CC BY
77
МЕДИЦИНСКИЙ ВЕСТНИК СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
2016. Т. 11. № 3
medical news of north caucasus
2016. Vоl. 11. Iss. 3
© К. В. Ломоносова, 2016
УДК 599.323.4:616.831.45
DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2016.11083
ISSN 2073-8137
МЕЛАТОНИН И РЕВМАТОИДНЫЙ АРТРИТ:
РОЛЬ ЭКЗОГЕННОГО ГОРМОНА И ЭПИФИЗЭКТОМИИ
К. В. Ломоносова
Ставропольский государственный медицинский университет, Россия
MELATONIN AND RHEUMATOID ARTHRITIS:
THE ROLE OF EXOGENOUS HORMONE AND PINEALECTOMY
Lomonosova K. V.
Stavropol State Medical University, Russia
У крыс с адъювантным артритом наблюдались гематологические нарушения и расстройства в поведенческой сфере. Экзогенный мелатонин устранял подобные сдвиги, в то время как эпифизэктомия приводила к более тяжелому течению экспериментального ревматоидного артрита.
Ключевые слова: артрит, мелатонин, эпифизэктомия
Hematological disturbances and behavioral disorders were observed in rats with adjuvant arthritis. Exogenous melatonin eliminated these changes, while epiphysectomy caused more severe course of experimental rheumatoid arthritis.
Key words: arthritis, melatonin, epiphysectomy
Ревматоидный артрит (РА) является хроническим заболеванием соединительной ткани, основной мишенью которого являются периферические суставы. Лечение таких пациентов, как правило, проводится препаратами базисной терапии и средствами «скорой помощи» - мето-трексатом, нестероидными противовоспалительными препаратами и глюкокортикоидами. Однако этих средств не всегда бывает достаточно, что диктует необходимость поиска новых подходов к лечению данной патологии.
Эпифизарный гормон мелатонин (МТ) уже не одно десятилетие привлекает внимание ученых и успел зарекомендовать себя как универсальное терапевтическое средство при различных заболеваниях. Среди прочих свойств было обнаружено, что препарат обладает иммунотропной и противовоспалительной активностью [1]. В связи с этим представлялось интересным изучить его влияние на развитие и течение экспериментального артрита.
Материал и методы. Опыты были выполнены на беспородных белых крысах-самцах массой 150230 г, проведены согласно международным принципам Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей (Страсбург, 1986).
В первой серии экспериментов на 15 крысах изучалась роль экзогенного мелатонина на модели адъювантного артрита. Вторая серия была посвящена влиянию эпифизарного дефицита на поведенческие и гуморальные проявления артрита.
Для создания адъювантного артрита (АА) крысам субплантарно в заднюю лапку вводился 0,1 мл адъ-юванта Фрейнда ^егсеВ^ес1ппо1оду, США). Мико-бактерии в его составе при попадании в организм
вызывали аутоиммунное воспаление суставов. На этом фоне изучалось действие МТ в дозах 1 и 5 мг/кг (мелаксен фирмы «иЫр1пагт», США) на течение ревматоидного артрита и сопутствующие ему расстройства поведения. Для сравнения использовали животных, у которых применялся физиологический раствор в идентичных объемах. Препараты вводили с 15 по 28 сутки после введения адъюванта. Результаты оценивали в вечернее время на следующий день после окончания инъекций.
При моделировании эпифизарного дефицита выполнялась хирургическая эпифизэктомия (ЭЭ). Для этого у 11 животных трепанировали череп и через разрез в твердой мозговой оболочке пинцетом извлекали железу, целостность которой подтверждали макроскопически. Далее костный лоскут укладывали на место, рану ушивали. В качестве контроля служило такое же число крыс, у которых была сделана ложная операция в виде трепанации черепа без удаления эпифиза. Через 5 суток моделировался АА, последствия которого оценивались спустя 14 и 28 дней.
Для регистрации поведенческих расстройств использовали стандартные поведенческие тесты: «открытое поле» (ОП), приподнятый крестообразный лабиринт (ПКЛ), темно-светлая камера (ТСК). В ОП регистрировали горизонтальную двигательную активность (число пересеченных сегментов арены) и вертикальную двигательную активность (вертикальные стойки и обнюхивания отверстий). Показателем поисково-исследовательского поведения служили число стоек и свешиваний с края платформы ПКЛ, количество переходов между отсеками ТСК. Для изучения уровня тревожности в этих же тестах учитывали время, проведенное в открытом («опасном») рукаве и светлом отсеке.
оригинальные исследования
Экспериментальная медицина
ORiGiNAL RESEARCH
■ Experimental medicine
Для оценки выраженности воспалительного процесса и уровня иммунной реактивности изучались следующие гематологические показатели: число лейкоцитов (на гематологическом анализаторе Sys-тех ХТ-2000), С-реактивный белок (СРБ) (методом иммунотурбодиметрии на биохимическом модуле анализатора Cobas 6000 (12)), циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК) (путем иммунного турбо-диметрического анализа на спектрофотометре Im-munoChem-2100 HicroplateReader с помощью набора реагентов «ЦИК-ХЕМА») и ревматоидный фактор - РФ (методом двухстадийного иммуноферментного анализа с использованием того же спектрофотометра).
Полученные результаты обработаны посредством однофакторного дисперсионного анализа с помощью пакета программ BIOSTAT. Достоверными считались различия при р<0,05, в случае 0,05<р<0,10 изменения характеризовались как тенденция.
результаты и обсуждение. Здоровые животные в начале эксперимента обладали нормальным аппетитом, шерсть была чистая и гладкая, движения в суставах свободные. В поведенческих тестах наблюдались умеренная подвижность и низкий уровень тревожности. Показатели крови соответствовали обычным значениям.
Эффекты экзогенного мелатонина. В ответ на введение адъюванта спустя 4-5 дней на месте инъекции развивалась воспалительная реакция с отеком и гиперемией в области сустава, отмечалось ограничение объема движений. Конечность увеличивалась в диаметре, животные прихрамывали на больную лапку, падало потребление пищи и жидкости. В среднем масса тела сократилась на 10 %.
Крысы избегали посещения светлого отсека ТСК, редко осуществляли переходы между камерами. Сократилось время и число заходов в открытые рукава ПКЛ, снизилась вертикальная и горизонтальная двигательная активность в ОП. В крови регистрировался лейкоцитоз, подъем СРБ, показателей иммунной реактивности - ЦИК и РФ. Все это свидетельствует о возникновении системной воспалительной реакции и развитии поведенческих нарушений, которые можно расценивать как показатель роста тревожности. После инъекций физиологического раствора в течение 2 недель существенных изменений поведения и показателей крови зарегистрировано не было.
Длительное применение МТ в обеих дозах снижало поведенческие нарушения. Уменьшались локальные проявления воспалительного процесса. Движения в суставах становились более активными, крысы опирались на обе лапки. В тесте ОП достоверно увеличилось число пересеченных сегментов и вертикальная двигательная активность. В ПКЛ зарегистрировано снижение тревожности при введении меньшей дозы препарата.
Регулярные инъекции МТ приводили к сдвигам показателей крови. Причем выраженность эффекта в некоторой мере зависела от применяемой дозы. В меньшей дозе препарат достоверно ограничивал гематологические проявления воспалительного процесса по сравнению с физиологическим раствором. Установлено, что МТ в дозе 5 мг/кг значительнее снижал уровень СРБ и ЦИК, чем в дозе 1 мг/кг (табл. 1).
Эпифизэктомия. Поведенческие и гематологические показатели оценивались у животных обеих групп спустя 5 дней после операции. Характерно, что незначительные нарушения имели место и у ложноопе-рированных крыс, несмотря на сохранность железы. Вероятнее всего, это было связано с операционным стрессом и/или влиянием наркоза.
Таблица 1
Влияние мелатонина на некоторые гематологические показатели при адъювантном артрите
День исследования Физ. раствор МТ, 1 мг/кг МТ, 5 мг/кг
Лейкоциты, 109/л
Исходные данные 4,4±0,3 4,42±0,2 4,46±0,4
На 14 день АА 29,4±1,8 23,2±1,8 25,0±1,8
На 28 день АА 34,2±2,4 8,75±0,8+ 8,7±0,8+
С-реактивный белок, мг/л
Исходные данные 0,2±0,07 0,18±0,03 0,5±0,3
На 14 день АА 36,0±4,5 29,8±3,2 31,4±4,8
На 28 день АА 57,75±9,1 7,94±1,6+ 2,5±1,5+
Циркулирующие иммунные комплексы, ЕД
Исходные данные 28,0±6,4 41,6±9,2 51,0±8,4
На 14 день АА 76,7±11,7 85,8±6,1 106,8±13,0
На 28 день АА 126,8±33,8 45,2±9,0+ 24,2±10,72+
Ревматоидный фактор, МЕ/мл
Исходные данные 19,5±3,7 19,74±4,0 15,5±2,2
На 14 день АА 38,5±2,07 74,0±6,6 43,8±4,3
На 28 день АА 45,13±2,1 32,04±6,7+ 30,8±5,0+
Примечание: + - достоверные различия с группой животных, получавших физиологический раствор (однофактор-ный дисперсионный анализ, р<0,05).
У эпифизэктомированных животных на 5 сутки после операции наблюдались выраженные поведенческие сдвиги. Это проявлялось в достоверном снижении числа пересеченных сегментов и стоек в тесте ОП, уменьшении частоты посещений светлого отсека ТСК и времени пребывания в нем. В ПКЛ статистически значимо сократилось время пребывания в открытом рукаве, а также число стоек и свешиваний, что свидетельствует об усилении тревожности и снижении поисковой активности.
Поведенческим изменениям сопутствовали некоторые изменения со стороны иммунной системы (табл. 2). У животных, лишенных эпифиза, отмечался умеренный рост СРБ и числа лейкоцитов (в 2,5 раза).
В ответ на введение адъюванта появлялись местные признаки воспаления, поведенческие и гематологические сдвиги. На фоне ЭЭ артрит развивался и протекал с более серьезными проявлениями. У таких животных отмечался выраженный отек и скованность пораженного сустава. В поведенческих тестах двигательная активность была достоверно ниже, чем у ложнооперирован-ных крыс. Сократилось число пересеченных сегментов и стоек в ОП. Время в «опасном» рукаве ПКЛ уменьшилось с 14,6 до 9,5 секунд, а частота свешиваний сократилась вдвое. Снижались показатели в ТСК, однако по сравнению с ЛО группой достоверных различий не было.
У ЭЭ крыс наблюдались глубокие нарушения со стороны иммунной системы. Уровни лейкоцитов и СРБ были в 1,5-2 раза выше, чем в группе сравнения. Число иммунных комплексов и иммуноглобулинов свидетельствовало о чрезмерной продукции аутоантител и образовании иммунных комплексов.
МЕДИЦИНСКИЙ ВЕСТНИК СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
2016. Т. 11. № 3
MEDicAL NEws of NoRTH cAucAsus
2016. Vоl. 11. iss. 3
Таблица 2
Гематологические показатели при удалении эпифиза
Показатель Группа животных Исходные данные Через 5 суток после операции Через 14 суток после введения АФ Через 28 суток после введения АФ
СРБ ЭЭ 0,37±0,09 5,34±0,9 63,21±4,6 66,81±8,4*
ЛО 0,29±0,04 1,98±0,4 32,58±2,2 44,7±3,8
Лейкоциты, *109/л ЭЭ 4,61±0,2 11,5±1,4 45,2±2,4 42,1±1,8*
ЛО 4,52±0,6 8,9±1,6 31,3±1,8 31,6±1,9
ЦИК, ЕД ЭЭ 19,9±2,3 20,0±2,1 113,2±17,4 156,7±15,4*
ЛО 23,1±4,1 22,9±1,3 87,4±9,3 104,5±6,9
РФ, МЕ/мл ЭЭ 15,4±2,3 15,5±2,4 78,9±3,1 92,4±5,8*
ЛО 16,7±3,1 15,7±2,1 43,6±1,7 42,2±4,1
Примечание: * - достоверные различия с ложнооперированными животными (однофакторный дисперсионный анализ при р<0,05); ЭЭ - эпифизэктомия; ЛО - ложнооперированные животные; АФ - адъювант Фрэйнда.
Повторная оценка состояния животных спустя 2 недели показала дальнейшее прогрессирование двигательных расстройств у животных с ЭЭ. Наблюдался рост уровня аутоиммунной агрессии, судя по увеличению числа ЦИК и РФ. У ЛО крыс также отмечалось нарастание числа иммунных комплексов, но менее выраженное.
Полученные данные свидетельствуют том, что введение МТ извне влияет на поведенческие и гематологические нарушения, сопутствующие артриту. ЭЭ усугубляет его течение, что лишний раз подтверждает вклад эпифиза в течение воспалительного процесса и тревожных расстройств.
Данные об иммунотропных свойствах МТ были обобщены ранее [2]. Согласно представленному обзорному материалу, гормон оказывает преимущественно модулирующее воздействие на иммунную систему в зависимости от ее исходного состояния. Так, в условиях предшествующей гиперактивности проявлялись отчетливые иммунодепрессивные свойства, в то время как стимулирующий эффект выявлялся на фоне угнетенного иммунного ответа.
Влияние МТ на защитную систему организма реализуется различными путями. Рецепторы к гормону были обнаружены на CD4, CD8 Т-лимфоцитах и В-клетках [11]. По данным S. Y. Kumar c соавт., МТ модулировал пролиферацию лимфоцитов селезенки в связи с наличием мест специфического связывания на поверхности клеток. При этом его действие подавлялось при введении как селективных (4P-PDOT), так и неселективных (лузиндол) антагонистов МТ рецепторов [9]. Эпифизарный гормон оказывал тормозящее действие на пролиферацию фибробласто-подобных синовицитов, являющихся одним из ключевых звеньев в патогенезе РА [12]. Подобные факты говорят о способности МТ влиять на клеточное звено патогенеза заболевания.
Противовоспалительное действие МТ может объясняться наличием у него антиоксидантных свойств. Известно, что гормон способен служить «ловушкой» для свободных радикалов, снижая выраженность окислительного стресса, имеющего место при различных типах воспалительного процесса [7, 14].
В результате моделирования различных видов воспаления отмечается подъем уровня провоспали-тельных цитокинов, таких как фактор некроза опу-холи-альфа, ИЛ-1Ь, ИЛ-6, а также индуцибельной NO-синтазы и циклооксигеназы-2. МТ в довольно широком диапазоне доз (1 и 50 мг/кг) ограничивает образование медиаторов воспаления и сопутствующие проявления окислительного стресса[8, 15].
Иммунотропные свойства эпифизарного гормона также могут реализоваться путем довольно сложных взаимодействий между эпифизом и корой надпочечников. Так, эпифизэктомии у крыс сопутствует увеличение продукции кортикостероидов, концентрация которых нарастает при адъювантном артрите. Как показали наши предыдущие исследования, внутри-брюшинные инъекции МТ (5 мг/кг) достоверно ограничивали гиперпродукцию кортизола. Данные факты позволяют предположить, что эпифизарный гормон может играть важную роль в нормализации нарушенных при артрите эпифизарно-адренокортикальных связей [4].
Важную роль в патогенезе РА играют представители системы протеолиза - матриксные металло-протеиназы (ММП). В частности, ММП-3 и ММП-9 с максимальной активностью участвуют в разрушении структуры соединительной ткани и отвечают за аутоиммунное воспаление и эрозию суставов [6]. МТ способен ингибировать активность ММП-9, что, несомненно, свидетельствует в пользу целесообразности его применения при РА [13].
Оправданность рекомендаций МТ для клинического применения подтверждается тем, что у него имеются гипногенные и болеутоляющие свойства. В исследовании на больных РА было установлено, что МТ в дозе 3 мг/сут на ночь достоверно уменьшает продолжительность утренней скованности, интенсивность боли, количество и болезненность пораженных суставов. Его применение привело к улучшению качества сна; общее состояние улучшилось у 47,4-63,2 % пациентов [5]. Анальгетический эффект связан со способностью МТ стабилизировать психическое состояние, что приводит к повышению болевого порога. Мелатонин в довольно высокой дозе (50 мг/кг) оказывал хроностабилизи-рующее, антиноцицептивное и умеренное противовоспалительное действие у крыс с АА [10]. Немаловажный вклад в реализацию обезболивающего действия принадлежит опиодергическим и ГАМК-ергическим механизмам [3].
Заключение. Экзогенный мелатонин способен ограничивать гематологические и поведенческие проявления ревматоидного артрита, причем его эффект зависит от дозы и продолжительности введения. ЭЭ утяжеляет течение воспалительного процесса, что сопровождается более серьезными нарушениями поведения и показателей крови. Приведённые факты позволяют рассматривать МТ в качестве вещества, пригодного для коррекции нарушений у людей с ревматоидным артритом.
оригинальные исследования
Экспериментальная медицина
ORiGiNAL RESEARCH
щ Experimental medicine
Литература
1. Арушанян, Э. Б. Универсальные терапевтические возможности мелатонина / Э. Б. Арушанян // Клиническая медицина. - 2013. - № 2. - С. 4-8.
2. Арушанян, Э. Б. Иммунотропные свойства эпифи-зарного мелатонина / Э. Б. Арушанян, Э. В. Бейер // Экспериментальная и клиническая фармакология. -2002. - Т. 65, № 5. - С. 73-80.
3. Арушанян, Э. Б. Мелатонин: биология, фармакология, клиника / Э. Б. Арушанян, Э. В. Бейер. - Ставрополь, 2015. - 396 с.
4. Арушанян, Э. Б. Влияние мелатонина и диклофе-нака на эпифизарно-адренокортикальные отношения у крыс с экспериментальным ревматоидным артритом / Э. Б. Арушанян, С. С. Наумов, К. В. Ломоносова // Материалы IX международной научно-практической конференции «Achievement of high school - 2013». - София, 2013. - С. 60-61.
5. Каратеев, А. Е. Первый опыт применения мелатонина для коррекции нарушений сна у больных с ревматоидным артритом / А. Е. Каратеев, Д. Е. Каратеев, Е. Л. Лучихина, В. А. Насонова // Научно-практическая ревматология. - 2004. - № 4. - С. 73-76.
6. Турна, А. А. Матриксные металлопротеиназы в развитии деструктивных процессов при ревматоидном артрите / А. А. Турна // Научно-практическая ревматология. - 2010. - № 3. - С. 59-64.
7. Gitto, E. Oxidative stress of the newborn in the pre- and postnatal period and the clinical utility of melatonin / E. Gitto, S. Pellegrino, P. Gitto [et al.] // J. Pineal Res. -2009. - Vol. 46, № 2. - P. 128-139.
8. Jung, K. H. Melatonin downregulates nuclear erythroid 2-related factor 2 and nuclear factor-kappaB during prevention of oxidative liver injury in a dimethylnitrosamine
model / K. H. Jung, S. W. Hong, H. M. Zheng [et al.] // J. Pineal Res. - 2009. - Vol. 47, № 2. - P. 173-183.
9. Kumar, Y. S. Melatonin regulates splenocytes proliferation via IP3-dependent intracellular Ca2+ release in seasonally breeding bird, Perdiculaasiatica / S. Y. Kumar, C. Haldar, S. S. Kumar, D. Dash // J. Recept. Signal Transduct. Res. - 2014. - Vol. 34, № 4. - P. 233-240.
10. Laste, G. Melatonin treatment entrains the rest-activity circadian rhythm in rats with chronic inflammation / G. Laste, L. Vidor, I. C. de Macedo [et al.] // Chronobiol. Int. - 2013. - Vol. 30, № 9. - P. 1077-1088.
11. Lin, G. J. Modulation by Melatonin of the Pathogene-sis of Inflammatory Autoimmune Diseases / G.-J. Lin, S.-H. Huang, S.-J. Chen [et al.] - 2013. - Vol. 14, № 6. -P. 11742-11766.
12. Nah, S. S. Melatonin inhibits human fibroblast-like synoviocyte proliferation via extracellular signalregulated protein kinase/P21(CIP1)/P27(KIP1) pathways / S.-S. Nah, H.-J. Won, H. J. Park [et al.] // J. Pineal Res. - 2009. - Vol. 47, № 1. - P. 70-74.
13. Rudra, D. S. Melatonin inhibits matrix metalloprotei-nase-9 activity by binding to its active site / D. S. Rudra, U. Pal, N. C. Maiti [et al.] // J. I. Pineal Res. - 2013. -Vol. 53, № 4. - P. 398-405.
14. Shin, E.-J. Melatonin attenuates memory impairment induced by Klotho gene deficiency via interactive signaling between MT2 receptor, ERK, and Nrf2-related antioxidant potential / E.-J. Shin, Y. H. Chung, H.-L. T. Le [et al.] // Int. J. Neuropsychopharmacol. - 2015 - Vol. 18, № 6. -P. 1-14.
15. Veneroso, C. Melatonin reduces cardiac inflammatory injury induced by acute exercise / C. Veneroso, M. J. Tuñón, J. González-Gallego, P. S. Collado // J. Pineal. Res. - 2009. - Vol. 47, № 2. - P. 184-191.
References
1. Arushanjan Je. B. Klinicheskaja medicina. - Clinical medicine. 2013;2:4-8.
2. Arushanjan Je. B., Bejer Je. V. Jeksperimentalnaja i klinicheskaja farmakologija. - Experimental and clinical pharmacology. 2002;65(5):73-80.
3. Arushanjan Je. B. Melatonin: biologija, farmakologija, klinika. Stavropol: «Izd-voStGMU»; 2015. 396 p.
4. Arushanjan Je. B., Naumov S. S., Lomonosova K. V. Materialy IX mez hdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Achievement of high school - 2013». Sofija; 2013. P. 60-61.
5. Karateev A. E., Karateev D. E., Luchihina E. L., Nasonova V. A. Nauchno - prakticheskaja revmatologija. - Scientific-practical rheumatology. 2004;4:73-76.
6. Turna A. A. Nauchno-prakticheskaja revmatologija. -Scientific-practical rheumatology. 2010; 3: 59-64.
7. Gitto E., Pellegrino S., Gitto P., Barberi I., Reiter R. J. J. Pineal Res. 2009;46(2):28-139.
8. Jung K. H., Hong S. W., Zheng H. M., Lee D. H., Hong S. S. J. Pineal Res. 2009;47(2):173-183.
9. Kumar S. Y., Haldar C., Kumar S. S., DashD. J. Recept. Signal Transduct. Res. 2014;34(4):233-240.
10. Laste G., Vidor L., de Macedo I. C., Rozisky J. R., Me-deiros L., de Souza A., Meurer L., de Souza I. C. C., Torres I. L. S., Caumo W. Chronobiol. Int. 2013;30(9):1077-1088.
11. Lin G.-J., Huang S.-H., Chen S.-J., Wang C.-H., Chang D.-M., Sytwu H.-K. Int. J. Mol. Sci. 2013;14(6):11742-11766.
12. Nah S.-S., Won H.-J., Park H. J., Ha E., Chung J.-H., Cho H. Y., Baik H. H. J. Pineal Res. 2009;47(1):70-74.
13. Rudra D. S., Pal U., Maiti N. C., Reiter R. J., Swarnakar S. J. Pinea.lRes. 2013;53(4):398-405.
14. Shin E.-J., Chung Y. H., Le H.-L. T., Jeong J. H., Dang D.-K., Nam Y., Wie M. B., Nah S.-Y., Nabeshima Y.-I., Nabeshima T., Kim H.-C. Int. J. Neuropsychopharmacol. 2015;18(6):1-14.
15. Veneroso C., Tuñón M. J., González-Gallego J., Collado P. S. J. Pineal. Res. 2009;47(2):184-191.
Сведения об авторе
Ломоносова Ксения Владимировна, аспирант кафедры фармакологии; тел.: (8652)354881; e-mail: [email protected]
