CC BY
32
Клиническая медицина. 2016; 94(5) DOI 10.18821/0023-2149-2016-94-5-379-382
Оригинальные исследования
© ЧЕПЕЛЕВА М.В., 2016
УДК 616.71/.72-089-06: 616.71-018.46-002.3/-078.33
Чепелева М.В.
ЭКСПРЕССИЯ МОЛЕКУЛ ГЛАВНОГО КОМПЛЕКСА ТКАНЕВОЙ СОВМЕСТИМОСТИ КЛАССА II НА МОНОЦИТАХ КАК ПРОГНОСТИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ РАЗВИТИЯ ГНОЙНО-ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ЭТАПАХ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ
ФГБУ «Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. акад. Г. А. Илизарова» Минздрава России, 640014, г. Курган
Для корреспонденции: Чепелева Марина Владимировна — канд. мед. наук, ст. науч. сотрудник научно-клинической лаборатории микробиологии и иммунологии; е-шаП: [email protected]
Проведено исследование относительного содержания молекул главного комплекса тканевой совместимости класса II CD14+HLA-DR у 214 пациентов c асептической нестабильностью и стабильными эндопротезами коленного и тазобедренного суставов, перипротезной инфекцией тазобедренного сустава, хроническим посттравматическим остеомиелитом длинных трубчатых костей и с генерализацией остеомиелита (сепсисом). Определение экспрессии HLA-DR на моноцитах осуществлялось методом лазерной проточной цитофлюориметрии на цитометре Beckman Coulter Epics XL (США) с использованием моноклональных антител компании Immunotech (Франция). Показано, что снижение экспрессии HLA-DR на моноцитах может быть одним из механизмов нарастания иммунных нарушений у пациентов с ортопедическими заболеваниями, а мониторинг экспрессии моноцитарного HLA-DR можно использовать в качестве прогностического критерия развития гнойно-воспалительных процессов на этапах хирургического лечения.
Кл ючевые слова: экспрессия молекул главного комплекса тканевой совместимости класса IICD14+HLA-DR на моноцитах; эндопротезирование; остеомиелит; сепсис.
Для цитирования: Чепелева М.В. Экспрессия молекул главного комплекса тканевой совместимости класса II на моноцитах как прогностический критерий развития гнойно-воспалительных процессов на этапах хирургического лечения. Клин. мед. 2016; 94 (5): 379—382. DOI 10.18821/0023-2149-2016-94-5-379-382
Chepeleva M.V.
HLA-DR EXPRESSION ON MONOCYTES AS A PROGNOSTIC CRITERION FOR THE DEVELOPMENT OF PYOINFLAMMATORY PROCESSES AT VARIOUS STAGES OF SURGICAL TREATMENT
G.A. Ilizarov Research Centre of Restorative Traumatology and Orthopedics, Kurgan, Russia
We studied relative content of CD14+HLA-DR in 214 patients including those with aseptic instability and stable implants of the knee and the hip, periprosthetic infection of the hip, chronic posttraumatic osteomyelitis of long tubular bones, and osteomyelitis generalization (sepsis). We determined HLA-DR expression on monocytes by laser flow cytofluorometry using Beckman Coulter Epics XL (USA) cytometer and monoclonal antibodies (Immunotech Company, France). It has been demonstrated, that the decrease in HLA-DR expression on monocytes can be one of the mechanisms of increasing immune disorders in patients with orthopedic pathology and monitoring HLA-DR monocytic expression can be used as a prognostic criterion of developing pyoinflammatory processes at the stages of surgical treatment. Keywords: HLA-DR expression on monocytes; arthroplasty; osteomyelitis; sepsis.
Citation: Chepeleva M.V. HLA-DR expression on monocytes as a prognostic criterion for the development of pyoinflammatory processes at various stages of surgical treatment. Klin. med. 2016; 94 (5): 379—382. DOI 10.18821/0023-2149-2016-94-5-379-382 Correspondence to: Mariya V. Chepeleva — MD, PhD; е-mail: [email protected]
Received 17.09.15 Accepted 17.11.15
Молекулы главного комплекса тканевой совместимости класса II НЬЛ-БЯ ответственны за презентацию антигена Т-клеткам. Ключевую роль в процессах распознавания антигенов играют иммуногенные комплексы, включающие собственно НЬЛ-молекулы класса II, процессированный антиген, а- и Р-цепи молекулы Т-клеточного рецептора, СБ4-детерминанту и молекулы межклеточной адгезии. Взаимодействие СБ4 на мембране Т-лимфоцита с НЬЛ-молекулами на мембране антигенпрезентирующей клетки приводит к клеточной активации. В норме моноциты экс-прессируют на своей поверхности молекулы НЬЛ-БЯ высокой плотности. Без пептидов процессированных антигенов молекулы НЬЛ-БЯ не экспрессируются на
поверхности антигенпрезентирующих клеток, вследствие чего адекватная иммунная реакция на инфекционный агент становится невозможной [1, 2]. Поскольку функционирование В-лимфоцитов является Т-зависимым, недостаточная активность Т-хелперов приводит к нарушениям гуморального иммунитета, т. е. иммунные нарушения имеют смешанный характер.
Исследование экспрессии НЬЛ-БЯ на моноцитах является весьма информативным в плане диагностики иммунодепрессии при таких патологических состояниях, как инфаркт миокарда, инсульт, ожоговая болезнь, панкреонекроз, онкологические заболевания [3—6]. В то же время сведения о содержании СБ14+НЬЛ-БК
3SG
Clinical Medicine, Russian journal. 201б; 94(5) DOI 10.18821/0023-2149-2016-94-5-379-382
у пациентов с ортопедическими заболеваниями в доступной литературе отсутствуют.
Цель исследования — изучить содержание CD14+HLA-DR у пациентов с асептической нестабильностью и стабильными эндопротезами коленного и тазобедренного суставов, перипротезной инфекцией тазобедренного сустава, хроническим посттравматическим остеомиелитом длинных трубчатых костей и с генерализацией остеомиелита (сепсисом).
Материал и методы
Обследованы 214 больных (108 мужчин и 106 женщин в возрасте от 30 до 65 лет) ортопедо-травматоло-гического профиля, поступивших на хирургическое лечение в клинические подразделения нашего Центра в период с 2007 по 2014 г. Из них у 26 имела место асептическая нестабильность коленного сустава, у 21 — асептическая нестабильность тазобедренного сустава, у 12 — стабильные эндопротезы крупных суставов через 24—36 мес после имплантации, у 42 — хронический посттравматический остеомиелит бедренной кости, у 44 — посттравматический остеомиелит костей голени. В стадии ремиссии (не менее 24 мес) обследованы 32 пациента с хроническим посттравматическим остеомиелитом, в стадии обострения — 64 пациента. С генерализацией остеомиелита (сепсис) обследованы 10 больных, с перипротезной инфекцией тазобедренного сустава — 49. У пациентов с перипротезной инфекцией выполнен дебридмент тазобедренного сустава с удалением инфицированного эндопротеза и проведен курс этиотропной антибиотикотерапии (3 нед). При этом в ходе купирования гнойно-воспалительного процесса у 29 (59%) больных имплантирован преформиро-ванный спейсер с антибактериальными препаратами и у 20 (41°%) больных произведена резекционная артро-пластика. В этой группе исследование проводилось до хирургического вмешательства и на 2—3, 7, 21 и 28-е сутки послеоперационного периода.
Контрольную группу составили 28 практически здоровых добровольцев аналогичного возраста. В обследуемую выборку не входили пациенты с аутоиммунными заболеваниями, носители вируса гепатита С, австралийского антигена, вируса иммунодефицита человека.
Определение экспрессии HLA-DR на моноцитах (CD14+HLA-DR) осуществляли с применением метода лазерной проточной цитофлюориметрии на цитоме-тре Beckman Coulter Epics X (США) с использованием моноклональных антител компании Immunotech (Франция). В каждой пробе анализировали не менее 10 000 клеток.
Все лица, участвовавшие в исследовании, дали информированное добровольное согласие на медицинское вмешательство и публикацию данных, полученных в результате исследования, без идентификации личности.
Анализ результатов исследования проведен с помощью программного обеспечения AtteStat, выполнен-
%
ЮОп
90-
80"
70-
60-
50-
40-
30-
Original investigations CD14+HLA-DR
1
2 3 4 5 6
Рис. 1. Экспрессия HLA-DR на моноцитах.
1 — контрольная группа; 2 — стабильный ЭП; 3 — асептическая нестабильность ЭП; 4 — остеомиелит; 5 — перипротез-ная инфекция; 6 — сепсис.
Достоверные различия с показателями в контрольной группе: * — р < 0,05, ** — р < 0,01.
ного как надстройка к Microsoft Excel программного продукта Microsoft Office. Полученные данные обрабатывали с применением методов непараметрической статистики с использованием fZ-критериев Вилкоксо-на. Результаты исследования представлены в виде медиан и интерквартильных размахов.
Результаты и обсуждение
В доступной литературе практически отсутствуют сведения об экспрессии моноцитарных HLA-DR при патологических состояниях, характеризующихся длительно текущим иммунологическим дисбалансом у больных с массивными металлоконструкциями и имплантатами. Согласно полученным результатам, экспрессия HLA-DR на моноцитах у пациентов со стабильными имплантатами не имела статистически значимых различий с показателями в контрольной группе (рис. 1). Вместе с тем у больных с развившейся через 12—36 мес после первичного эндопротезирования асептической нестабильностью имплантата этот показатель был достоверно ниже, чем в контрольной группе, что свидетельствовало о сниженной (хотя и не критически) способности моноцитов выполнять свою антигенпрезентирующую функцию.
Особую значимость имеет определение количества моноцитов, экспрессирующих HLA-DR, для оценки септического состояния пациентов [7]. Доказано, что в основе развития патологических реакций при сепсисе лежит избыточная иммуносупрессия, в отечественных публикациях известная как анергия, обусловленная гиперактивацией противовоспалительных медиаторов, в состав которых входят интерлейкины (ИЛ) 4, 10, 11, 13, растворимый рецептор для фактора некроза опухолей-a, рецепторный антагонист ИЛ-1 и другие субстанции. Они снижают экспрессию моноцитарно-го комплекса гистосовместимости (monocytic major histocompatibility complex class II), прекращают анти-генпрезентирующую активность, уменьшают способ-
Клиническая медицина. 2016; 94(5) DOI 10.18821/0023-2149-2016-94-5-379-382
Оригинальные исследования
%
90 85 80 75 70 65
CD14+HLA-DR
Контрольная Хронический остеомиелит группа Ремиссия Обострение
Рис. 2. Экспрессия HLA-DR на моноцитах у больных с хроническим остеомиелитом в зависимости от стадии заболевания.
* — достоверные различия (p < 0,05) с показателями при хроническом остеомиелите в стадии ремиссии.
%
908580 757065
CD14+HLA-DR
Контрольная Сепсис
группа благоприятный летальный исход исход
Рис. 3. Экспрессия HLA-DR на моноцитах у пациентов с сепсисом.
* — достоверные различия (p < 0,05) с показателями при благоприятном исходе.
%
90-| 80 70 605040
CDH'HLA-DR
Без рецидива
о
Рецидив
До 2-3-и 7-е 21-е 28-е операции сутки сутки сутки сутки
Рис. 4. Экспрессия HLA-DR (в %) на моноцитах в процессе хирургического лечения пациентов с перипротезной инфекцией.
* — достоверные различия (p < 0,05) с показателями в доопера-ционном периоде.
ность клеток к продукции провоспалительных цитоки-нов. В зарубежной литературе это состояние получило название «иммунопаралич» или «окно в иммунодефицит». R. Bon [8] предложил называть это состояние синдромом противовоспалительной компенсаторной реакции (в оригинальной транскрипции compensatory anti-inflammatory response syndrome — CARS), вкладывая в это название более широкий смысл, чем «иммунопаралич». По выраженности противовоспалительная компенсаторная реакция может не только достигать степени провоспалительной реакции, но и превосходить ее [8]. Преобладание противовоспалительных медиаторов препятствует не только развитию избыточного патологического воспаления, но и нормальному физиологическому воспалительному процессу, который необходим для завершения инфекционного процесса. Доказано, что важным критерием противовоспалительной компенсаторной реакции, доступным для лабораторного определения, может служить снижение экспрессии HLA-DR на поверхности моноцитов до 30% и ниже [1, 9, 10]. Согласно результатам исследований, проведенных в нашем Центре, у 5 больных с тяжелой формой сепсиса, закончившимся смертью пациентов, экспрессия моноцитарного HLA-DR находилась в пределах 26—35%. У 5 пациентов с благоприятным исходом сепсиса этот показатель превышал 50% (рис. 2).
В клинической практике избыточная иммуносу-прессия встречается довольно часто, нередко бывая причиной длительно не заживающих свищей, ран с большим количеством патологических грануляций, наблюдаемых при хроническом остеомиелите.
При обследовании пациентов этой категории отмечено умеренное снижение экспрессии моноцитарного HLA-DR. При этом содержание CD14+HLA-DR у больных с остеомиелитом в стадии обострения было достоверно меньше, чем у пациентов с ремиссией в течение не менее 24 мес. В то же время даже при длительной ремиссии экспрессия моноцитарного HLA-DR не достигала значений показателей в контрольной группе (рис. 3).
Еще более низкие, чем при хроническом остеомиелите длинных трубчатых костей, показатели CD14+HLA-DR регистрировались у пациентов с перипротезной инфекцией коленного и тазобедренного суставов. Как известно, общепризнанными предикторами послеоперационных осложнений при этом заболевании являются уровень ИЛ-6, С-реактивного белка, скорость оседания эритроцитов [6]. Сведения об экспрессии моноцитарного HLA-DR у пациентов с перипротезной инфекцией в доступной литературе отсутствуют. На примере пациентов с перипротезной инфекцией крупных суставов изучена динамика CD14+HLA-DR в соответствии с течением послеоперационного периода: отсутствие (n = 29) и наличие (n = 20) послеоперационных осложнений инфекционного характера в сроки до 6 мес после хирургического вмешательства. Согласно полученным данным, исходное содержание CD14+HLA-DR
3S2
Clinical Medicine, Russian journal. 201б; 94(5) DOI 10.18821/0023-2149-2Q16-94-5-379-382
в группе пациентов с рецидивом еще на дооперацион-ном этапе оказалось ниже (p < 0,05), чем у больных с благоприятным течением послеоперационного периода (рис. 4). На 3-и сутки после хирургического вмешательства в обеих группах регистрировалась более низкая, чем до операции, экспрессия HLA-DR на моноцитах. У больных с благоприятным течением послеоперационного периода этот показатель через 7 сут после операции вернулся к исходным значениям, к 28-м суткам превысил показатели, отмеченные в дооперационном периоде. У больных с рецидивом экспрессия HLA-DR на моноцитах оставалась сниженной. Межгрупповые различия отмечались на протяжении всего периода наблюдения.
Выводы
Снижение экспрессии HLA-DR на моноцитах может являться одним из механизмов нарастания иммунных нарушений у пациентов ортопедо-травматологическо-го профиля в связи с нарушенной способностью выполнять антигенпрезентирующую функцию.
Исследование относительного содержания молекул главного комплекса тканевой совместимости класса II CD14+HLA-DR перед хирургическим вмешательством можно использовать в качестве биомаркера для выявления пациентов с высоким риском развития рецидива в ближайшем послеоперационном периоде.
Мониторинг экспрессии моноцитарного HLA-DR можно использовать как прогностический критерий развития гнойно-воспалительных процессов на этапах хирургического лечения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Козлов В.К. Сепсис: иммунные дисфункции в патогенезе сепсиса. Возможности диагностики. Украинский журнал экстремальной медицины. 2005; б (1): 19—25.
2. Хайдуков С.В., Зурочка А.В. Возможности проточной цито-флюориметрии в диагностике инфекционных заболеваний. Инфекция и иммунитет. 2011; 1 (1): 59—бб.
3. Zhang D.P., Yan F.L., Xu H.Q., Zhu Y.X., Yin Y., Lu H.Q. A decrease of human leucocyte antigen-DR expression on monocytes in peripheral blood predicts stroke-associated infection in critically-ill patients with acute stroke. Eur. J. Neurol. 2009; 1б (4): 498—505.
4. Ho Y.P., Sheen I.S., Chiu C.T., Wu C.S., Lin C.Y. A strong association between down-regulation of HLA-DR expression and the
Original investigations
late mortality in patients with severe acute pancreatitis. Am. J. Gastroenterol. 2006; 101 (5): 117—24.
5. Yang H.M., Yu Y., Chai J.K., Hu S., Sheng Z.Y., Yao Y.M. HLA-DR expression on CD14+ monocytes of burn victims with sepsis, and the effect of carbachol in vitro. Burns. 2008; 34 (8): 1158—62.
6. Lukaszewicz A.C., Faivre V., Payen D. Is monocyte HLA-DR expression monitoring a useful tool to predict the risk of secondary infection?MinervaAnestesiol. 2010; 76 (9): 737—43.
7. Gouel-Cheron A., Allaouchiche B., Guignant C., Davin F., Floccard B., Monneret G. Early interleukin-6 and slope of monocyte human leukocyte antigen-DR: a powerful association to predict the development of sepsis after major trauma. PLoS One. 2012; 7 (3): e33095.
8. Bon R.C. The pathogenesis of sepsis. Ann. Intern. Med. 1991; 115: 457—69.
9. Cheron A., Monneret G., Landelle C., Floccard B., Allaouchiche B. Low monocytic HLA-DR expression and risk of secondary infection. Ann. Fr. Anesth. Reanim. 2010; 29 (5): 368—76.
10. Xiu F., Jeschke M.G. Perturbed mononuclear phagocyte system in severely burned and septic patients. Shock. 2013; 40 (2): 81—8.
REFERENCES
1. Kozlov V.K. Sepsis: immune dysfunction in the pathogenesis of sepsis. Diagnostic capabilities. Ukrainskiy zhurnal ekstremal'noy meditsiny. 2005; 6 (1): 19—25. (in Russian)
2. Khaydukov S.V., Zurochka A.V. Features flow cytometry in diagnosis of infectious diseases. Infektsiya i immunitet. 2011; 1 (1): 59—66. (in Russian)
3. Zhang D.P., Yan F.L., Xu H.Q., Zhu Y.X., Yin Y., Lu H.Q. A decrease of human leucocyte antigen-DR expression on monocytes in peripheral blood predicts stroke-associated infection in critically-ill patients with acute stroke. Eur. J. Neurol. 2009; 16 (4): 498—505.
3. Zhang D.P., Yan F.L., Xu H.Q., Zhu Y.X., Yin Y., Lu H.Q. A decrease of human leucocyte antigen-DR expression on monocytes in peripheral blood predicts stroke-associated infection in critically-ill patients with acute stroke. Eur. J. Neurol. 2009; 16 (4): 498—505.
4. Ho Y.P., Sheen I.S., Chiu C.T., Wu C.S., Lin C.Y. A strong association between down-regulation of HLA-DR expression and the late mortality in patients with severe acute pancreatitis. Am. J. Gastroen-terol. 2006; 101 (5): 117—24.
5. Yang H.M., Yu Y., Chai J.K., Hu S., Sheng Z.Y., Yao Y.M. HLA-DR expression on CD14+ monocytes of burn victims with sepsis, and the effect of carbachol in vitro. Burns. 2008; 34 (8): 1158—62.
6. Lukaszewicz A.C., Faivre V., Payen D. Is monocyte HLA-DR expression monitoring a useful tool to predict the risk of secondary infection? Minerva Anestesiol. 2010; 76 (9): 737—43.
7. Gouel-Cheron A., Allaouchiche B., Guignant C., Davin F., Floccard B., Monneret G. Early interleukin-6 and slope of monocyte human leukocyte antigen-DR: a powerful association to predict the development of sepsis after major trauma. PLoS One. 2012; 7 (3): e33095.
8. Bon R.C. The pathogenesis of sepsis. Ann. Intern. Med. 1991; 115: 457—69.
9. Cheron A., Monneret G., Landelle C., Floccard B., Allaouchiche B. Low monocytic HLA-DR expression and risk of secondary infection. Ann. Fr. Anesth. Reanim. 2010; 29 (5): 368—76.
10. Xiu F., Jeschke M.G. Perturbed mononuclear phagocyte system in severely burned and septic patients. Shock. 2013; 40 (2): 81—8.
Поступила 17.09.15 Принята в печать 17.11.15
