Исследование уровня цитокинов у больных с гнойновоспалительными заболеваниями Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ИЗВЕСТИЯ

ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 10 (14) 2008

IZVESTIA

PENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA imeni V. G. BELINSKOGO NATURAL SCIENCES № 10 (14) 2008

УДК 577.1

ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ ЦИТОКИНОВ У БОЛЬНЫХ С ГНОЙНО-ВОСПАЛИТЕЛЬНЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ

© н. В. ФИРСТОВА*, Т. А. ДРУЖИНИНА**, Ю. В. АКИШИНА*

* Пензенский государственный педагогический университет им. В. Г. Белинского

кафедра биохимии ** ГОУ ДПО Пензенский институт усовершенствования врачей Росздрава

e-mail: nfirst@yandex.ru

Фирстова Н. В., Дружинина Т. А., Акишина Ю. В. - Исследование уровня цитокинов у больных с гнойновоспалительными заболеваниями. - Известия ПГПУ им. В. Г. Белинского. 2008. № 10 (14). - С. 54-58. -

В работе представлены результаты собственных экспериментальных исследований и данные литературы об изменении концентрации некоторых цитокинов (интерлейкина 4 и гамма-интерферона) в сыворотке крови при хроническом остеомиелите и хроническом рецидивирующем фурункулёзе. Исследование концентрации интерлейкина 4 и гамма-интерферона проводилось в группах пациентов с повышенным и нормальным уровнем общего иммуноглобулина Е. В статье обсуждаются возможные этиологические факторы и механизмы повышения уровня общего иммуноглобулина Е при хроническом остеомиелите и хроническом рецидивирующем фурункулезе.

Ключевые слова: интерлейкин-4, гамма-интерферон, остеомиелит, рецидивирующий фурункулез.

Firstova N. V., Druzhinina T. A., Akishina Yu. V. - The study of the cytokine level of patients with pyoinflammatory diseases. - Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im.i V. G. Belinskogo. 2008. № 10 (14). P. 54-58. - The article presents the results of the experimental investigation and literature-provided data on the concentration change of some cytokines (interleukine-4 and gamma interferon) in the blood serum of patients with chronic osteomyelitis and chronic recurrent furunculosis. The study of interleukine-4 and gamma interferon concentration was conducted in groups of patients with increased and normal total immunoglobulin E levels. The article discusses the possible etiological agents and mechanisms of total immunoglobulin-E increase in cases of chronic osteomyelitis and chronic recurrent furunculosis.

Keywords: interleukine-4, gamma interferon, osteomyelitis, recurrent furunculosis.

Гнойно-воспалительные заболевания (ГВЗ) остаются одной из актуальных проблем современной медицины. Так 1/3 всех хирургических больных - это больные с гнойно-воспалительными осложнениями. В дерматологической практике на долю гнойно-воспалительных процессов приходится 29 % случаев, а у детей 37 % всех кожных заболеваний.

Цитокины - это группа гормоноподобных белков и пептидов, секретируемые и синтезируемые клетками иммунной системы и другими типами клеток. Эти соединения обладают решающей регуляторной ролью в процессах воспаления, деления, дифференцировке, созревания клеток и их гибели. Определение цитокинов в клинике преследует различные цели: оценку тяжести течения процесса, эффективности терапии, прогнозирование и др. Предпринимаются попытки использования определения цитокинов для диагностики, что в настоящее время пока не обосновано. Известно, что цитокины, будучи медиаторами иммунитета, способны влиять на характер течения гнойно-воспалительного процесса.

Цель нашей работы состояла в исследовании уровня интерлейкина 4 (ИЛ-4) и гамма-интерферона (уИФН) в сыворотке крови при хроническом рецидивирующем фурункулезе и хроническом остеомиелите у больных с разным уровнем общего иммуноглобулина Е (^Е).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА В исследование были включены 49 больных в возрасте от 20 до 55 лет с ГВЗ различной локализации: из них 34 - с хроническим рецидивирующим фурункулезом (ХРФ) и 15 - с хроническим остеомиелитом в стадии обострения. клиническое обследование больных включало тщательный сбор аллергоанамнеза. контрольную группу составили 10 здоровых доноров, сопоставимые по полу и возрасту. Исследование проводилось на базе лаборатории иммунологии и аллергологии ГОУ ДПО Пензенский институт усовершенствования врачей Росздрава.

Объектом исследования служила сыворотка крови.

Для определения уровня ИЛ-4 и уИФН применяли метод твердофазного иммуноферментно-го анализа, с использованием наборов реактивов «ИФА-]Ь-4» и «ИФА-IFN-gamma», соответственно. В наборах «ИФА-^-4» и «ИФА-IFN-gamma» использован «сэндвич» вариант твердофазного иммунофер-ментного анализа. Результаты подвергали статистической обработке с использованием ^критерия Стью-дента, различия считали достоверными при р<0,05 [5].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В нашей работе мы определяли концентрацию двух цитокинов - интерлейкина-4 и гамма-интерферона. Оба исследуемых цитокина участвуют в активации и развитии иммунного реагирования. По современным данным, ИЛ-4 в комплексе с уИФН является ключевым фактором, определяющим тип иммунитета [4]. В доступной нам литературе не обнаружено данных об исследовании уровня цитокинов ИЛ-4, уИФН при хроническом остеомиелите и хроническом рецидивирующем фурункулезе.

ИЛ-4 - антивоспалительный цитокин - ингибирует цитотоксическую активность Т-лимфоцитов, макрофагов, участвует в переключении синтеза иммуноглобулинов на синтез ^Е и С2а. Совместно с другими цитокинами ИЛ-4 способствует пролиферации тканевых базофилов. Антагонистом ИЛ-4 является уИФН - важнейший фактор, активирующий макрофаги; он способствует более эффективному уничтожению макрофагами внутриклеточных микроорганизмов, запуская поврежденные ранее микробицидные механизмы макрофагов и вызывая гибель внутриклеточных микроорганизмов.

В ряде работ [3, 8] показано, что повышение ^Е является маркером неблагоприятного течения ГВЗ. В связи с этим, интересным представляется исследование корреляционных взаимосвязей уровней ИЛ-4 и уИФН, ответственных за синтез и ингибирование общего ^Е, с показателями общего иммуноглобулина Е в сыворотке крови больных с ГВЗ.

В нашей работе обследовано 34 пациента с ХРФ. Эти пациенты были сформированы в 2 группы, в зависимости от уровня ^Е: первую группу составили 14 больных с повышенным уровнем ^Е, вторую -20 пациентов с нормальными значениями указанного иммуноглобулина. За дискриминационный уровень принимались показатели иммуноглобулина Е -130-150 МЕ/мл.

При изучении уровня сывороточного ^Е у больных с ХРФ получены следующие результаты: концентрация ^Е была выше верхней границы нормы (130МЕ/мл) в 41% случаев. Разброс показателей повышенного уровня ^Е составил от 150 МЕ/мл до значений, превышающих 1000 МЕ/мл.

Известно, что повышенный уровень общего ^Е является маркером аллергических реакций или причиной его повышения являются внешние воздействия -паразитарные инфекции. При клиническом обследовании пациентов с ХРФ и повышенным уровнем ^Е сопутствующая аллергопатология была выявлена в

44% случаев. При этом в 7,5 % был выявлен поллиноз, в 13 % - аллергодерматозы, в 5,5 % - респираторные аллергозы, в 3,7 % - крапивница, в 11 % -лекарственная сенсибилизация. Неотягощенный аллергоанамнез отмечен в 58 % случаев. У десяти пациентов с ГВЗ с повышенным уровнем ^Е обнаружены антитела к токсокарам. Таким образом, можно считать, что в ряде случаев были установлены этиологические факторы повышения сывороточного ^Е.

Результаты исследования уровня ИЛ-4 в сыворотке крови у больных с хроническим рецидивирующим фурункулезом приведены на рис. 1.

и у 12 •10 -•

6 •4

2

0

Группы исследуемых

* - достоверно по сравнению с контролем р<0,05 ** - достоверно по сравнению с контролем р<0,01 ■ Контрольная группа

□ Больные с повышенным уровнем сывороточного 1§Е @ Больные с нормальным уровнем сывороточного 1§Е

Рис. 1. Содержание интерлейкина-4 в сыворотке крови больных с хроническим рецидивирующим фурункулёзом

Согласно полученным результатам достоверное повышение уровня ИЛ-4, по сравнению с контрольной группой, отмечалось как у больных с повышенными, так и нормальными значениями общего иммуноглобулина Е. Концентрация ИЛ-4 у больных с высокими значениями общего иммуноглобулина Е (выше 150 МЕ/мл) превышала показатели контрольной группы в 10 раз (р < 0,05). Концентрация ИЛ-4 у больных с нормальными значениями сывороточного иммуноглобулина Е (130 МЕ/мл) превышала показатели контрольной группы в 7 раз (р < 0,01).

Известно, что ведущими изменениями иммунной системы при ХРФ являются дефекты фагоцитарного и гуморального звеньев иммунитета [6]. Вероятно, что обнаруженное повышение концентрации ИЛ-4 является свидетельством снижения функциональной активности фагоцитарных клеток.

Вместе с тем в обеих группах больных не выявлено корреляции уровня сывороточного ИЛ-4 с уровнем общего ^Е. Вероятно, отсутствие корреляции обусловлено межклеточным характером действия ИЛ-4 и различной кинетикой синтеза указанных субстанций.

Не исключено, что обнаруженное в нашем исследовании повышение уровня сывороточного ИЛ-4 при ХРФ может способствовать подавлению освобож-

дения цитокинов воспаления (ИЛ-1, ИЛ-8), а также продукции цитокинов ТН-1-лимфоцитами (ИЛ-2, уИНФ и др.).

ТН-1-лимфоциты - это, клекти-продуценты уИНФ. уИФН -важнейший эндогенный иммуномодулятор, способный активировать Т-клеточное звено иммунной системы и активность фагоцитарных клеток. Повышение уровня уИФН может способствовать повышению возможностей специфической и неспецифической защиты организма, и, ограничению развития воспаления при ХРФ.

В ходе исследования было выявлено, что изменения уровня уИФН как у больных с повышенными, так и нормальными значениями общего иммуноглобулина Е при ХРФ, достоверно не отличались от показателей концентрации уИФН контрольной группы (рис. 2).

¡I

Группы исследуемых

■ Контрольная группа

□ Больные с повышенным уровнем сывороточного 1^

В Больные с нормальным уровнем сывороточного 1§р

Рис. 2. Содержание гамма-интерферона в сыворотке крови больных хроническим рецидивирующим фурункулёзом

териями гноеродной природы на фоне сниженной иммунной реактивности [7, 9, 11]. В зависимости от типа микроорганизма и состояния макроорганизма (выраженности системного воспалительного ответа, длительности заболевания, эндотоксемии и т.д.) при остеомиелите возникают различные нарушения клеточного и гуморального иммунитета, которые характеризуются снижением фагоцитарной активности, изменением синтеза компонентов комплемента, отсутствием или снижением цитотоксичности лимфоцитов и макрофагов, изменением цитокинового статуса организма [2, 10]. Исследование уровня цитокинов у здоровых людей и больных остеомиелитом поможет понять роль этих молекул в течении заболевания, что можно будет использовать для ранней диагностики и лечении препаратами цитокинов.

Результаты исследования содержания ИЛ-4 показывают достоверное повышение уровня ИЛ-4, по сравнению с контрольной группой, как у больных с повышенными, так и нормальными значениями общего иммуноглобулина Е. Результаты исследования уровня интерлейкина-4 в сыворотке крови у больных с хроническим остеомиелитом приведены на рис. 3.

14 Т

12

10

6'-

4 -■ 2 ■■

0

Группы исследуемых

* - достоверно по сравнению с контролем р<0,05 ** - достоверно по сравнению с контролем р<0,01

Поскольку известно, что продукция уИФН подавляется ИЛ-4, то, вероятно, что обнаруженный в обследуемой группе пациентов с ХРФ низкий уровень сывороточного уИФН, является следствием повышенного уровня ИЛ-4. Показатели концентрации уИФН в обследуемой группе больных с ХРФ не зависели от уровня сывороточного иммуноглобулина Е. Таким образом, определение уровня уИФН, ответственного за ингибирование синтеза в сыворотке крови, не имеет диагностического значения для выявления механизмов повышения ^Е при ХРФ.

Кроме того, анализ полученных позволил сделать вывод о необходимости формирования групп больных, в первую очередь, в зависимости от остроты процесса при ХРФ (ремиссия, подострый период, обострение). Нам представляется, что оценка уровня ИЛ-4 и уИФН в период обострения позволит получить большую информацию о характере иммунного ответа при ХРФ.

Остеомиелит - гнойное воспаление костного мозга, распространяющееся на близлежащие ткани. Возникает в результате заражения организма бак-

■ Контрольная группа

□ Больные с повышенным уровнем сывороточного 1§Е § Больные с нормальным уровнем сывороточного 1§Е

Рис. 3. Содержание интерлейкина-4 в сыворотке крови больных с хроническим остеомиелитом

Повышение уровня ИЛ-4 в сыворотке крови свидетельствуют о вовлечении этого цитокина в процесс воспаления при хроническом остеомиелите. Известно, что некоторые бактерии способны выключать процессы антителообразования через индукцию факторов, препятствующих активации Т-клеток [1]. Не исключено, что повышение уровня ИЛ-4 является одним из звеньев в цепочке иммунного ответа, приводящего к отсутствию или снижению цитотоксичности Т-лим-фоцитов и макрофагов при хроническом остеомиелите. Наши данные согласуются с данными ряда авторов о ингибировании цитотоксической активности Т-лим-фоцитов и макрофагов при остеомиелите [2, 10]. Вероятно, ИЛ-4 стимулирует пролиферацию тимоцитов и Т-клеток и вызывает рост тучных клеток при раз-

витии и течении воспаления при хроническом остеомиелите, и таким образом, играет центральную роль в модуляции иммунного ответа. Как видно из результатов нашего исследования, в обеих группах пациентов (с повышенным уровнем и нормальными значениями ^Е) с хроническим остеомиелитом не выявлено корреляции уровня сывороточного ИЛ-4 с уровнем общего ^Е. Таким образом, определение уровня ИЛ-4, как цитокина, ответственного за выработку ^Е в сыворотке крови, не имеет диагностического значения для выявления механизмов повышения ^Е при хроническом остеомиелите.

В ходе изучения уровня уИФН установлено достоверное повышение уровня уИФН, по сравнению с контрольной группой, как у больных с повышенными, так и нормальными значениями общего ^Е. Результаты исследования уровня уИФН в сыворотке крови у больных с хроническим остеомиелитом приведены на рис. 4.

100 т

"к

90 -■ т

80

Группы исследуемых

* - достоверно по сравнению с контролем р<0.05

■ Контрольная группа

□ Больные с повышенным уровнем сывороточного 1§Е Ш Больные с нормальным уровнем сывороточного 1§р

Рис. 4. Содержание гамма-интерферона в сыворотке крови больных с хроническим остеомиелитом

Известно, что уИФН способствует более эффективному уничтожению макрофагами внутриклеточных микроорганизмов, т.е. уИФН является мощным активатором макрофагов. Однако, нарушения в клеточном и гуморальном иммунитете при остеомиелите приводят к снижению фагоцитарной активности. Вероятно, что повышение уровня уИФН в обследованной группе больных с хроническим остеомиелитом, является специфической реакцией организма, приводящей к активации макрофагов. Не исключено, что повышение концентрации уИФН является одним из этапов в каскаде реакций, ведущих к повышению возможностей специфической и неспецифической защиты организма, и, ограничивающих развитие воспаления при хроническом остеомиелите.

Как видно из результатов нашего исследования, в обеих группах пациентов (с повышенным уровнем

и нормальными значениями ^Е) не выявлено коррелятивных связей сывороточного уИФН с уровнем общего ^Е. Таким образом, определение уровня уИФН, как цитокина, ответственного за ингибирование синтеза ^Е в сыворотке крови, не имеет диагностического значения для выявления механизмов повышения при хроническом остеомиелите.

Таким образом, в настоящее время не вызывает сомнения, что цитокины являются важнейшими факторами иммунопатогенеза. А изучение уровня цитоки-нов - медиаторов иммунитета - позволяет получить информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток и делать вывод о характере течения гнойно-воспалительного процесса.

Безусловно, уровень цитокинов целесообразнее измерять в соответствующих тканях после экстракции тканевых протеинов из биоптатов соответствующих органов или в естественных жидкостях, поскольку ци-токины являются локальными медиаторами. Подобные исследования будут являться предметом нашего дальнейшего изучения иммунных механизмов в патогенезе больных с ГВЗ.

ВЫВОДЫ

Обнаружено достоверное повышение (по сравнению с контрольной группой) концентрации ИЛ-4 в сыворотке крови больных с ХРФ и хроническим остеомиелитом, и на фоне повышенного и на фоне нормального уровня общего ^Е. Показатели концентрации уИФН в сыворотке крови больных с повышенным и нормальным уровнем общего ^Е при ХРФ достоверно не отличались от показателей концентрации уИФН контрольной группы. Обнаружено достоверное повышение (по сравнению с контрольной группой) концентрации уИФН в сыворотке крови больных с хроническим остеомиелитом, и на фоне повышенного и на фоне нормального уровня общего ^Е. Показатели концентрации ИЛ-4 и уИФН не зависели от показателей общего ^Е в обследуемых группах больных с ХРФ и хроническим остеомиелитом. Таким образом определение уровня цитокинов, ответственных за выработку и ингибирование синтеза ^Е в сыворотке крови, не имеет диагностического значения для выявления механизмов повышения ^Е при ХРФ и хроническом остеомиелите.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белохвостикова Т. С., Кирдей Л. Е., Гаврилова Е. Ю., Промтов М. В., Леонова С. Н., Кирдей Е. Г. Коррекция вторичных нарушений иммунной системы при хроническом посттравматическом остеомиелите //Медицинская иммунология. 2002. Т. 4. № 2. С. 228-229.

2. Вишневский А. А., Тиходеев С. А., Андрианова Т. Р. Белки острой фазы, молекулы низкой и средней массы в оценке эндотоксемии при остеомиелите позвоночника // Труды городской многопрофильной больницы №2. СПб.: Ольга, 2001. С. 4-11

3. Дружинина Т. А., Молотилов Б. А., Баранова Н. И., Ивачев А. С. Оценка роли общего у больных ос-

трым аппендицитом // Вестник хирургии. 2001. № 2. С. 28-30

4. Кетлинский С. А. Роль Т-хелперов типов 1 и 2 в регуляции клеточного и гуморального иммунитета // Иммунология. 2002. Т. 23. № 2. С. 77-79.

5. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. 352 с.

6. Манько А. С., Сетдикова Н. Х., Латышева Т. В., Горностаева Ю. А., Котова О. М., Голубева Н. М. Клиникоиммунологическая эффективность серамида у больных хроническим рецидивирующим фурункулезом // Российский аллергологический журнал. 2005. № 5.

7. Панченко М. К., Вертигора И.П., Грицай Н. П. Комплексное лечение больных с хроническим остеомиелитом с применением костной пластики // Вестник хирургии. 1988. № 10. С. 42-46.

8. Перетня Н. Н., Сенькова Л. В., Добродеев К. Г. Капу-тин С. Л. К вопросу о роли ^Е // Объединённый иммунологический форум: тезисы. Екатеринбург, 2004. С. 119.

9. Пинегин Б. Ф., Юдина Т. И., Карсанова М. И. Общие вопросы иммунитета, иммунодиагностики и иммунотерапии на модели хирургических инфекций // Современные проблемы аллергологии, клинической иммунологии и иммунофармакологии. 1998. С. 10-17.

10. Тиходеев С. А., Вишневский А. А. Неспецифический остеомиелит позвоночника. СПб.: Изд. дом СПб МАПО, 2004. 250 с.

11. Хаитов Р. М., Пинегин Б. В. Вторичные иммунодефициты: клиника, диагностика, лечение // Иммунология. 1999. № 2. С. 14-17.