CC BY
45
МедщинстяИ^унОуЛогия? KpatTlKUe СООбщвНИЯ
©2004, СПб РО РААКИ
ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЕЙ ЦИТОКИНА ФАКТОРА НЕКРОЗА ОПУХОЛЕЙ АЛЬФА И ЕГО РАСТВОРИМОГО РЕЦЕПТОРА/АНТАГОНИСТА ПОСЛЕ АОРТОКОРОНАРНОГО ШУНТИРОВАНИЯ
Добродеева Л.К., Миролюбова О.А.*, Лукина О.Ю.**, Чернов И.И.**, Шонбин А.Н.**, Голубев М.Ю.**
Институт Физиологии природных адаптаций УрО РАН,
* Северный государственный медицинский университет,
* * МУЗ «Первая городская клиническая больница», г. Архангельск, Россия
Резюме. Представлены данные об изменении уровней циркулирующего цитокина фактора некроза опухолей альфа и его растворимого рецептора/антагониста (тип I) у больных со стабильной стенокардией в течение 3 месяцев после аортокоронарного шунтирования с искусственным кровообращением. Выявлены взаимосвязи между их уровнями и ультразвуковыми параметрами, отражающими функциональное состояние миокарда левого желудочка.
Ключевые слова: фактор некроза опухолей альфа, растворимый рецептор/антагонист, аортокоронарное шунтирование.
Dobrodeeva L.K., Mirolyubova О.A., Lukina О. Yu., Chernov 1.1.,
Shonbin A.N., Golubev M.Yu.
CHANGES IN LEVELS OF TUMOR NECROSIS FACTOR ALPHA
AND ITS SOLUBLE RECEPTOR/ANTAGONIST AFTER CORONARY ARTERY
BYPASS GRAFT SURGERY
Abstract. It was presented data about changes of circulating cytokine tumor necrosis factor alpha and it’s soluble receptor/antagonist (type I) during 3 month after coronary artery bypass grafting with cardiopulmonary bypass in patients with stable angina. The relationships between their levels and echocardiography parameters of the left ventricular function were revealed. (Med. Immunol., 2004, vol.6, № 6, pp 573-577)
Туморнекротизирующий фактор альфа (TNFa) цитов и моноцитов, повышает цитотоксичность фа-
или фактор некроза опухоли альфа, обладающий гоцитов, экспрессию рецепторов для IL-2 и TNFa.
цитотоксичностью, в том числе, в отношении неко- Индуцирует продукцию других провоспалительных
торых опухолевых клеток, является провоспали- цитокинов - IL-2, IL-6, IFN(3 и IFNy. TNFa обуслов-
тельным цитокином [1, 3, 14]. Он индуцирует эксп- ливает деструкцию ткани за счет цитотоксичности,
рессию молекул адгезии на эндотелиальных клет- усиления продукции и секреции реактивных кисло-
ках и последующую трансэндотелиальную мигра- родных радикалов фагоцитами. Способность TNFa
цию лейкоцитов. Активирует хемотаксис грануло- стимулировать рост фибробластов и индуцировать
___________________________________________ ангиогенез делает возможным его участие в процес-
Адрес для переписки: сах репарации [11]. TNFa угнетает синтез ключево-
Миролюбова О.А., Северный государственный го фермента липогенеза - липопротеинкиназы.
медицинский университет, кафедра Биологическая активность TNFa опосредуется
факультетской терапии. 163009, г. Архангельск, через специфические для данного цитокина рецеп-
ул. Галушина, дом 23, корпус 1, кв. 9. торы миелоидного (TNFaR-I) и эпителиального
E-mail: miralex@sanet.ru (TNFaR-II) происхождения с молекулярной массой
соответственно 55 и 75 кОа [19]. Рецепторы идентифицированы фактически на всех типах клеток, за исключением эритроцитов. Показана причастность ТОТа11-1 к цитотоксическому и ростстимули-рующему влиянию Т№а. Внеклеточная часть рецепторов существует как растворимый рецептор (эТЫРаИ-! и зТОТаН-П), способный связывать ТОТа и ингибировать его биологические эффекты [10]. Он может образовываться в результате шед-динга рецепторов с мембраны клеток под влиянием гранулоцитарного колониестимулирующего фактора, компонентов системы комплемента, различных лекарственных препаратов. Количество растворимых рецепторов увеличивается в присутствии 1Ь-2 и протеин-киназных активаторов. И, напротив, концентрация рецепторов снижается в присутствии инсулина и соматостатина.
Как ингибитор липопротеинкиназы и цитотоксин, участвующий в разнообразных процессах некробиоза, ТОТа, вероятно, играет значительную роль в патогенезе коронарной болезни [2,18]. Повышенные уровни ТОТсс наблюдаются после острого инфаркта миокарда, а концентрации растворимых рецепторов цитокина (5ТМРаИ-1 и эТКРаН-Н) существенно повышаются после острого инфаркта миокарда [12,16].
Оценка уровней растворимых молекул адгезии и цитокиновых рецепторов/антагонистов при коронарной болезни представлена в работе М. РогбсЬ-Оегсиегиетег е1 а1. [17]; авторы не нашли различий в уровнях этих маркеров при исследовании больных после аортокоронарного шунтирования и пациентов, получивших другие интервенционные процедуры.
Во время большинства операций на сердце, выполняемых с использованием искусственного кровообращения (ИК), миокард подвергается кратковременному воздействию ишемии. Операция аортокоронарного шунтирования (АКШ) нередко приводит к ишемической диастолической дисфункции, характеризующейся увеличением ригидности стенок левого желудочка (ЛЖ) во время диастолы [13]. Продолжительная обратимая дисфункция ЛЖ является, на самом деле, одной из форм хронической «оглушенности» миокарда [15]. В некоторых случаях для восстановления сократимости и увеличения фракции выброса (ФВ) ЛЖ требуется от 5 недель до 7 месяцев [9]. При хронической гибернации миокарда для восстановления сократимости после операции также может потребоваться достаточно много времени, вплоть до года [4]. Механизмы развития ишемической дисфункции миокарда после коронарной хирургии активно изучаются. И в этом аспекте представляет интерес оценка взаимосвязей между уровнями циркулирующего ТОТа и его рецепторов/антагонистов и функциональным состоянием миокарда ЛЖ у больных с интервенционны-
ми вмешательствами в анамнезе, такими как АКШ или коронарная ангиопластика.
Цель работы: оценить изменения уровней циркулирующего цитокина TNFa и его растворимого рецептора/антагониста (тип I) и выявить взаимосвязи между их уровнями и ультразвуковыми параметрами, отражающими функциональное состояние миокарда, у больных со стабильной стенокардией в течение 3 месяцев после коронарного шунтирования.
Обследовали мужчин (21) в возрасте от 41 года до 65 лет (средний возраст 52,6+1,5 года) со стабильной стенокардией III-IV функционального класса, которым выполнено АКШ в условиях ИК. Индекс массы тела составил 27,2±0,8 кг/м2. Поражение одного сосуда было у одного больного (4,8%), двух - у 7 (33,3%) и трех - у 13 пациентов (61,9%); 16 пациентов (76,2%) имели в анамнезе перенесенный инфаркт миокарда. У 18 больных (85,7%) наблюдалась артериальная гипертония. Количество наложенных шунтов в среднем составило 3,8±0,2 (от 1 до 5), в том числе маммаро-ко-ронарный шунт (МКШ) - у всех пациентов. Среднее время пережатия аорты (время аноксии миокарда) - 43,8±3,0 минут.
Уровни сывороточных TNFa и sTNFaR-I определяли до операции, через 48 часов и 3 месяца после операции методом иммуноферментного анализа-CytELISA с использованием иммуноферментных наборов Humen TNFa (Cytimmune sciences inc, USA) и sTNFaR-I EASIA (Biosource). Исследование активности КФК и ее MB-фракции проводили всем больным до операции, через 8, 16 и 48 часов после операции и затем - спустя 3 месяца.
Эхокардиографическое исследование проводилось на аппарате SYSTEM FIVE ADVANTAGE GE «Vingmed» (Норвегия) до операции АКШ, через 2 недели и 3 месяца после реваскуляризации миокарда. Оценивали общепринятые показатели: ФВЛЖ, конечный диастолический размер ЛЖ (КДРЛЖ), конечный систолический размер ЛЖ (КСРЛЖ), размер левого предсердия (ЛП), толщину задней стенки ЛЖ (ТЗСЛЖ) и толщину межжелудочко-вой перегородки (ТМЖП).
Полученные результаты обработаны статистически с помощью пакета программ «SPSS for Windows. Версия 11». Данные представлены в виде средних±ошибка средней, медианы и интер-квартильных рангов. Достоверность различий определяли по критериям t Стъюдента и Mann-Whitney. Тест Фридмана использован для анализа вариаций показателей, вызванных оперативным вмешательством. Корреляции между показателями определяли с помощью коэффициентов линейной корреляции Пирсона и ранговой корреляции Спирмена. Достоверными считали различия при р<0,05.
До операции исходные уровни циркулирующего TNFa имели существенную вариабельность: у 8 пациентов (38,1%) <50 пг/мл, у 11 больных - от 50 до 500 пг/мл и у 2 человек (9,5%) - более 500 пг/мл. Медиана - 115,4 пг/мл (квартили - 43,6 пг/мл; 358,3 пг/мл). Отягощенная наследственность по сердечнососудистым заболеваниям выявлена у 16 пациентов (76,2%). Оказалась, что предоперационный уровень TNFa у этих больных был достоверно выше, чем у пациентов без неблагоприятного наследственного анамнеза (р=0,048, согласно Mann-Whitney test). Коэффициент ранговой корреляции Спирмена между отягощенной наследственностью и концентрацией цитокина TNFa составил 0,443 (р=0,044).
Представляет интерес, что у пациентов (п=16) с нормальным типом геометрии ЛЖ (без гипертрофии ЛЖ) предоперационный уровень цитокина TNFa оказался достоверно ниже, чем у больных (п= 4) с признаками гиперторофии ЛЖ (174,7±40,6 против 509,4+248,1 пг/мл, р=0,028). Тип геометрии ЛЖ находится в регрессионной зависимости от уровня TNFa (R=0,474; R2 0,225; F=5,503; p=0.03). Можно полагать, что в ремоделировании миокарда и формировании гипертрофии участвует цитокин TNFa.
Повышенные концентрации TNFa до оперативного вмешательства наблюдали у 12 человек (в 2-х случаях содержание цитокина было очень высоким
- 876,9 и 996,0 пг/мл), у 4-х больных концентрации TNFa находились на верхних границах нормы и незначительно превышали её. Через 48 часов после операции снижение концентраций по сравнению с исходными показателями наблюдали у 12 оперированных пациентов: в 4-х случаях снижение было в 10 и более раз; у 10 больных наблюдали снижение с повышенных исходных уровней; у 2-х - отмечено снижение с исходных концентраций, соответствующих верхней границе нормы. Из 12 больных с повышенными концентрациями TNFa в крови до операции снижение содержания цитокина до нормального уровня наблюдается у половины обследуемых, в остальных случаях его содержание оставалось выше верхней границы нормы. У 7 оперированных отмечено повышение содержания цитокина в 6-20 раз, из которых в 6 случаях исходные концентрации его были нормальными. Иными словами, при повышенных исходных концентрациях TNFa до операции, через 48 часов после оперативного вмешательства наблюдается преимущественное снижение содержания цитокина, при нормальном уровне TNFa до операции регистрируется его повышение. Несмотря на неравнозначную динамику изменения содержания изучаемого цитокина в ранние сроки после операции, повышенные его уровни и в этот период преобладают и регистрируются у 14 человек. Спустя 3 месяца после оперативного вмешательства, повышенные уровни содержания TNFa установле-
ны у 15 человек, в том числе у 10 больных превышение над уровнем нормы содержания цитокина было в 5-6 раз.
Итак, у большинства больных со стабильной стенокардией Ш-1У функционального класса содержание в сыворотке крови ТОТа повышено до операции, через 48 часов после операции аортокоронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения и 3 месяца спустя. Изменения содержания ТОТа в ранние сроки после операции, через 48 часов, зависят от исходного его уровня до операции: при повышенных исходных концентрациях наблюдается снижение; при нормальных уровнях -заметное повышение.
Резких колебаний в содержании sTNFaR-I и низких его концентраций (0,3-2,9 нг/мл пределы нормы) до операции не наблюдали; минимальный уровень составил 1450 пг/мл, максимальный - 3340 пг/мл, результатов ниже физиологического уровня не установлено. Незначительное увеличение содержания растворимого рецептора выявлено у 4-х человек, у двух из них в этот период были повышены уровни содержания TNFa. В ранние сроки после операции четко заметно повышение содержания sTNFaR-I: превышение физиологического предела наблюдали у 15 человек, в 3-х случаях регистрировали нарастание его уровня в физиологических пределах и только у 3-х оперированных содержание растворимого рецептора незначительно снижалось. Через 3 месяца содержание растворимого рецептора снижается по сравнению с ранним периодом после операции у 15 человек, но у 3-х больных концентрации его остаются выше физиологического уровня.
Итак, через 48 часов после операции аортокоронарного шунтирования резко увеличивается содержание в периферической крови sTNFaR-I; в редких случаях повышенные концентрации его сохраняются до 3-х месяцев после операции.
Разнонаправленность изменений содержания цитокина в динамике наблюдения делают нецелесообразным представления статистической совокупности для оценки математического ожидания вариантом среднего значения. В этой ситуации центр распределения оценивали медианой, которая делит совокупность на две равные части: больше и меньше (табл.1).
Концентрация sTNFaR-I через 48 часов после операции достоверно повышается, через 3 месяца их содержание не отличается от исходного уровня.
Выявлена положительная корреляция между предоперационным уровнем ТОТа и уровнем эТОТаН-1 через 48 часов после АКШ (0,47, р=0,033). Обнаружена статистически значимая корреляция между уровнем sTNFaR-I через 48 часов после операции и временем аноксии миокарда (0,45, р=0,046), а также линейная корреляция между уровнем ТОТа
Табл.1. ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЕЙ TNFa И sTNFaR-l В СЫВОРОТКЕ ПОСЛЕ ОПЕРАЦИИ АКШ
Показатель До операции После операции
Через 48 час. Через 3 мес.
TNF-a (пг/мл) 115,4 (43,6-358,3) 75,7 (38,2-361,7) 245,6 (48,7-319,3)
sTNFaR-l (пг/мл) 2630 (2005 - 2905) 3245 (2073 - 4350) 2450 (2120-2620)***
Примечание: *** = Р<0,001 согласно Friedman test, сравнивая все состояния. Результаты представлены как медиана и в скобках квартили.
через 48 часов после АКШ и активностью МВ-фрак-ции КФК через 48 часов (г=0,48, р=0,026).
До операции ФВЛЖ составила 59,9+3,0%, через 3 месяца после операции - 61,0±1,4% (р=0,163). Выявлена значимая отрицательная корреляция между уровнем ТЫБа через 3 месяца после АКШ и ФВЛЖ, определенной в те же сроки, (-0,61, р=0,01). Исходный размер ЛП составил 3,7±0,1 см, через 3 месяца после операции этот показатель был 3,8±0,1 см (р=0,104). Найдена положительная корреляция между предоперационным уровнем ЮТа и размером ЛП (0,48, р=0,028), сходная корреляция определена спустя 3 месяца после операции АКШ между этими показателями (0,57, р=0,018). Статистически значимых корреляций между ТКТа и яТМРаЯ-I и другими эхокардиографическими параметрами не выявлено.
По изменению систолической функции ЛЖ через 3 месяца после операции АКШ больные разделились на 2 группы: у 9 пациентов ФВЛЖ снизилась в среднем на 7,9±2,2% (группа 1) и у 12 больных ФВЛЖ увеличилась в среднем на 5,8± ±1,4% (группа 2). До операции уровни Т№а в этих группах достоверных различий не имели (235,5± ±82,0 пг/мл и 230,1 ±93,8 пг/мл, соответственно). Через 48 часов после АКШ уровни ТОТа были достоверно выше в группе 1 по сравнению с группой 2 (297,3±63,2 пг/мл против 107,2±35,3 пг/мл, р=0,012). Эта тенденция сохранялась спустя 3 месяца после хирургического лечения (242,1 ±50,5 пг/мл в группе 1 и 152,0±41,2 пг/мл в группе 2, р=0,19). Отношение исходная ФВЛЖ/ФВЛЖ через 3 месяца после АКШ коррелировало с отношением исходный уровень зТЫРа11-1/ уровень эТКРаБ.-! через 48 часов после АКШ (0,44, р=0,044). Таким образом, изменения сывороточных уровней цитокина ТОТа и его эТОТаЯ-! ассоциированы с изменениями диастолической и систолической функции ЛЖ после операции АКШ.
Межсистемные отношения, динамика которых проявляется в изменчивости параметров активности того или иного процесса, является модифицируемой, меняющейся от реализации к реализации системой. Появление взаимосвязей в ранний пос-
леоперационный период между параметрами функционального состояния сердца и активности Т^а - зТОТаНЛ отражают, на наш взгляд, формирование более жесткой регуляции, ограничивающей интенсивность воспалительных реакций. Повышение силы, увеличение количества и разнообразия взаимосвязей, усложнение их структуры отражает, по существу, возрастание степени напряженности регуляции функциональной активности работы системы. И действительно, изменения содержания сывороточного цитокина ТЫРа и его растворимого рецептора ассоциированы с изменениями диастолической и систолической функциональной способности левого желудочка сердца. Возникновение разнонаправленных по знаку взаимосвязей содержания цитокина и его растворимого рецептора в разные периоды обследования и, в зависимости от изменения содержания ТОТа, отражают регуляцию биологической обратной связи.
Это согласуется с мнением о том, что продукция и активность главных воспалительных цитокинов ТОТа: 1Ь-1(3 и 1Ь-6 - жестко контролируемые явления [6,7]. Было показано, что антагонист рецептора 1Ь-1 (1Ь-1га), вТИРаИ. типа I и типа II, и з1Ь-6И [5,6,7] подавляют биологическую активность собственных лигандов. Показано также, что сами цитокины являются главными индукторами повышения активности их собственных растворимых рецепторов/ антагонистов [7,8].
Итак, у большинства больных со стабильной стенокардией Ш-1У функционального класса содержание в сыворотке крови ТОТа повышено до операции, через 48 часов после операции аортокоронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения и 3 месяца спустя. Изменения содержания ТОТа в ранние сроки после операции, через 48 часов, зависят от исходного его уровня до операции: при повышенных исходных концентрациях наблюдается снижение; при нормальных уровнях -заметное повышение.
Через 48 часов после операции аортокоронарного шунтирования резко увеличивается содержание в периферической крови 8ТЫРа11-1; в редких случаях повышенные концентрации его сохраняются до 3-х
месяцев после операции. Установлена взаимосвязь развития диастолической дисфункции левого желудочка сердца от повышенного содержания TNFa в сыворотке крови. Медленное восстановление сократительной способности миокарда левого желудочка после операции АКШ ассоциируется с повышенными уровнями содержания TNFa в крови.
Авторы выражают благодарность Сеньковой JI.B. за техничное исполнение иммунологических исследований.
Список литературы
1. Aggawal В., Puri R. Human cytokines: their role in disease and therapy // Cambridge, MA: Blackwell Science, 1995.
2. Barath P., Fishbein M.C., Cao J. et al. Detection and localization of TNF in human atheroma // Am. J. Cardiol. - 1990. - Vol.65. - P.297-302.
3. Bemelman M.H.A., van Tits L.J.H., Buurman W.A. Tumor necrosis factor: function, release and clearance // Critical Reviews in Immunology. - 1996. -Vol.16.-P.l-ll.
4. Borgers М., Thone F., Wonters L., Ausina J., Shiv-alkar B., Flameng W. Structural correlates of regional myocardial dysfunction in patients with critical coronary artery stenosis: chronic hibernation? // Cardio-vasc. Pathol. - 1993. - Vol. 2. - P.237-245.
5. Christman J.W., Holden E.P., Blackwell T.S. Strategies for blocking the systemic effects of cytokines in the sepsis syndrome // Crit. Care Med. - 1995.
- Vol.23. - P.955-963.
6. Dinarello C.A. Biological basis for Interleukin-1 in disease // Blood. - 1996. - Vol.87. - P.2095-2147.
7. Fernandez-Botran R., Chilton P.M., Ma Y. Soluble cytokine receptors: their roles in immunoregulation, disease, and therapy // Adv. Immunol.-1996. - Vol.63.
- P.269-336.
8. Fiotti N., Giansante C., Ponte E. et al. Atherosclerosis and inflammation. Pattern of cytokine regulation in patients with peripheral arterial disease // Atherosclerosis. - 1999. - Vol.145. - P.51-60.
9. Galli M., Marcassa C., Imparato A., Campini R., Orrego P.S., Giannuzzi ap. Effects of nitroglycerin by technetium-99m sestamibi tomoscintigraphy on resting regional myocardial hypoperfusion in stable patients with healed myocardial infarction // Am. J. Cardiol. -1994. - Vol.74. - P.843-848.
10. Hale K.K., Smith C.G., Baker S.L. Multifunctional regulation of the biological effects of TNF-a by the soluble type I and type II TNF receptors // Cytokine. - 1995. - Vol.7. - P.26-38.
11. Levine B., Kalman J., Mayer L. Elevated circulating levels of tumor necrosis factor in severe chronic heart failure // N Engl. J. Med. - 1990. - Vol.223. -P.236-241.
12. Maury C.P.J., Teppo A.M. Circulating tumor necrosis factor-(cachectin) in myocardial infarction // J. Int. Med. - 1989. - Vol.225. - P.333-336.
13. McKenney P.A., Apstein C.S., Mendes L.A. et al. Increased left ventricular diastolic chamberstiffness immediately after coronary artery bypass surgery // J Am Coll Cardiol. - 1994. - Vol. 24. - P. 1189 - 1194.
14. Montavi A. The interplay between primary and secondary cytokines. Cytokines involved in the regulation of monocyte recruitment // Drugs. - 1997. -Vol.97, Suppl.I. - P.15-23.
15. Opie L.H. Chronic stunning: a new switch in thought // Basic Res Cardiol. - 1995 - Vol.90. - P. 303-304.
16. Pannitteri G., Marino B., Campa P.P. et al. Interleukins 6 and 8 as mediators of acute phase response in acute myocardial infarction // Am. J. Cardiol. - 1997.
- Vol.80. - P.622-625.
17. Porsch-Oezcueruemez M., Kunz D., Kloer H., Luley С. Evolution of serum levels of solubilized adhesion molecules and cytokine receptors in coronary artery disease //J. Am. Coll. Cardiol. - 1999. - 34. -P.1995-2001.
18. Roivainen M., Viik-Kajander M., Palosuo T. et al. Infections, inflammation and the risk of coronary heart disease // Circulation. - 2000. - Vol.101. -P.252-257.
19. Tartaglia L.A., Goeddel D.V. Two TNF receptors // Immunol.Today. - 1992. - Vol.13. - P.151-153.
поступила в редакцию 15.03.2004 отправлена на доработку 02.04.2004 принята к печати 17.06.2004
