CC BY
104
Патофизиология сахарного диабета
О значении интерферона в патогенезе поздних осложнений сахарного диабета
Л.Д.Сидорова, И.А.Бондарь, А.Н.Евстропов, В.Е.Яворовская, A.A.Колокольцев
Кафедра внутренних болезней (зав. - акад. РАМН Л.Д. Сидорова) I лечебного факультета Новосибирской медицинской академии
Известно, что к цитокинам относятся ин-терфероны (ИФН) - группа биологически активных белков или гликопротеидов, синтезируемых клетками в процессе защитной реакции на чужеродную информацию: вирусную инфекцию, антигенное или митогенное воздействие. Известно около 20 ИФН, различающихся по структуре и биологическим свойствам и составляющих 3 вида (а, (3, у), объединенные в 2 типа (I - а и р, II - у) [4]. Способность ИФН вмешиваться в регуляцию синтеза нуклеиновых кислот и белков клеток обусловливает их противовирусный, антимикробный, анти-пролиферативный, противоопухолевый и иммуномодулирующий эффекты [3].
В норме все три типа ИФН синтезируются в определенной пропорциональной зависимости, и титры циркулирующего ИФН (смесь а. р. у) не превышают фоновых значений (< 4 ед./мл) [12]. Однако при некоторых аутоиммунных заболеваниях (ревматоидный артрит, СПИД, СКВ) высокий уровень ИФН в сыворотке и наличие патологических ИФН рассматриваются как факторы иммуноагрессии, ответственные за прогрессирование болезни.
Большой интерес представляют исследования о роли ИФН в патогенезе СД и его осложнений. Так, ИФН -у является универсальным индуктором экспрессии генов HLA II класса in vitro на р-клетках поджелудочной железы, приводящим к индукции каскада аутоиммунных реакций [10, 25, 27]. При аберрантной экспрессии генов HLA II класса на р-клетках последние приобретают свойства классических антиген-представляющих клеток, что в конечном итоге приводит к их иммунодеструкции [6].
Существует и другая гипотеза возникновения СД через активацию процессов ПОЛ и индукцию синтеза оксида азота, инициатором этих процессов являются ИФН-у, ИФН-а, ИЛ-р, ФНО [12, 17]. Свободные радикалы и, главным образом, оксид азота вызывают дисфункцию и деструкцию островковых клеток и развитие СД [18, 22].
Помимо данных, указывающих на роль ИФН-у в патогенезе ИЗСД, существуют доказательства участия и ИФН-а в возникновении заболевания [10, 11, 15, 17, 22]. В эксперименте показано, что экспрессия ИФН -а на р-клетках поджелудочной железы
вызывает их повреждение, а введение антител к ИФН-а способно предотвращать развитие СД [24]. Персистирующая вирусная инфекция может быть ответственной за синтез ИФН -а, который обнаруживается в большинстве островков Лангерганса у больных ИЗСД, в последующем в аутоиммунный процесс вовлекаются другие клетки. Даже малые дозы индуктора ИФН-а (полудана) вызывают повышение в сыворотке крови уровня ИФН-а и ускоряют развитие СД [23].
Культивирование островковых клеток поджелудочной железы человека в присутствии человеческого лейкоцитарного ИФН приводило к существенному снижению стимулированного глюкозой синтеза проинсулина по сравнению с контролем. Снижение синтеза проинсулина наблюдается также при инфицировании культивируемых р-клеток р-цитотроп-ными вирусами и обусловлено локально высокими концентрациями ИФН-а [21].
Подтверждением участия ИФН-а в патогенезе СД является ряд клинических наблюдений, когда терапия человеческим рекомбинантным ИФН-а больных хроническим гепатитом, лейкемией приводила к развитию ИЗСД 113-16, 19, 261. Человеческий рекомбинантный ИФН-а влияет на обмен липидов при СД, этот эффект обусловлен подавлением ИФН-а печеночной триглицеридлипазы [28]. Эти данные позволяют предположить, что ИФН могут играть роль в возникновении СД, его прогрессировании и, возможно, в появлении поздних осложнений.
Объем исследований и методы
Исследования проведены у 170 больных СД 1 типа, у 23 с обострением хронического пиелонефрита без диабета и у 59 здоровых лиц. Среди больных СД 1 типа было 92 женщины и 78 мужчин в возрасте от 15 до 50 лет (52,4% в возрасте до 30 лет и 47,6% - старше 30 лет). Впервые выявленный СД (до года) наблюдался у 29 (17%), давность СД от 1 года до 10 лет была у 45,3% пациентов и 37,6% страдали СД более 10 лет. У 125 больных диагностированы диабетические микроангиопатии различной локализации; у 66 - нейропатия, у 76 - гепатоз. Поражение других эндокринных желез отмечено у 30 больных, обострение
хронического пиелонефрита имели 45 человек с СД. Исследования ИФН проведены в динамике наблюдения при поступлении в стационар (период декомпенсации) и через 3-4 нед. (период субкомпенсации или компенсации) у 111 пациентов.
Содержание ИФН (смесь ИФН-а, р, у) в сыворотке крови определяли с помощью стандартного метода [7]: в качестве тест-системы использовали вирус везикулярного стоматита, штамм Indiana и перевиваемую линию клеток легкого эмбриона человека L-68, в качестве индикаторного вируса использовали вирус энцефаломиокардита мышей. С целью разделения интерферонов первого типа (кислотостабильного) и второго (кислотолабильного) pH образцов доводилась 1N соляной кислотой до 2.0 и выдерживалась в течение ночи. Перед титрованием pH доводилась 1N NaOH до значений 7,0-7,2. Высоким уровнем ИФН считали значения выше 8 вд/Жп.
Результаты и их обсуждение
Получены данные, свидетельствующие о выраженных изменениях системы интерферона у больных СД. Высокий уровень ИФН в сыворотке крови при 1 типе СД наблюдался у 58,1% больных в период декомпенсации заболевания и у 63,9% в период субкомпенсации и компенсации процесса. В контроле высокие значения ИФН встречались лишь в 15,6% случаев. Как известно, у здоровых лиц наблюдается снижение интенсивности образования ИФН с увеличением возраста, тогда как при 1 типе СД эта закономерность не выявлена (рис. 1). Чаще наблюдался высокий уровень ИФН сыворотки крови при большей продолжительности болезни: при длительности СД от 1 до 3 мес. высокий уровень ИФН обнаружен у 48,2% больных, тогда как при длительности СД более 10 лет - у 66,7% (рис. 2). Содержание ИФН не зависело от гликемии, наличия гепатоза.
Так как ИФН является одним из основных факторов противоинфекционной защиты, уровень ИФН анализировался в зависимости от частоты инфекционно-воспалительных заболеваний в анамнезе и наличия очагов инфекции. У 75 больных СД с частыми
х
Є
80
60
50
40
30
20
10
Декомпенсация
Компенсация
До 20 21-30 31-40 41 и более
Возраст
Рис. 1. Частота распределения высоких показателей ИФН сыворотки крови в зависимости от возраста больных СД 1 типа.
і 80 5
1 70
^ АО
у 50 Ї
340
I 30 г
Ф
I 20
к
I 10
Декомпенсация
Компенсация
До 1 года
1 -5 лет
6-1 0 лет
бол cl- 10 лет
Длительность заболевания
Рис. 2. Частота распределения высоких показателей ИФН сыворотки крови в зависимости от длительности заболевания.
инфекциями в анамнезе высокое содержание ИФН встречалось редко, что свидетельствует об истощении системы ИФН при острой инфекции и нарушениях метаболизма; у 60,6% больных СД и пиелонефритом уровень ИФН был выше уровня в контроле.
При сравнении значений ИФН у лиц с СД и пиелонефритом с аналогичными показателями у больных при обострении пиелонефрита без СД выявлены значительные отличия по частоте распределения нормальных и высоких показателей ИФН (хи-квадрат = 5,04, р<0,05). У больных пиелонефритом высокие значения встречались в 91,3% случаев, а при СД с острой инфекцией лишь в 60,6% (рис. 3). Следовательно, в период декомпенсации СД система ИФН адекватно не отвечает на инфекцию. Полученные данные позволили заключить, что при выраженных метаболических нарушениях острая или хроническая инфекция, частые инфекционно-воспалительные заболевания не являются причиной высокого уровня ИФН в сыворотке крови.
При анализе уровня ИФН сыворотки и зависимости от локализации, длительности ангиопатий и их прогрессирования обнаружено, что содержание ИФН выше нормы при микроангиопатиях встречается в 56,5%, без них - только в 23,1% случаях. Группы по частоте распределения показателей достоверно различались (хи-квадрат = 6,79, р<0.01).
Высокий уровень ИФН определялся у половины больных с давностью ретинопатии до года, его частота возрастала до 64% при быстром прогрессировании ретинопатии. Значимое различие между группами было у больных с наличием и отсутствием мик-роангиопатий конечностей (59,0% и 32,4%, хи-квадрат = 6,9, р<0,01).
Диабетическая нефропатия (ДН) сопровождалась высоким уровнем ИФН у 68% больных на стадии протеинурии (при появлении первых клинических симптомов нефропатии), но с увеличением давнос-
Рис. 3. Частота распределения уровня ИФН в сыворотке у больных СД с обострением пиелонефрита и пациентов, страдающих только пиелонефритом.
ти осложнения частота высоких показателей ИФН снизилась до 26,7%.
Таким образом, высокое содержание ИФН в сыворотке крови наблюдается на ранних этапах формирования микроангиопатий. Это позволяет сделать вывод, что ИФН в сочетании с другими факторами играет определенную роль в прогрессировании сосудистых осложнений при СД. Подобный взгляд на участие ИФН в патогенезе сосудистых проявлений аутоиммунных заболеваний подтверждается клиническими наблюдениями и экспериментальными работами [2, 9].
О возможности ИФН поражать мелкие сосуды и капилляры, способности утяжелять течение диабетической ретинопатии упоминается в некоторых исследованиях [20]: описана «интерферон-ассоциированная ретинопатия», возникшая у половины больных хроническим гепатитом С обычно через 3 мес. после начала лечения ИФН. При этой ретинопатии наблюдается возникновение геморрагий и зон ишемии на глазном дне. У большинства больных (без СД) «интерферон-ассоциированная ретинопатия» не проявлялась клинически и не требовала лечения после отмены ИФН. При наличии диабетической ретинопатии лечение ИФН приводило к прогрессированию поражения сосудов сетчатки. В эксперименте показано [8], что эндотелиальные клетки сосудов на чужеродную информацию вырабатывают различные фракции ИФН. Вероятно, высокий уровень ИФН, обнаруживемый в крови больных с аутоиммунными заболеваниями, продуцируется совместно лейкоцитами и эндотелиальными клетками в ответ на циркулирующие иммунные комплексы, персистирующую вирусную инфекцию, продукты гликирования и чужеродный белок (инсулин).
Исследование ИФН в динамике наблюдения у 111 больных показало, что его уровень достоверно изменялся в процессе лечения (р<0,001), у большинства больных наблюдалось увеличение его уровня. Повышение этого показателя сочеталось с прогрессированием СД, отмечено одновременное по-
вышение содержания ИЛ-1(3, СРВ, серомукоида и гаптоглобина сыворотки. *
Увеличение уровня ИФН вызывало изменение вида вводимого инсулина. Снижение в динамике уровня ИФН или отсутствие колебаний показателя при его нормальном уровне было при стабильном течении СД с медленным прогрессированием сосудистых осложнений и сопровождалось положительной клинической динамикой, быстрой компенсаций углеводного обмена. Эти данные позволяют считать, что высокий уровень ИФН сыворотки является фактором аутоагрессии, способствует развитию и прогрессированию сосудистых осложнений, а его изменение (снижение) сопровождается улучшением течения СД.
Для решения вопроса о том, какой тип ИФН играет патогенетическую роль в условиях хронической гипергликемии и гипоксии, было проведено исследование уровня ИФН сыворотки крови при обработке его кислотой. ИФН 1 и II типов различаются по своей устойчивости к кислоте (ИФН -а и (3-кис-лотоустойчивы, у - разрушается при рН=2,0). В 1975 г. была открыта кислотолабильная фракция ИФН-а (КЛ ИФН-а), которая часто обнаруживается у больных при СПИДе, вирусном гепатите и атоиммунных заболеваниях |5, 9]. Эта фракция выявлена у 50% больных СКВ, 54% больных РА, 60% больных склеродермией, в 80-100% случаев при СПИДе. В крови этих пациентов выявлен фактор, который взаимодействует с участками молекулы ИФН-а и переводит изначально кислотостабильный в кислотолабильный ИФН-а. Возможно, выраженность патологического процесса зависит от уровня продукции КЛ ИФН-а, а также может быть связана с синтезом других «патологических» ИФН или резким снижением выработки нормальных ИФН.
У здоровых лиц при обработке сыворотки кислотой во всех пробах мы не выявили КЛ ИФН-а. У больных 1 типом СД отмечена достоверно значимая корреляционная взаимосвязь уровня ИФН без обработки уровня ИФН с обработкой кислотой в различные периоды заболевания (г=0,55, р<0,001 в период декомпенсации и г=0,59, р<0,001 - после лечения). Это свидетельствовало о том, что высокий уровень ИФН сыворотки крови больных СД 1 типа в основном представлен кислотостабильной фракцией ИФН 1 типа.
Уровень КЛ ИФН-а у 14,8% больных СД 1 типа, наличие кислотолабильной фракции ИФН было свойственно больным с небольшой длительностью СД и быстрым появлением сосудистых осложнений, а также при сочетании СД с панкреатитом и поражением других эндокринных желез. Это позволило заключить, что агрессивность СД обусловлена активным аутоиммунным процессом, в развитии которого кислотолабильная фракция ИФН играет существенную роль (рис. 4).
1 999
Рис. 4. Клинические особенности течения ИЗСД и изменения противовирусной активности интерферона после обработки кислотой (рН=2).
СД длительный, с быстрым
прогрессированием
осложнений
29,5%
14,8%
Впервые выявленный СД с ангиопатиями и поражением других эндокринных желез
■ Повышение ИФН
■ Снижение ИФН ИФН без изменений
СД с медленным развитием осложнений
В 55,7% случаев ИФН сыворотки был представлен кислотостабильной фракцией ИФН 1 типа (ИФН не изменялся после обработки кислотой). Эта группа состояла из пациентов с впервые выявленным СД (23,5%), а у больных с длительным СД не было сосудистых осложнений или они развивались медленно.
У 29,5% пациентов содержание ИФН после обработки кислотой возрастало в 2-4 раза. Увеличение противовирусной активности сыворотки крови нельзя было связать с наличием ингибитора, так как у этих больных отсутствовала вирусная инфекция и колебания ИФН были очень значимыми. Вероятно, в сыворотке крови при СД 1 типа находится антивирусный фактор неинтерфероновой природы, который активируется после обработки при рН=2,0. Известно, что иммунокомпетентные клетки могут вырабатывать белковые факторы с противовирусной активностью. Подобный фактор был выделен Н.В.Грибковой и соавт. [1], он сохранял свою активность при кипячении и инкубации при pH 2,0-10,0, стимулировал синтез клеточных РНК и белков, обладал противовирусной активностью, но при тестировании в его составе не обнаружено ИФН-а и ФНО, что позволило отнести его к цитокинам неинтерфероновой природы. Возможно, и в нашем исследовании при СД у некоторых больных в крови появляется такой цитокин с противовирусной активностью. Присутствие в сыворотке крови антивирусного фактора «ИФН», повышающего свою активность после обработки кислотой, было характерно преимущественно для тяжелого, осложненного течения СД. Видимо, наличие такого антивирусного фактора в сыворотке крови свидетельствует о выраженных нарушениях синтеза ИФН клетками у больных СД.
У больных СД выявлены иные, чем у здоровых людей и больных пиелонефритом, взаимосвязи ИФН с иммунологическими и биохимическими па-
раметрами: высокое содержание ИФН отражало активность аутоиммунного воспаления и степень деструкции мембран клетки, что подтверждалось корреляцией уровня ИФН с уровнем ИЛ-1(3 (г=0,45, р<0,05), с показателями острофазовых белков сыворотки крови (с СРБ г=0,59, р<0,01, гаптоглобина г=0,47, р<0,05) и уровнем лизосомальных ферментов (с (З-галактозидазой г=0,33, р<0,05). Высокий уровень ИФН способствовал снижению общего количества Т-клеток, Т-супрессоров, 1§М (обратные достоверные корреляции) и появлению активированных клеток (С038+) (г=0,64, р<0,05).
Таким образом, наличие в сыворотке крови кислотолабильного ИФН антивирусного фактора, активность которого возрастает после обработки кислотой, как и высокого уровня ИФН, является неблагоприятным фактором, определяющим быстроту развития и тяжесть сосудистых осложнений при СД. Полученные данные заставляют пересмотреть показания к индукторам ИФН, а также назначению препаратов ИФН при СД.
Литература
1. Грибкова Н.В., Вотяков В.И., Горецкая И.С. и др. // Журн. Микробиологии. -
1992. - № 11-12.-С. 49-51.
2. Ершов Ф.И., Готовцева Е.П., Лаврухина Л.А. //Вопр. вирусол. - 1990. - № 6.
- С. 444-448.
3. Кетлинский С.А., Симбирце в A.C., Воробьев A.A. Эндогенные иммуномодуляторы. - Санкт-Петербург: Гиппократ, 1 992.
4. Кузнецов В.П. //Иммунология. - 1 987. - № 4. С. - С. 30-34.
5. Кузнецов В.П. // Вопр. вирусол. - 1991. - № 2. - С. 92-96.
6. Кузьменко А.П., Шорин Ю.П. // Пробл. эндокринол. - 1991. - № 1. - С. 5963.
7. Носик H.H., Ершов Ф.И. //Вопр. вирусол. - 1984. - № 5. - С. 599-603.
8. Щегловитова О.H., Кулиева А.М., Балабанова P.M. Современные аспекты применения интерферонов и других иммуномодуляторов. - М., 1990.
9. Щегловитова О.H., Орлова Т.Г. // Вопр. вирусол. - 1994. - № 3. - С. 102106.
10. Baldeon М.E., Chun Т., Caskins H.R. // Am. J. Physiol. - 1998/ - Vol. 225. - NI, Pt. 1. - P. 25-32.
1 1. Chaferoborii D., Hulltgren B., Stewart T.A. // J.Immunol. - 1 996/ - Vol. 157. - N 2.-P. 522-528.
1 2. Darvill M.I., Eizirik D.i.// Diabetologia/ - 1998. - Vol. 41. - N 9. - P. 1 1 01-1 1 08.
13. Fabris P., Betterle C., Greggio N.A. et.al. // J.Hepatol. - 1 998. - Vol. 28. - N 3. -P 51 4-51 7.
14. Gross U., Seifert E. // Z. Gastroenterol. - 1993/ Vol. 31/ - N 10. - P. 609-61 1.
1 5. Imogawa A., Itoh N., Hanafusa T. et al. // Diabetologia. - 1 996. - Vot 28. - N 3.
- P. 126-127.
1 6. Koivisto V.A. // Lanset. - 1 992. - Vol. 340. - N 340. - P. 1 236.
1 7. Lukic M.L., Stosic-Grujiiiide S., Shahin A. Dev. Immunol. - Vol. 6. - N 1-2. - P.
1 19-128.
1 8. Manc/rap-Pou/sen Т., Corbett J.A., McDaniel M.L., Nerup J. // Diabetologia. -
1993. - Vol. 36. - P. 470-473.
1 9. O/canoue Т., Sakamoto S., Yasui K., Takami S. et.al. // Nippon-Shokakibyo-
Gakkai-Zasshi. - 1994. - Vol. 91. - N 5.- P. 995-1002.
20. О/ило H., Hirota Т., Shiozaki Y., Injue K. et.al. // Nippon Rinsho. - 1994. - Vol. 52. - N 7. - P. 1919-1923.
2 1. Phodes C.L., Taylor K.W. // Diabetologia. - 1 984. - Vol. 27. - N 6. - P. 601-603.
22. Rabinovftch A. // Diabets Metabol. Rev. - 1998. - Vol. 14. - N 2. - P. 129-151.
23. Sobel D.O., Ewel C.H., Zwligs B., Abbasi V. et.al. // Diabetes. - 1994. - Vol. 43.
- N 4. - P. 518-522.
24. Sfev/art T.A., Haltgren ß., Huang X. et.al. // Science. - 1993. - Vol. 260. - P. 1942-1946.
25. Tfioma H.E., Parker JA., Schreiber R.D., KayT.W. // J.Clin. Invest. - 1998. - Vol. 102.-N6. -P. 1249-1257.
26. Waguri M., Hanafusa Т., Itoh N., Imagawa A. et.al. // Diabetes. Res. Clin. Pract.
- 1994. - Vol. 23. -NI.- 33-36.
27. Wright J.R., Lacy P.E., Unanue E.R., Hauptfeld V. // Diabetologia. - 1987. - Vol. 30.-P. 441.
28. Yamagishi S., Abe Т., Sawada T. // Am J. Gactroentrol / - Vol. 89, N 12. - P. 2280.
