CC BY
22
УДК 616.611-002-092
РОЛЬ ЭКСПРЕССИИ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ В РАЗВИТИИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПОЧЕЧНОЙ ТКАНИ У БОЛЬНЫХ IGA-НЕФРОПАТИЕЙ пожилого возраста
И.А.Ракитянская, Т.С.Рябова, АЛАрьев Городская больница Святого Великомученика Георгия, Россия Медицинская академия последипломного образования Росздрава кафедра геронтологии и гериатрии
THE ROLE OF EXPRESSION OF PROINFLAMMATORY CYTOKINES ON THE DEVELOPMENT OF MORPHOLOGICAL CHANGES IN RENAL TISSUE IN PATIENTS WITH IGA-NEPHROPATHY ELDERLY
I.A.Rakityanskaya, T.S.Ryabova, A.L.Ariev St.Petersburg Hospital of Holy Martyr George, Russia St.Petersburg Medical Academy of Postgraduate Studies, Russia
© И.А.Ракитянская, Т.С.Рябова, А.Л.Арьев, 2011 г.
В статье рассматривается роль провоспалительных цитокинов (IL-1, TNF-a, IL-6) в развитии морфологических изменений почечной ткани у больных IgA-нефропатией. Экспрессия цитокинов проанализирована в гломерулярной зоне и интерстициальном пространстве с учетом возраста — у больных старшей возрастной группы выявлено достоверное увеличение отложений IL-10, IL-6 и TNF-a в гломерулярной зоне по сравнению с интерстицием. Выявлено достоверное влияние IL-1, TNF-a, IL-6 на морфологические изменения не зависимо от возраста больного.
Ключевые слова: IgA-нефропатия, IL-1, TNF-a, IL-6, морфология.
The article examines the role of inflammatory cytokines (IL-1, TNF-a, IL-6) in the development of morphological changes in renal tissue in patients with IgA-nephropathy. Expression of the cytokines analyzed in the glomerular area and interstitial space, taking account of age — patients with older age groups showed a significant increase in deposits of IL-10, IL-6 and TNF-a in the glomerular zone compared with the interstitium. Significant effect of IL-1, TNF-a, IL-6 on the morphological changes regardless of the age of the patient.
Key words: IgA-nephropathy, IL-1, TNF-a, IL-6, the morphology.
Введение. Провоспалительные цитокины принимают активное участие в патогенетических механизмах развития IgA-нефропатии и влияют на функциональные и гистологические изменения ткани почки, регулируют иммунные и воспалительные реакции у больных этой формой гломерулонефрита [1]. При IgA-нефропатии пролиферация клеток, цитостатические эффекты и регулирование синтеза мезангиального матрикса зависят от синергических и антагонистических эффектов, производимых цитокинами [2]. Показано, что экспрессия цитокинов в почечной ткани обусловлена участием ^1 и ^2 клеток, которые участвуют в поляризации нефритогенных иммунных реакций при различных формах гломерулонефрита [3, 4].
Интерлейкин-1 (^-1) является провоспалитель-ным цитокином, который продуцируется активированными моноцитами/макрофагами в двух молекулярных формах — ^-1а и ^-10 и играет важную роль в патогенезе IgA-нефропатии. Показано, что ^-1 участвует в пролиферации мезангиальных клеток (МК) [5], продукции внеклеточного матрикса [6], в образовании полулуний, в эндотелиальной активации клеток, а также способствует внутрисосудистому свертыванию крови и адгезии лейкоцитов [7]. Показано, что у больных IgA-нефропатией ^-1 продуцируется ме-
стно в клубочке и экспрессируется в гломерулярных клетках [8].
Фактор некроза опухоли-а (TNF-а) является основным медиатором в патогенезе инфекционного воспаления и играет ведущую роль в иммунном ответе организма и тканевом гомеостазе [9]. TNF-a также является продуктом моноцитов, но может продуцироваться мезангиальными и гломерулярными эпителиальными клетками, участвует в дифференцировке различных типов клеток, включая мезангиальные клетки, вызывает продукцию ^-2, ^-6, ^-8 и коллагена МК, индуцирует синтез коллагена IV эпителиальными клетками [10]. Показано, что у больных с хроническим гломерулонефритом высокий уровень TNF-a в плазме и моче характеризует более тяжелое гистологическое повреждение ткани [11]. Также TNF-a стимулирует активацию ядерного фактора транскрипции с последующим увеличением синтеза эндотелина-1 в МК почек, может запускать клеточную смерть посредством апоптоза и некроза, а также способствовать дифференцировке макрофагов в ци-тотоксические клетки под влиянием интерферона^. Экспрессия TNF-a преобладает в зоне мезангия [12]. Показано, что индекс гистологической активности у больных IgA-нефропатией коррелирует с сыворото-
чным уровнем TNF-a [13]. Сходство между IL-1a и TNF-a с точки зрения их биологических свойств и способности вызывать повреждение клубочков в экспериментальных моделях нефропатии [14. 15] показывает, что системный TNF может повышать уровень нефритогенных IgA-содержащих иммунных комплексов, тем самым, усиливая гломерулярное повреждение при IgA-нефропатии.
Интерлейкин-6 (IL-6) также участвует в патогенетических механизмах развития морфологических изменений почечной ткани, регулируя иммунные и воспалительные реакции у больных IgA-нефропатией [1]. Продукцию IL-6 запускают активированные Toll-like рецепторы (TLR), которые после обнаружения инфекционного патогена в почечной ткани активируются, далее происходит передача сигнала внутрь клетки и заканчивается этот процесс экспрессией генов и индукцией различных цитокинов (IL-1, IL-6, IL-12), интерферона I типа (IFNa/P) и хемокинов [16-18]. IL-6 вызывает пролиферацию МК в естественных условиях [19]. МК способны продуцировать растворимые медиаторы, которые, работая как паракринные факторы, привлекают и активизируют воспалительные клетки (тромбоциты, моноциты-макрофаги, грануло-циты), стимулируют продукцию разных цитокинов, в частности IL-6, а также вызывают аутокринный эффект воздействия собственно на МК, то есть, развитие пролиферации клеток или продукции экстрацеллю-лярного матрикса (ECM). Нерастворимые компоненты ECM (коллаген III, IV; ламинин) влияют на реакцию МК на цитокины, в частности на IL-6. Этот эффект возникает при посредничестве изменения экспрессии рецепторов IL-6 на клетке в присутствии компонентов ЕСМ. “Cross-talk” между МК, IL-6, ECM
чечной ткани на морфологические изменения почки при IgA-нефропатии, развивающейся у лиц пожилого возраста (после 60 лет). Этот факт послужил основанием для проведения данного исследования.
Пациенты и методы. В исследование были включены 117 больных IgA-нефропатией в возрасте от 19 до 74 лет, средний возраст составил 36,37±1,56 лет. Женщин и мужчин было 29% и 71% соответственно. Диагноз был подтвержден при проведении световой и им-мунофлюоресцентной микроскопии биоптатов ткани почек, полученных путем прижизненной пункцион-ной биопсии. IgA-нефропатия при геморрагическом васкулите Шенлейна — Геноха в исследование не включалась. Кроме диагностической световой и им-мунофлюоресцентной микроскопии у всех больных определяли экспрессию TNF-a, IL-1 и IL-6 в клубочке и в интерстиции, используя моноклональные антитела (“R&D systems»). Использовали непрямой метод с мышиной сывороткой, меченой Fitc (“Dako”). Оценивали интенсивность свечения в баллах (0-3), характер и расположение цитокинов в клубочках и в ин-терстиции как иммуноглобулинов.
Длительность заболевания от первой клинической манифестации до проведения морфологического исследования и постановки диагноза составила 37,20±8,8 месяцев, то есть. около 3 лет. В ходе исследования больные были разделены на две возрастные группы: 1 группу составили 98 пациентов в возрасте до 59 лет включительно (средний возраст 36,92±1,96 года); 2 группу — 19 пациентов старше 60 лет (средний возраст 68,80±1,44 лет).
Статистическая обработка результатов проведена с использованием параметрических и непараметрических критериев с помощью программы STATISTICA 6.
Таблица 1
Экспрессия провоспалительных цитокинов в гломерулярной зоне и интерстициальном пространстве в разных возрастных группах больных ^А-нефропатией
Цитокины I группа II группа
клубочек(1) интерстиций (2) клубочек(3) интерстиций (4)
IL-la 0,91+0,24 1,91+0,17 1,75+0,31 2,12+0,29
Р(1-2)=0>04 Р(1-З)=0,03
TNF-p 0,52+0,02 1,37+0,42 0,98+0,04 1,83+0,23
Р(1-2)=0>04 Р(1-3)=0>04 Р(3-4)=0>04
IL-6 0,52+0,04 1,09+0,26 1,37+0,40 1,67+0,40
Р(1-3)=0>°1
и воспалительными клетками имеет большое значение в регуляции фенотипа МК и может играть важную роль в инициации и прогрессировании воспаления клубочков при ^А-нефропатии [20]. 1Ь-6 может участвовать в развитии аутоиммунного процесса в ткани, усиливать острое воспаление и способствовать его переходу в хроническое воспалительное состояние [21].
Эти данные указывают на то, что провоспалитель-ные цитокины участвуют в специфических процессах воспаления и иммунологического повреждения при ^А-нефропатия. Однако, в литературе нами не найдено данных о роли экспрессии этих цитокинов в по-
Групповые результаты представлены в виде средней ± стандартная ошибка средней ^±Standard Error). Критический уровень значимости различия показателей принимали равным 0,05.
Результаты. Результаты изучения экспрессии ци-токинов в гломерулярной зоне и интерстициальном пространстве у больных IgA-нефропатией в разных возрастных группах представлены в табл. 1.
Как видно из представленных данных, в разных возрастных группах отмечено достоверное увеличение экспрессии IL-1, TNF-a в интерстициальном пространстве по сравнению с гломерулярной зоной, а уро-
вень экспрессии IL-6 достоверно не различался в интерстициальном пространстве и гломерулярной зоне.
Далее были рассмотрены отложения цитокинов в гломерулярной зоне в разных возрастных группах больных с IgA-нефропатией. У больных старшей возрастной группы выявлено достоверное увеличение отложения IL-1, IL-6 и TNF-a в гломерулярной зоне. Показано, что для здоровых пожилых людей характерно увеличение продукции TNF-a в периферической крови. Сочетание иммуносупрессии, характерной для пожилого возраста, и поражения почечной ткани инфекционным патогеном сопровождается повышением синтеза этих цитокинов in situ в гломерулярной зоне, что подтверждено полученными результатами. Экспрессия провоспалительных цитокинов в интерстициальном пространстве не зависела от возраста больного.
Следующим этапом работы был корреляционный анализ влияния экспрессии цитокинов на морфологические изменения почечной ткани у больных с IgA-нефропатией. Среди морфологических изменений оценивали количество клубочков в стадии глобального склероза, выраженность сегментарного склероза клубочков, степень выраженности дистрофии эпителия канальцев, склеротические изменения стромы, выраженность пролиферации мезангиальных клеток, наличие фуксинофильных отложений в клубочке и степень гипертрофии артерий и артериол клубочка. В табл. 2 представлены результаты корреляционного анализа, полученные в 1 группе больных.
3. На выраженность пролиферации мезангиальных клеток влияет экспрессия ТМБ-а, как в зоне клубочка, так и в интерстиции.
4. На формирование фуксинофильных отложений в клубочке влияние оказывают экспрессия Т№-а и 1Ь-6 в клубочке. В интерстициальном пространстве на формирование фуксинофильных отложений влияет экспрессия 1Ь-1.
Данные, полученные у больных пожилого возраста (II группа) представлены в табл. 3.
С помощью корреляционного анализа в группе II показано:
1. На степень выраженности дистрофии эпителия канальцев оказывают влияние экспрессия !Ь-6 в клубочке.
2. Развитие склеротических изменений стромы зависит от отложений !Ь-1 в гломерулярной зоне.
3. На выраженность пролиферации мезангиальных клеток влияет экспрессия Т№-а в клубочке.
4. На формирование фуксинофильных отложений в клубочке оказывают влияние экспрессия Т№-а и !Ь-6 в клубочке.
Обсуждение. Старение организма человека сопровождается увеличением продукции провоспалитель-ных цитокинов макрофагами и фибробластами, что приводит к развитию большинства возрастных заболеваний, в основе патогенеза которых лежит иммуно-воспалительная реакция [22, 23]. Развивающийся на этом фоне дисбаланс продукции про- и противовос-
Таблица 2
Влияние экспрессии цитокинов на морфологические изменения почечной ткани (световая микроскопия)
больных IgA-нефропатией в I группе
Клубочек Интерстиций Морфологические изменения
IL-6 г=-0,667 р=0,035 IL-la г=-0,747 р=0,033 TNF-p т=0,442 р=0,002 TNF-p г=0,667, р=0,035, IL-6 т—0,350, р=0,035 IL-la г=-0,689 р=0,028 TNF-p г=0,798 р=0,003, т=0,370, р=0,011 IL-la, г=-0,868, р=0,002 Дистрофия канальцев Склеротические изменения стромы Пролиферация мезангиальных клеток Фуксинофильные отложения
Таблица 3
Влияние экспрессии цитокинов на морфологические изменения почечной ткани (световая микроскопия)
больных IgA-нефропатией во II группе
Клубочек Интерстиций Морфологические изменения
IL-6 г=-0,664, р=0,036 — Дистрофия канальцев
IL-la г=-0,642, р=0,026 — Склеротические изменения стромы
TNF-p т=0,410, р=0,001 — Пролиферация клеток мезангия
TNF-p г=0,674, р=0,001, IL-6 т=-0,320, р=0,025 — Фуксинофильные отложения
В результате корреляционного анализа в 1 группе показано, что:
1. На степень выраженности дистрофии эпителия канальцев оказывают влияние экспрессия 1Ь-1 в интерстиции и 1Ь-6 в клубочке.
2. Развитие склеротических изменений стромы зависит от отложений !Ь-1 в гломерулярной зоне.
палительных цитокинов играет роль в развитии снижения функций иммунной системы и смертности в пожилом возрасте [24].
В почечной ткани больных с IgA-нефропатией выявляется достаточное количество Т№-а, 1Ь-6 и 1Ь-1, а также клеток, экспрессирующих рецепторы к этим ци-токинам как в интерстиции и в перигломерулярной зо-
не, так и в области полулуний [25, 26]. Выявление повышенного содержания этих цитокинов в моче, при нормальном уровне в плазме, предполагает их локальную продукцию в почках, что способствует мезангиальной пролиферации и гломерулярному повреждению.
При проведении анализа экспрессии IL-1, IL-6 и TNF-a в биопсийной ткани больных IgA-нефропатией с учетом возрастных особенностей иммуномор-фологического повреждения почечной ткани выявлено повышение экспрессии цитокинов в гломерулярной зоне у больных старше 60 лет. Полученные данные согласуются с положением об увеличение продукции TNF-a в периферической крови у здоровых лиц пожилого возраста [1]. Сочетание иммуносупрессии, характерной для пожилого возраста и поражение почечной ткани, присутствующим в ней инфекционным патогеном, сопровождается повышением синтеза этих цитокинов in situ в гломерулярной зоне, что подтверждено полученными результатами. В проведенном исследовании у больных до 60 лет экспрессия IL-1 оказывала влияние на степень выраженности дистрофии эпителия канальцев и развитие склеротических изменений стромы, а также на формирование фуксино-фильных отложений в клубочке. После 60 лет экспрессия IL-1 оказывала влияние только на развитие склеротических изменений стромы. Экспрессия TNF-
a, как в зоне клубочка, так и в интерстиции оказывала влияние на выраженность пролиферации мезангиаль-ных клеток и на формирование фуксинофильных отложений в клубочке независимо от возраста больного. Экспрессия IL-6 в клубочке оказывала влияние на степень дистрофии эпителия канальцев и формирование фуксинофильных отложений в клубочке у больных до 60 лет. У пожилых больных влияния экспрессии IL-6 на морфологические изменения не выявлялись. Полученные нами данные подтверждают результаты ранее опубликованных работ по изучению взаимосвязи внутрипочечной экспрессии генов этих цито-кинов со степенью клеточной пролиферации, расширением мезангиального матрикса и тубулоинтерсти-циальными повреждениями [1]. Также показано, что степень экспансии мезангиального матрикса связана с экспрессией TNF-a в ткани [27]. Отношение IL-1 к IL-1ra (антагонист рецептора) играет важную роль в регуляции воспалительной реакции в ткани, то есть высокое мочевое отношение IL-1ra/IL-1 ассоциировано с хорошим прогнозом заболевания [28]. На гисто-патологические изменения почечной ткани у больных IgA-нефропатией оказывает влияние низкое или нормальное отношение IL-1ra/IL-1 (расширение мезан-гиального матрикса — k=1,4, р<0,05; интерстициальный фиброз — k=1,1, р<0,05; воспалительная лимфоидная инфильтрация в интерстиции — k= 1,1, р<0.05;гломерулярные поражения — k=2,4, р<0,05; интерстициальные поражения — k=3,2, р<0,05). А высокое отношение IL-1ra/IL-1 вызывает значительно менее выраженные изменения ткани [29]. По данным других исследователей IL-1 не коррелирует со степенью мезангиальной пролиферации у пациентов с IgA-нефропатией [8]. Ранее была показана корреляцион-
ная связь индекса гистологической активности почечной ткани с уровнем IL-6 в сыворотке крови (r=0,28; p<0,05), [13]. Наши результаты подтверждают эти данные, так как указывают на выраженную роль экспрессии IL-6 непосредственно в гломерулярной зоне на формирование фуксинофильных отложений в клубочке и развитие дистрофии эпителия канальцев. Однако этот механизм поражения ткани не зависит от возраста больного.
Заключение. Полученные результаты еще раз подчеркивают патогенетическую роль цитокиновой реакции, развивающейся в ткани почки и непосредственно значимость провоспалительных цитокинов в этих механизмах, что свидетельствует не столько о возрастных особенностях этого процесса, сколько об универсальности иммунологических механизмов патогенеза IgA-нефропатии в целом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Schena F.P, Gesualdo L, Grandaliano G, Montinaro V. Progression of renal damage in human glomerulonephri-tides: Is there sleight of hand in winning the game? // Kidney Int. — 1997. — Vol. 52. — P. 1439-1457.
2. Ballardie F.W., Gordon M.T., Sharpe P.T. et al. Intrarenal cytokine mRNA expression and location in normal and IgA nephropathy tissue: TGF, TGFp, IGF-1, IL-4 and IL-6 // Nephrol. Dial. Transplant. — 1994. — № 9. — P.1545-1552.
3. Holdsworth S.R., Kitching A.R., Tipping P.G. Th1 and Th2 T helper cell subsets affect patterns of injury and outcomes in glomerulonephritis // Kidney Int. — 1999. — № 55. — P. 1198-1216.
4. Yano N., Endoh M., Nomoto Y. et al. Phenotypic characterization of cytokine expression in patients with IgA nephropathy// J. Clin. Immunol. — 1997. — № 17. — P. 396-403.
5. Chen W.P, Chen A., Lin C.Y. In vitro effects of interleukins on human mesangial cells: implications for glomerulonephritis // J. Pathol. — 1995. — № 175. — P. 327-337.
6. Border W.A., Noble N.A. From serum sickness to cytokines // Lab. Invest. — 1993. — № 68. — P. 125-128.
7. Yoshioka K., Takemura T., Murakami K. et al. In situ expression of cytokines in IgA nephritis// Kidney Int. — 1993. — № 44. — P. 825-833.
8. Taniguchi Y, Yorioka N, Oda H., Yamakido M. Platelet-derived growth factor, interleukin (IL)-1p, IL-6R and tumor necrosis factor in IgA nephropathy. An immunohistochemical study // Nephron. — 1996. — № 74. — P. 652-660.
9. Dayer J.M., Burger D. Interleukin 1, tumor necrosis factor and their specific inhibitors// Eur. Cytokine Netw. — 1994. — № 5. — P. 563-571.
10. Feldmann M, Pusey C.D. Is there a role for TNF-alpha in anti-neutrophil cytoplasmic antibody-associated vasculitis? Lessons from other chronic inflammatory diseases// J Am. So.c Nephrol. — 2006. — № 17. — P. 1243-1252.
11. Sabry A., Sheashaa H., El-Husseini A. et al. Proinflammatory cytokines (TNF-alpha and IL-6) in Egyptian patients with SLE: its correlation with disease activity // Cytokine. — 2006. — № 35. — P. 148-153.
12. Myllymaki J.M., Honkanen T.T., Syrjanen J.T. et al. Severity of tubulointerstitial inflammation and prognosis in immunoglobulin A nephropathy // Kidney Int. — 2007. — № 71. — P. 343-344.
13. Rostoker G., Rymer J-C., Bagnard G. et al. Imbalances in serum proinflammatory cytokines and their soluble receptors: a putative role in the progression of idiopathic IgA nephropathy (IgAN) and Henoch-Scho..nlein purpura nephritis, and a potential target of immunoglobulin therapy? //Clin. Exp. Immunol. — 1998. — № 114. — P. 468-476.
14. Ortiz A., Gomez-Chiarri M, Alonso J. et al. The potential role of inflammatory and fibrogenic cytokines in the glomerular diseases// J. Lipid Med. Cell Signalling. — 1994. — № 9. — P. 55-74.
15. DantalJ., Bigot E, Bogers W. et al. Effect of plasma protein absorption on protein excretion in kidney-trans-plant recipients with recurrent nephrotic syndrome// N. Engl. J. Med. — 1994. — № 330. — P. 7-14.
16. Hans-Joachim Anders, Bernhard Banas and Detlef Schlondorff. Signaling Danger: Toll-Like Receptors and their Potential Roles in Kidney Disease // J. Am. Soc. Nephrol. — 2004. — Vol. 15. — P. 854-867.
17. Kawai T., Akira S. TLR signaling // Semin. Immunol. — 2007. — Vol. 19. — P. 24-32.
18. O’Neill LA., Bowie A.G. The family of five: TIR-domain-containing adaptors in Toll-like receptor signaling // Nat. Rev Immunol. — 2007. — № 7. — P. 353-364.
19. Ruef C, Budde K., Lacy J. et al. Interleukin 6 is an autocrine growth factor for mesangial cells // Kidney Int. — 1990. — Vol. 38. № 2. — P. 249-257.
20. Sterzel R.B., Schulze-Lohoff E., Marx M. Cytokines and mesangial cells // Kidney Int. — 1993. — Vol. 39. — P. 26-31.
21. Fonseca J.E., Santos M.J., Canhao H., Choy E. Interleukin-6 as a key player in systemic inflammation and joint destruction // Autoimmun Rev. — 2009. — Vol. 8. — № 7. — P. 538-542.
22. De Martinis M., Franceschi C., Monti D., Ginaldi L. Inflamm-ageing and lifelong antigenic load as major determinants of ageing rate and longevity // FEBS Lett. — 2005. — Vol. 579. — P. 2035-2039.
23. Licastro F., Candore G., Lio D et al. Innate immunity and inflammation in ageing: a key for understanding age-related diseases // Immun. Ageing. — 2005. — Vol. 2. — P. 8.
24. van den Biggelaar A.H., Huizinga T.W., de Craen A.J. et al. Impaired innate immunity predicts frailty in old age. The Leiden 85-plus study // Exp. Gerontol. — 2004. — Vol. 39. — P. 1407-1414.
25. Leonard M., Ryan M.P., Watson A.J. et al. Role of MAP kinase pathways in mediating IL-6 production in human primary mesangial and proximal tubular cells // Kidney Int. — 1999. — Vol. 56. — № 4. — P. 1366-1377.
26. Buraczynska M., Jozwiak L., Ksiazek P. et al. Interleukin-6 gene polymorphism and faster progression to end-stage renal failure in chronic glomerulonephritis // Transl. Res. — 2007. — Vol. 150. — №2. -P. 101-105.
27. Chun Soo Lim, Shouhuan Zheng, Yon Su Kim et al. Th1/Th2 predominance and proinflammatory cytokines determine the clinico-pathological severity of IgA nephropathy// Nephrol. Dial. Transplant. — 2001. — № 16. — P. 269-275.
28. Smith K. D., S. V. Lipchock, Tyler D. Ames. et al. Structural basis of ligand binding by a c-di-GMP riboswitch // Nat. Struct. Mol. Biol. — 2009. — Vol.
16. — № 12. — P. 1218-1223.
29. V. Rauta, A.-M. Teppo T. Tornroth et al. Lower urinary-interleukin-1 receptor-antagonist excretion in IgA nephropathy than in Henoch-Scho..nlein nephritis // Nephrol Dial Transplant. — 2003. — № 18. — P. 1785-1791.
