной крови для иммунологического анализа осуществлялся у больных утром до первого приема пищи из локтевой вены в две пробирки: для определения субпопуляций иммунокомпетентных клеток периферической крови с EDTA для исключения свертывания или гемолиза крови (2 мл), а также в стерильную пробирку (3 мл) для получения сыворотки крови. После центрифугирования цельной крови отделялась сыворотка и готовилась для иммуноферментного анализа цитокинов. Иммунофенотипирование клеток проводилось в день забора крови. В соответствии с методикой для определения цитокинов сыворотка крови больных хранилась в морозильной камере при температуре +40 °С, после набора необходимого количества образцов их однократно размораживали в день постановки анализа. При изучении клеточного иммунитета наиболее современным и точным исследованием признан метод иммунофенотипирования клеток с детекцией клеточных поверхностных маркеров (Claster Designation – CD), по которым можно выделять отдельные популяции клеток периферической крови, а также культуры клеток костного мозга, лимфатических узлов и других тканей.

Основой этого метода является реакция взаимодействия специфических антител с антигенами, которая выявляется при прохождении клетки перед лучом лазера проточного цитометра. По степени рассеивания лазерного луча можно судить о структуре клетки и ее размерах. Метод проточной цитометрии обладает значительным преимуществом по сравнению с другими методами: высокой точностью, скоростью, возможностью регистрировать несколько поверхностных антигенов клетки одновременно. Связанная с моноклональными антителами клеточная суспензия в потоке жидкости, где клетки выстраиваются друг за другом, проходит перед лазерным лучом, который фиксирует их основные характеристики, такие как размеры клеток, соотношение ядра и цитоплазмы, а также гранулярность клеток. Статистический анализ данных осуществлялся с помощью программы электронных таблиц Microsoft Excel 2007, которые были сформированы в соответствии с задачами настоящего исследования.

Результаты и обсуждение

С целью определения роли иммунной системы в развитии СД нами было проведено иммунологическое обследование больных с СД, а именно исследование показателей цитокинового иммунитета. Для определения цитокинового статуса мы определяли содержание в сыворотке крови уровня цитокинов, обладающих разнонаправленным действием:

– провоспалительные цитокины – INF -g, IL-1b;

– регуляторный цитокин – IL-13;

– противовоспалительный цитокин – IL-10.

IL-1b является одним из наиболее изученных провоспалительных цитокинов, который продуцируется макрофагами, моноцитами, дендритными клетками, натуральными киллерамии обусловливает взаимодействие между клетками врожденного и приобретенного иммунитета, возникновение местной воспалительной реакции. Главной функцией IL-1b являются активация Т-клеток, усиление их цитокиновой продукции, стимуляция пролиферации и созревания В-лимфоцитов. На рисунке 1 представлены данные о содержании провоспалительных цитокинов в сыворотке крови больных с СД 1-го и 2-го типа. Нами установлено, что при СД 1-го типаконцентрация IL-1b значительно превышает нормальные значения (р≤0,001) и показатели больных с СД 2-го типа (р≤0,01).

INF-? относится к интерферонам 2-го типа и называется иммунным интерфероном, который наряду с другими цитокинами (IL-2, IL-15 и IL-21) продуцируется Т-хелперами 1-го типа, принимает активное участие в активации клеточного иммунитета, особенно лимфоцитов с цитолитическим действием. Значительная активация синтеза INF-g возникает при инфицировании клеток тканей вирусными патогенами, а также при других иммунопатологических процессах, протекающих по клеточному типу воспалительных реакций.

Нами установлено, что значительное повышение отмечалось в содержании INF -g (p≤0,001) у больных с СД 1-го типа как по сравнению с контрольными показателями, так и по сравнению с больными с СД 2-го типа. Следует отметить, что активация синтеза INF-g происходит не только при СД 1-го типа, но и при СД 2-го типа, так как концентрация цитокина в сыворотке крови значительно ниже и приближается к показателям контрольной группы.

Цитокин IL-10 наряду с IL-19, IL-20, IL-22, IL-24 и IL-26 относится к семейству IL-10 и обладает выраженным противовоспалительным и иммунорегуляторным действием. Он также обладает способностью ингибировать секрецию провоспалительных цитокинов, в частности IL-1. IL-10 синтезируется обеими популяциями Т-хелперов (Th1 и Th2), его роль в иммунодепрессивном действии на синтез INF -g Т-хелперами 1-го типа широко изучается в связи с перспективами использования IL-10 при заболеваниях с высокой активностью провоспалительных цитокинов. В группе больных с СД 1-го типа главным образом происходило не только усиление синтеза провоспалительных цитокинов, но и противовоспалительного цитокина IL-10. Концентрация IL-10 при СД 1-го типа превышала контрольные цифры более чем в 10 раз. Это может быть связано с тем, что для снижения эффекторной активности Т-хелперов и восстановления баланса иммунокомпетентных клеток активируется синтез ряда противовоспалительных цитокинов, в том числе IL-10.

При сравнении этого показателя в разных исследуемых группах было выявлено, что уровень IL-10 в группе больных с СД 1-го типа был в 2 раза выше, чем при СД 2-го типа. У больных с СД 2-го типа отмечался умеренный прирост концентрации IL-10 по отношению к контрольной группе.

IL-13 – цитокин, продуцируемый Th2 и Т-киллерными клетками, обладающий регуляторными и противовоспалительными свойствами. Есть мнение, что данный цитокин может оказывать эффект иммуносупрессии, регулировать выработку секрета слизистыми оболочками, подавлять синтез воспалительных цитокинов. Отмечается гиперпродукция IL-13 при некоторых инфекциях и паразитарных заболеваниях, приводящих к развитию патологии печени. В частности, IL-13 признан одним из важных медиаторов, регулирующих механизм местного воспаления, участвующих в развитии гранулематозного воспаления, портальной гипертензии, хронизации и фиброзного процесса в печени. Как видно на рисунке 2, в обеих обследованных группах больных с СД происходит усиление синтеза IL-13, значительно превышая нормальные показатели данного цитокина: при СД 1-го типа – в 10 раз, а при СД 2-го типа – в 5 раз выше контрольных значений, таким образом, эти сдвиги носят достоверный характер в обеих группах (р≤0,001).

Заключение

Таким образом, нами установлено, что при СД 1-го типа имело место повышение концентрации всех провоспалительных цитокинов, а также противовоспалительных, что может свидетельствовать об их активном участии в патогенезе иммунной регуляции. Особо высокие показатели были выявлены в показателях, разнонаправленно действующих IL-13 и IL-1b. Из провоспалительных цитокинов наиболее значимое повышение наблюдалось в содержании IL-1b (р≤0,001) при СД 1-го и 2-го типа, тогда как концентрация INF-g достоверно повышалась только при СД 1-го типа. Показано, что существенную роль в механизме развития СД 1-го типа играют IL-1b и INF-g, которые участвуют в активации антигензависимых клеток в очаг аутоиммунного процесса в поджелудочной железе и способствуют усилению процессов апоптоза и некроза инсулинпродуцирующих клеток. Также достоверная разница была выявлена в содержании противовоспалительного цитокина IL-10, средний уровень которого у отдельных больных с СД 1-го типа был в пределах 45 pg/ml, но у отдельных больных в этой группе варьировал от 34 до 89 pg/ml при контрольном значении до 5 pg/ml. Однако повышение данного цитокина в группе больных с СД 2-го типа не носило достоверного характера при сравнении с контрольными значениями. Можно предположить, что значительное повышение в сыворотке уровня IL-13, обладающего регуляторным действием на баланс в иммунной системе, оказывает определенное защитное антидиабетическое действие. Необходимо дальнейшее изучение роли отдельных цитокинов при СД, что станет предпосылкой разработки эффективных методов профилактики и лечения этого заболевания.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Аметов А.С. // Эффективная фармакотерапия. – 2013. – №1. – С.20–24.

2. Дедов И.И. // Сахарный диабет. – 2013. – №3. – С.4–10.

3. Кайдашев И.П. // Клиническая иммунология, аллергология, инфектология. – 2012. – №3. – С.26–32.

4. Мохорт Т.В. // Медицинские новости. – 2011. – №3. – С.30–35.

5. Alkhouri N., Carter-Kent C., Feldstein A.E. // Expert Review of Gastroenterology & Hepatology. – 2011. – Vol.5, N2. – P.201–212.

6. Barroso I., Luan J., Middelberg R.P.S. // PLoS Biol. – 2003. – Vol.1. – P.41–55.

7. Gibbons G.W. // Semin. Vasc. Surg. – 2012. – Vol.25, N2. – Р.89–92.

Медицинские новости. – 2018. – №8. – С. 78-81.

Внимание! Статья адресована врачам-специалистам. Перепечатка данной статьи или её фрагментов в Интернете без гиперссылки на первоисточник рассматривается как нарушение авторских прав.