CC BY
29
УДК 612.42:616.998-036.1
Е.П. ТИХОНОВА, И.В. СЕРГЕЕВА, Н.И. КАМЗАЛАКОВА, Ю.С. ТИХОНОВА
Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1
Особенности метаболических процессов в лимфоцитах больных при вирусных инфекциях
Тихонова Елена Петровна — доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой инфекционных болезней и эпидемиологии с курсом ПО, тел. (8391) 246-93-75, e-mail: [email protected]
Сергеева Ирина Владимировна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры инфекционных болезней и эпидемиологии с курсом ПО, тел. (8391) 246-93-75, e-mail: [email protected]
Камзалакова Наталья Ивановна — доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой клинической иммунологии, тел. (8391) 246-93-75, e-mail: [email protected]
Тихонова Юлия Сергеевна — ассистент кафедры инфекционных болезней и эпидемиологии с курсом ПО, тел. (8391) 246-93-75, e-mail: [email protected]
В статье представлены результаты обследования 63 пациентов, страдающих вирусными инфекциями (грипп и ветряная оспа). Оценка характера и интенсивности метаболических процессов в лимфоцитах больных вирусными инфекциями по изменениям активности внутриклеточных ферментов показала, что в разгар заболевания отмечена интенсификация реакций гликолиза при значительном повышении функциональной нагрузки на клетки, происходит значительное снижение интенсивности реакций начального этапа цикла трикарбоновых кислот, что должно уменьшать энергетическую эффективность цикла, а также интенсивное поступление метаболитов на снабжение цикла трикарбоновых кислот субстратами с аминокислотного обмена, обеспечивая повышенный транспорт аминокислот в лимфоциты. Применение препаратов янтарной кислоты или ее солей дает дополнительное субстратное насыщение цикла трикарбоновых кислот, повышая энергоэффективность цикла и более высокие функциональные возможности лимфоцитов.
Ключевые слова: грипп, ветряная оспа, лимфоциты, метаболические процессы, активность внутриклеточных ферментов, субстрат.
Е.Р. TIKHONOVA, I.V. SERGEYEVA, N.I. KAMZALAK0VA, Yu.S. TIKHONOVA
Krasnoyarsk State Medical University named after Professor V.F. Voyno-Yasenetskiy, 1 Partizan Zheleznyak St., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022
Features of metabolic processes in lymphocytes in patients with viral infections
Tikhonova E.P. — D. Med. Sc., Professor, Head of the Department of Infectious Diseases and Epidemiology with a course of Postdegree Education, tel. (8391) 246-93-75, e-mail: [email protected]
Sergeyeva I.V. — Cand. Med. Sc., Associate Professor of the Department of Infectious Diseases and Epidemiology with a course of Postdegree Education, tel. (8391) 246-93-75, e-mail: [email protected]
Kamzalakova N.I. — D. Med. Sc., Professor, Head of the Department of Clinical Immunology, tel. (8391) 246-93-75, e-mail: [email protected] Tikhonova Yu.S. — Assistant Lecturer the Department of Infectious Diseases and Epidemiology with a course of Postdegree Education, tel. (8391) 246-93-75, e-mail: [email protected]
The article presents results of a survey of 63 patients with virus infections (flu and chicken pox). The assessment of character and intensity of metabolic processes in lymphocytes of patients with virus infections by the changes of intracellular enzymes activity showed that at the peak of disease the intensification of glycolysis reactions is noted, together with substantial increase of functional load on cells. There is a considerable decrease in intensity of reactions at the initial stage of a tricarbonic acid cycle that has to reduce power efficiency of the cycle, as well as intensive receipt of metabolites to supply the tricarbonic acid cycle with substrata from amino acid exchange, providing the raised transport of amino acids in lymphocytes. Application of preparations of amber acid or its salts gives additional substrate saturation of tricarbonic acid cycle, increasing energy efficiency of the cycle and functionality of lymphocytes.
Key words: flu, chicken pox, lymphocytes, metabolic processes, functional cellular overload, substrate.
_ИНФЕКЦИОННЫ Е Б ОЛЕ ЗНИ. АНТИМИКРОБНАЯ ТЕРАПИ Я
Развитие, течение и исход инфекционно-воспали-тельного заболевания зависит от состояния иммунной системы, ее ответа на внедрившийся микроорганизм. В результате развития этого ответа происходит распознавание возбудителя, его инактивация и элиминация из организма. В первую очередь с патогеном контактируют иммунокомпетентные клетки, функциональное состояние которых и обусловливает адекватность иммунного ответа; наиболее важная роль среди них принадлежит лимфоцитам. Проявление в полном объеме функциональных возможностей лимфоцитов в процессах формирования адекватного иммунного ответа, в том числе и противовирусного, определяется внутриклеточным метаболизмом, который обеспечивается соответствующим уровнем активности ферментов в клетках [1]. Доказано, что основные метаболические пути внутриклеточного обмена идентичны, однако преимущественность направленности субстратных потоков, скорость обработки субстратов, поступление метаболитов извне и потребность в них сугубо индивидуальны и могут быть различны и обусловлены как этиологическим фактором, так и непосредственным влиянием изменившихся на фоне заболевания нейрогуморальных воздействий организма, вызывающих перестройки в метаболических процессах [1, 2].
Цель исследования — оценка характера и интенсивности метаболических процессов в лимфоцитах больных гриппом и ветряной оспой средней степени тяжести по изменениям активности внутриклеточных ферментов.
Материалы и методы
Определялись энзиматические показатели лимфоцитов 32 больных с диагнозом «грипп, средней степени тяжести» и 31 больного с диагнозом «ветряная оспа, типичная, среднетяжелое течение», которые находились на стационарном лечении в инфекционном отделении БСМП им. Н.С. Карповича г. Красноярска. Возраст больных — от 18 до 40 лет. Генетический материал вирусов гриппа определен
в смывах из носоглотки методом ПЦР у 32 больных (100%). Диагноз ветряной оспы устанавливался клинико-эпидемиологически в условиях инфекционного отделения.
В качестве контрольных показателей использовались значения активности внутриклеточных ферментов лимфоцитов 37 практически здоровых лиц сопоставимого возраста, полученные нами ранее [1].
У всех больных в лимфоцитах, выделенных из венозной крови на градиенте плотности фиколл-ве-рографина [3], биолюминесцентным методом с использованием бактериальной люциферазы [3] проводилось определение активности внутриклеточных ферментов. Определялись следующие энзима-тические показатели важнейших ферментов цикла Кребса: активность НАД- и НАДФ-зависимой изоци-тратдегидрогеназ (НАДИЦДГ и НАДФИЦДГ), НАД- и НАДФ-зависимой глутаматдегидрогеназ (НАДгДг и НАДФГДГ), НАД- и НАДФ-зависимой малатдегидро-геназ (НАДМДГ и НАДФМДГ). Активность ферментов выражалась в мкЕ на 10000 лимфоцитов.
Полученные в результате исследований данные были обработаны методами статистического анализа, используемыми в биологии и медицине с применением пакета прикладных программ Statistica 6.0. В таблице представлены среднегрупповые показатели (М) и ошибка средней В связи с тем, что распределение показателей активности внутриклеточных ферментов отличалось от нормального, оценка достоверности различий проводилась с помощью ^критерия Манна — Уитни [4].
Результаты и обсуждение
Определявшиеся в исследовании энзиматические показатели свидетельствовали о значительных отличиях внутриклеточных метаболических реакций лимфоцитов больных с вирусными инфекциями (табл. 1). При этом обращало на себя внимание то, что достоверно изменялись показатели всех ферментов, а изменения были разной степени выраженности, но однонаправленными.
Для ферментов цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) и ассоциированных с ним реакций отмеча-
Таблица.
Активность метаболических ферментов в лимфоцитах (мкЕ/10000 клеток) пациентов с ветряной оспой в динамике заболевания (M±m)
Ферменты Контроль п=37 Грипп п = 32 Ветряная оспа п=31
НАДИЦДГ 1,95±0,25 0,15±0,03; Р,<0,001 0,47±0,01; Р2<0,001
НАДФИЦДГ 31,02±2,18 0,05±0,02; Р1<0,001 0,07±0,01; Р2<0,001
НАДГДГ 0,34±0,06 57,04±8,18; Р,<0,001 73,81±7,10; Р2<0,001
НАДФГДГ 0,11±0,02 1,51±0,35; Р,<0,001 1,10±0,16; Р2<0,001
НАДМДГ 21,62±1,67 75,56±22,75; Р1<0,001 85,94±12,03; Р2<0,001
НАДФМДГ 0,33±0,07 1,21±0,22; Р1<0,001 1,83±0,26; Р2<0,001
ГР 1,28±0,30 4,92±0,42; Р,<0,001 2,17±0,11; Р2<0,001
Примечание: P1<; P2< — достоверность различий с показателем соответствующего столбца таблицы
...........................................
лись по отношению к уровню контроля изменения. Показатели в лимфоцитах НАДИЦДГ и НАД-ФИЦДГ, функционирующих на начальных этапах цикла Кребса, у больных гриппом и ветряной оспой были ниже, чем у здоровых. Активность НАДИЦДГ у больных гриппом равен 0,15±0,03 при значении в контроле равном 1,95±0,25 (р<0,001), а у больных ветряной оспой — 0,47±0,01 (в контроле - 1,95±0,25; Р<0,001). Активность НАДФИЦДГ для больных гриппом составили соответственно 0,05±0,02 и 31,02±2,20 (р<0,001), а вот у больных с ветряной оспой — 0,07±0,01 (контрольный уровень — 31,02±2,18; Р<0,001). Первый из них имеет более высокую активность при вирусных инфекциях. Можно предположить, что эффективность ЦТК по наработке АТф на начальных этапах ниже возможностей цикла здоровых людей.
В качестве одного из путей повышения эффективности реакций цикла Кребса, можно расценить отмечаемую у этих групп больных активацию НАДГДГ и НАДФГДГ. Эти два фермента ЦТК, связывающие между собой метаболизм аминокислотного обмена и ЦТК — НАДГДГ и НАДФГДГ — были достоверно более активными у больных с вирусными инфекциями. Показатели НАДГДГ у больных гриппом и здоровых составили, соответственно, 57,04±8,18 и 0,34±0,06 (р<0,001), а фермента НАДФГДГ — 1,51±0,35 и 0,11±0,02 (р<0,001). У больных ветряной оспой показатель НАДГДГ определялся более чем в 20 раз выше контрольного (73,81±7,10 и 0,34±0,06 соответственно; Р<0,001), а НАДФГДГ в 10 раз превышала уровень контроля (1,10±0,16 и 0,11±0,02 соответственно; Р<0,001).
Метаболические реакции заключительного этапа ЦТК, катализируемые НАД- и НАДФ-малатдегидрогеназами, также определялись на более высоком уровне в лимфоцитах больных с вирусными инфекциями. Активность НАДМДГ у больных гриппом была равна 75,56±22,75 (в контрольной группе — 21,62±1,69; р<0,001), а НАДФМДГ — 1,21±0,22 (в контроле — 0,33±0,07; р<0,001). У больных ветряной оспой НАДМДГ определялась равной 85,94±12,03 (в контроле — 21,62±1,67; Р<0,001), а показатель активности у них НАДФМДГ равнялся 1,83±0,26 (в группе контроля — 0,33±0,07; Р<0,001).
Как и для большинства изученных нами ферментов, для ГР отмечена также более высокая активность в группе больных с вирусными инфекциями. У больных гриппом она определялась на уровне 4,92±0,42 при величине показателя здоровых, равной 1,28±0,30 (р<0,001). У больных ветряной оспой также был более активен, чем в лимфоцитах здоровых из группы контроля, — 2,17±0,11 по сравнению с 1,28±0,30 (Р<0,001).
ЦТК является основным источником энергопродукции лимфоцитов, по своей продуктивности превышающим возможности гликолиза в несколько раз. Поэтому при состояниях функционального напряжения, сопровождающего формирование иммунного ответа на возбудителя инфекции, адаптивно-приспособительные механизмы клеток направлены на то, чтобы в первую очередь максимально поддерживать именно его работу по выработке АТФ.
Особенности, выявленные при среднетяже-лом гриппе и ветряной оспе, это очень низкая
интенсивность реакций начальных этапов ЦТК, что уменьшает энергетическую эффективность цикла, отражающаяся показателями НАДИЦДГ и НАДФИЦДГ. Полученные энзиматические показатели отражают сниженное количество субстрата, передающегося на реакцию, катализируемую ферментом НАДИЦДГ, с заключительного этапа цикла. В еще большей степени уменьшено дополнительное субстратное обеспечение ЦТК из цито-золя, осуществляющееся под контролем НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназой. У больных вирусными инфекциями (гриппом и ветряной оспой) определяется способ дополнительного снабжения цТк субстратами, который заключается в очень интенсивном поступлении на него метаболитов с аминокислотного обмена и подтверждается весьма значительным повышением активности двух ферментов, осуществляющих перенос этих метаболитов — нАдгДг и НАДФГДГ. В работе данного механизма находит свое объяснение и активация фермента ГР, который обеспечивает повышенный транспорт аминокислот в лимфоциты. Результаты работы механизма дополнительного субстратного обеспечения ЦТК для повышения продукции энергетических эквивалентов находят свое отражение в том, что реакции заключительного этапа этого цикла становятся более интенсивными, что и подтверждается увеличением в несколько раз активности соответствующих ферментов НАДМДГ и НАДФМДГ.
Механизм повышения эффективности ЦТК при вирусных инфекциях за счет усиленного использования в нем субстратов аминокислотного обмена нельзя считать оптимальным, так как при его работе нерационально используются метаболиты, предназначенные не для энергопродукции в им-мунокомпетентных клетках, а для обеспечения в ней синтетических и пластических процессов, необходимых для реализации адекватного иммунного ответа. Поэтому, учитывая развитие осложнений как при ветряной оспе, так и при гриппе, представленные результаты исследования можно расценить, как теоретическое обоснование возможности применения метаболической иммуно-коррекции с целью создания оптимальных условий функционирования лимфоцитов и обеспечения полноценного иммунного ответа, предупреждения осложнений заболевания. Средствами, применяемыми с этой целью, могут быть, например, препараты, содержащие янтарную кислоту или ее соли: реамберин, мексидол, цитофлавин. Являясь метаболитом ЦТК, янтарная кислота способна непосредственно включаться в цикл на этапе, следующем за реакциями, связывающими его с аминокислотным обменом. В результате этого происходит дополнительное субстратное насыщение ЦТК, повышается энергоэффективность цикла, обеспечивающая более высокие функциональные возможности лимфоцитов, но в то же время отсутствует необходимость поступление на ЦТК метаболитов с обмена аминокислот, которые могут быть использованы клетками более рационально. Наличие общих тенденций в характере течения метаболических реакций позволяет объединить индивидов с вирусными инфекциями, в общем сравнимых по активности некоторых ферментов, но отличающихся друг от друга этиологическим фактором, особенностью клинического течения.
ИНФЕКЦИОННЫЫ Е Б ОЛЕ ЗНИ. АНТИМИКРОБНАЯ ТЕРАПИ
я
ЛИТЕРАТУРА
1. Булыгин Г.В., Камзалакова Н.И., Андрейчиков А.В. Метаболические основы регуляции иммунного ответа. — Новосибирск, СО РАМН, 1999. — 346 с.
2. Тихонова Е.П., Булыгин Г.В. Метаболические основы имму-нореактивности при парентеральных гепатитах В и С. — Новосибирск: Наука, 2003. — 148 с.
REFERENCES
1. Bulygin G.V., Kamzalakova N.I., Andreychikov A.V. Metabolicheskie osnovy regulyatsiiimmunnogo otveta [Metabolic bases of the regulation of the immune response]. Novosibirsk, SO RAMN, 1999. 346 p.
2. Tikhonova E.P., Bulygin G.V. Metabolicheskie osnovy immunoreaktivnosti pri parenteral'nykh gepatitakh V i S [Metabolic bases of immunoreactivity with parenteral hepatitis B and C]. Novosibirsk: Nauka, 2003. 148 p.
3. Савченко А.А., Сунцова Л.Н. Высокочувствительное определение активности дегидрогеназ в лимфоцитах периферической крови человека биолюминесцентным методом // Лабораторное дело. - 1989. - № 11. - С. 23-25.
4. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistica. — Москва: Медиасфера, 2002. — 312 с.
3. Savchenko A.A., Suntsova L.N. Highly sensitive determination of the activity of dehydrogenases in human peripheral blood lymphocytes bioluminescent method. Laboratornoe delo, 1989, no. 11, pp. 23-25 (in Russ.).
4. Rebrova O.Yu. Statisticheskiy analiz meditsinskikh dannykh. Primenenie paketa prikladnykh programm Statistica [Statistical analysis of medical data. Application software package Statistica]. Moscow: Mediasfera, 2002. 312 p.
УВАЖАЕМЫЕ АВТОРЫ!
Перед тем как отправить статью в редакцию журнала «Практическая медицина», проверьте:
■ Направляете ли Вы отсканированное рекомендательное письмо учреждения, заверенное ответственным лицом (проректор, зав. кафедрой, научный руководитель), отсканированный лицензионный договор.
■ Резюме не менее 6-8 строк на русском и английском языках должно отражать, что сделано и полученные результаты, но не актуальность проблемы.
■ Рисунки должны быть черно-белыми, цифры и текст на рисунках не менее 12-го кегля, в таблицах не должны дублироваться данные, приводимые в тексте статьи. Число таблиц не должно превышать пяти, таблицы должны содержать не более 5-6 столбцов.
■ Цитирование литературных источников в статье и оформление списка литературы должно соответствовать требованиям редакции: список литературы составляется в порядке цитирования источников, но не по алфавиту.
Журнал «Практическая медицина» включен Президиумом ВАк в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук.
