CC BY
178
56 ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
'4 (80) июль 2014 г. / том 1
УДК 616.72-002.77:616.9:616.34
М.А. КУНСТ1, С.П. ЯКУПОВА1, О.Д. ЗИНКЕВИЧ2, Р.З. АБДРАКИПОВ3, М.А. АФАНАСЬЕВА3, Е.В. СУХОРУКОВА3
1Казанский государственный медицинский университет, 420012, г. Казань ул. Бутлерова, д. 49 2Казанская государственная медицинская академия, 420012, г. Казань ул. Бутлерова, д. 36 Республиканская клиническая больница МЗ РТ, 420064, г. Казань, Оренбургский тракт, д. 138
Роль микробной инфекции и проницаемости кишечника в патогенезе ревматоидного артрита
Кунст Михаил Александрович — аспирант кафедры госпитальной терапии, тел. (843) 298-37-70, e-mail: kunstma@mail.ru1 Якупова Светлана Петровна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры госпитальной терапии, тел. +7-917-869-30-18, e-mail: jakupova@kgmu.kcn.ru1
Зинкевич Олег Данилович — кандидат биологических наук, и.о. заведующего центральной научно-исследовательской лабораторией, тел. +7-927-407-64-54, e-mail: zinkevich-oleg@mail.ru2
Абдракипов Рифкат Зявдатович — заведующий ревматологическим отделением, тел. +7-965-607-97-70, e-mail: hosptherapy@mail.ru3 Афанасьева Марианна Анатольевна — врач ревматологического отделения, тел. +7-917-273-12-94, e-mail: afmaria2108@mail.ru3 Сухорукова Елена Васильевна — врач ревматологического отделения, тел. (843) 237-34-98, e-mail: s-elena1407@mail.ru3
Для целого ряда ревматических заболеваний показана пусковая роль микробной инфекции. Имеются данные о роли при ревматоидном артрите (РА) бессимптомной инфекции мочевыводящих путей, вызванной Proteus, а при анкилозирующем спондилоартрите и болезни Крона — субклинических инфекций кишечника, вызванных Klebsiella. Молекулярная мимикрия рассматривается как основной механизм, который приводит к развитию этих заболеваний.
Ключевые слова: ревматоидный артрит, кишечная проницаемость, бактериальная мимикрия.
М.А. KUNST1, S.P. YAKUPOVA1, O.D. ZINKEVICH2, R.Z. ABDRAKIPOV3, М.А. AFANASYEVA3, E.V. SUKH0RUK0VA3
1Kazan State Medical University, 49 Butlerov St., Kazan, Russian Federation, 420012
2Kazan State Medical Academy, 36 Butlerov St., Kazan, Russian Federation, 420012
3Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan, 138 Orenburgskiy Trakt,
Kazan, Russian Federation, 420064
The role of microbial infection and intestinal permeability in rheumatoid arthritis pathogenesis
Kunst MA — postgraduate student of Hospital Therapy Department, tel. (843) 298-37-70, kunstma@mail.ru1 Yakupova S.P. — Cand. Med. Sc., Associate Professor of the Department of Hospital Therapy, tel. +7-917-869-30-18, e-mail: jakupova@kgmu.kcn.ru1
Zinkevich O.D. — PhD (Biology), Deputy Head of the Central Research Laboratory, tel. +7-927-407-64-54, e-mail: zinkevich-oleg@mail.ru2 Abdrakipov R.Z. — Head of the Rheumatology Department, tel. +7-965-607-97-70 e-mail: hosptherapy@mail.ru3 Afanasieva M.A. — doctor of Rheumatology Department, tel. +7-917-273-12-94, e-mail: afmaria2108@mail.ru3 Sukhorukova E.V. — doctor of Rheumatology Department, tel. (843) 237-34-98, e-mail: s-elena1407@mail.ru3
It is known that microbial infection plays a trigger role in a number of rheumatic diseases. There are findings about the role of urinary tract asymptomatic infection caused by Proteus in RA development, aa well as the role of subclinical bowel infections caused by Klebsiella in ankylosing spondylitis and Crohn's disease. Molecular mimicry is considered the basic mechanism of these diseases development.
Key words: rheumatoid arthritis, intestinal permeability, bacterial mimicry.
'4 (80) июль 2014 г. / том 1
ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА ^ 57
Ревматоидный артрит (РА) — гетерогенное заболевание, в основе патогенеза которого лежит сложное плохо изученное сочетание генетически детерминированных и приобретенных дефектов нормальных регуляторных механизмов, ограничивающих патологическую активацию иммунной системы в ответ на потенциально патогенные и нередко физиологические стимулы. Частота РА среди взрослого населения, как в России, так и во всем мире, составляет в среднем 0,6-1,3% (у женщин 65 лет — около 5%). Соотношение женщин к мужчинам 2-3 : 1. Страдают все возрастные группы, включая детей и лиц пожилого возраста. Пик начала заболеваемости — 30-55 лет. По официальной статистике, в России в 2012 г. было зарегистрировано более 281 000 больных РА [1].
Отличительной особенностью РА является про-грессирование суставных изменений с развитием стойкой деформации суставов и нарушение их функции. Течение заболевания отличается большой вариабельностью, у некоторых больных они протекает очень длительно, деформации развиваются медленно; у части больных прогрессирование происходит катастрофически быстро, приводя к стойкой инвалидности. В связи с этим выявление патогенетических механизмов, которые способствуют неблагоприятному течению и плохому ответу на терапию ревматоидного артрита, а также поиск новых биомаркеров РА, обладающих диагностической точностью и прогностичностью, — важная задача современной ревматологии [2].
По мнению некоторых ученых, в развитии аутоиммунных заболеваний фундаментальную роль, кроме генетических, имеют и экологические факторы в виде микробных инфекций. Для целого ряда ревматических заболеваний показана пусковая роль микробной инфекции: ревматизм, реактивный артрит. При ревматоидном артрите, анкилозирующем спон-дилоартрите и болезни Крона, как правило, не хватает такой явной ассоциации с микробной инфекцией. Но имеются данные о роли при РА бессимптомной инфекции мочевыводящих путей, вызванной Proteus; а при анкилозирующем спондилоартрите и болезни Крона — субклинических инфекций кишечника, вызванных Klebsiella.
Молекулярная мимикрия рассматривается как основной механизм, который приводит к развитию этих заболеваний. У генетически предрасположенных лиц причинный микроб может инициировать заболевание, с последующей выработкой антимикробных и перекрестных аутоантител, которые связываются с антигенами и повреждают ткани путем активации системы комплемента и выработки воспалительными клетками цитотоксических продуктов [3].
В настоящее время сформировалось представление о так называемой транслокации бактерий и их антигенов из кишечного просвета. Ее определяют как миграцию живых бактерий микроорганизмов в мезентериальные лимфоузлы и другие отдаленные от кишечника системы и органы. Однако в последние годы говорят о транслокации не только живых бактерий, но и отдельных молекул микроорганизмов, а также продуктов их жизнедеятельности.
Слой слизи в толстой кишке, приблизительно 800 мкм, состоит из внутреннего плотно присоединенного слоя приблизительно 100 мкм и внешнего, более рыхлого, — приблизительно 700 мкм. Таким образом, бактерии, проживающие в ободочной и толстой кишке, должны пересечь приблизительно 1000 бактериальных длин клетки толстой вязкой слизи, содержащей высокую концентрацию анти-
микробных пептидов, чтобы вступить в контакт с эпителиальной клеточной поверхностью.
Главный макромолекулярный компонент кишечной слизи — гликопротеин муцин, он на 70% состоит из углеводов, которые прежде всего ответственны за вязкие свойства муцина. Одна из ключевых функций муцина — сохранение высокой концентрации антимикробных молекул в среде близко к эпителию. Задержание поликатионных дефензинов в слизи усиливается электростатическим взаимодействием с полианионными молекулами муцина (сульфатиро-ванные и сиалированные олигосахариды муцина отрицательно заряжены) [4].
Межклеточная проницаемость связана с транспортом в месте между эпителиальными клетками, которые связаны межклеточными контактами: плотными контактами, промежуточными и десмосомами.
Плотные и промежуточные контакты связаны с цитоскелетом. Они очень динамичны, и их проницаемость может измениться в ответ и на внешние, и на внутриклеточные стимулы. В регуляцию функции этих контактов вовлечены многие сигнальные молекулы. Бактерии могут также транслоцироваться через кишечный эпителий, используя трансцелюлляр-ный путь и вовлекая эндоцитоз [5].
Кишечный эпителий действует как селективно проницаемый барьер, который дает проникать питательным веществам, электролитам и воде, и поддерживает эффективную защиту против токсинов, антигенов и флоры кишечника. Но ряд микроорганизмов могут изменять эту проницаемость.
Экспонирование Clostridium difficile к клеткам эу-кариот приводило к деполимеризации актина, появлению его растворимых фрагментов и увеличению межклеточной проницаемости. Это происходило благодаря действию токсинов А и В, которые вызывают гликозилирование белков, используя УДФ — глюкозу. Клостридии также могут напрямую разрушать белки плотных соединений.
Энтеропатогенная Escherichia coli имеет огромный биологический арсенал, в результате действия которого происходит разрушение клеточных барьеров, причем через фосфорилирование/дефосфорилиро-вание ключевых белков плотных контактов. Известно, что фосфорилирование окклудина поддерживает интактность комплекса белков плотных контактов и межклеточную барьерную функцию. Дефосфорили-рование приводит к его реорганизации.
Bacteroides fragilis, Vibrio cholera разрушают белки плотных контактов и увеличивают кишечную проницаемость цинк-зависимыми протеиназами, мишенями которых являются фибриноген, желатин, актин, а также экстраклеточный домен кадгерина. Экспонирование клеток с этими микроорганизмами в течение часа приводило к высвобождению 28 и 33 kDa фрагментов из интактной 120 kDa молекулы кадгерина.
Хеликобактер пилори также вызывает увеличение проницаемости, изменяя локализацию белков, связанных с плотными контактами эпителиальных клеток желудка. Часто встречаются оба пути проникновения микроорганизмов: у больных с язвенным колитом и заболеванием Крона повышенная проницаемость связана как с трансцитозом бактерий, так и с изменениями межклеточных контактов. Более того, существует механизм определенного синергизма между микроорганизмами. Так, было показано, что Campylobacter усиливает транслокацию неинва-зивных кишечных бактерий мышей в отсутствие измененной проницаемости кишечника. Этот процесс трансцеллюлярной транслокации может разрушить
58 ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
'4 (80) июль 2014 г. I том 1
плотные контакты энтероцитов, однако этот эффект обычно наблюдается после длительной инкубации (>24 ч.). Существующие же результаты указывают, что он быстро вызывает транслокацию неинвазив-ных E. coli через неповрежденный кишечный эпителий трансцеллюлярным путем (<4 ч.).
Ни один из этих элементов не является взаимно исключающим, и комбинация этих факторов, как и генетических, и экологических, может быть вовлечена в развитие кишечной проницаемости и последующих осложнений. Первична транслокация бактерий и антигенов или вторична по отношению к основному заболеванию, неизвестно, но в любом случае создается порочный круг.
Поэтому для клинической практики и лучшего понимания этиологии и патофизиологии болезни важны доступные методы, способные оценить целостность кишечного барьера.
Оценка целостности кишечного барьера всегда была большой проблемой для клиницистов. Стандартной методикой оценки кишечника является эндоскопия с биопсией. Конечно, для большинства заболеваний данная методика актуальна; однако она инвазивная, болезненная, дорогая и иногда требует анестезии. К тому же мы можем оценить гистологическое строение только биоптата, взятого с определенного места кишки [6].
На сегодняшний день существуют неинвазивные методики оценки проницаемости кишечника. Эти методы можно разделить на три группы: активные прямые, пассивные и косвенные. «Активная» оценка барьерной функции основана на гипотезе, что перо-рально введенные большие молекулы не могут пересечь кишечную стенку в норме. В случае снижения такие пробы пересекают кишечный барьер, появляются в кровообращении и могут быть обнаружены в моче после почечной экскреции.
В качестве активной оценки кишечной проницаемости используются моно, ди- и олигосахариды — это лактулоза как олигосахарид и маннитол или L-рамноза как моносахариды, а также полиэтилен-гликоли разной молекулярной массы (ПЭГ : 4000, 1500, 400), и радиоактивно меченные макромолекулы, такие как хром EDTA (51Cr-EDTA).
«Пассивное» исследование функции барьера основано на гипотезе, что внутрилюминальные компоненты кишечника транслоцируются в циркуляцию в случае снижения его барьерной функции. В качестве таких компонентов часто используют определение эндотоксина — липополисахарид (ЛПС) внешней мембраны грамотрицательных бактерий, а также измерение уровня продукта брожения — D-лактата.
К непрямым методом оценки транслокации бактериальных продуктов относится определение в сыворотке крови антител к корковой части ЛПС, которая консервативна у грамотрицательной микробиоты (EndoCAb) (IgG, IgM и IgA). Существует мнение, что антиэндотоксиновые антитела потребляются изобилием эндотоксина, но в более поздней стадии IgM EndoCAb увеличиваются, поскольку эндотоксин стимулирует синтез антител.
ЛИТЕРАТУРА
1. Балабанова Р.М. Ревматические заболевания у взрослого населения в федеральных округах России / Р.М. Балабанов, Ш.Ф. Эрдес. — 2014. — № 1. — С. 3-7.
2. Новиков А.А. Многопараметрический анализ биомаркеров в лабораторной диагностике раннего ревматоидного артрита / Е.Н. Александрова, А.Н. Герасимов, М.В. Черкасова, Д.Е. Каратеев, Е.Л. Лучихина, Е.Л. Насонов // Научно-практическая ревматология. — 2013. — № 2. — С. 111-117.
Одним из обещающих методов оценки повреждения энтероцитов является метод обнаружения в моче или плазме эндогенных белков энтероцитов. Среди них низкомолекулярные белки (i4-i5 Кд), связывающие жирные кислоты (FABP) и белок, связывающий желчные кислоты (I-BABP). Тканеспецифичным для кишечника является изоформа (I)-FABP. Он локализован в клетках на вершинах ворсинок, попадает в циркуляцию при деструкции и удаляется почками в единственном пассаже, приводя к расчетному периоду полураспада FABP ii минут. FABP — точный маркер острого повреждения клеток, и исследование концентрации в моче потенциально применимо для исследования повреждения энтероцита. Он циркулирует в низком количестве в кровотоке здоровых людей (2.0 ngImL или менее), и его уровень быстро повышается после эпизодов острой кишечной ишемии и воспаления.
Дефекты или увеличенная проницаемость барьера слизистой оболочки вызывают рекрутирование лейкоцитов в кишечную стенку. Поэтому в фекалиях могут быть обнаружены продукты активированных нейтрофилов, например, calprotectin — кальций и цинк-связывающий белковый гетеродимер с М.М.36 kDa. Он высвобождается в процессе активации или гибели клеток и может быть обнаружен в фекалиях при воспалении кишечника. Он обладает значительной устойчивостью к протеолитиче-ской деградации и стабилен в кале, сохраняется при комнатной температуре в течение, по крайней мере,семи дней.
Работы, в которых у больных изучали изменения «сахаридной» проницаемости, превалируют по числу, возможно, в связи со сравнительной простотой метода определения сахаров в моче. Обычным приемом является введение смеси двух сахаров, один из которых моносахарид (маннит, рамноза, ксилоза), беспрепятственно проходящий через так называемые водные поры мембраны эпителия, а второй — дисахарид (лактуллоза, целлобиоза) — этими порам исключается, а проходит за счет парацеллюлярной диффузии. Отношение экскреции с мочой дисахарида к моносахариду рассматривается как информативный показатель нарушения кишечной проницаемости и широко используется в клинической практике.
Таким образом, имеются предпосылки, что взаимоотношения между слизистой кишечника и коммен-сальной микробиотой могут иметь значение в патогенезе ревматоидного артрита. Поверхность кишечника — это эффективный барьер, который предотвращает вход болезнетворных микроорганизмов и антигенов. За прошлые десятилетия стало очевидно, что дисфункция кишечного барьера оказывает значительное влияние на здоровье человека.
На сегодняшний день имеются различные тесты на проницаемость кишечника, и, возможно, комбинация различных тестов могла бы предоставить клиницистам и ученым большую информативность о целостности кишечного барьера и влиянии его изменений на патогенез РА и особенности клинического течения заболевания.
3. Autoimmunity in Rheumatic Diseases Is Induced by Microbial Infections via Crossreactivity or Molecular Mimicry I Rashid T., Ebringer A. II Autoimmune Dis. — 20i3. — № i. — Р. 3-20.
4. Smith Intestinal Barrier Dysfunction in Inflammatory I McGuckin M.A., Eri R., Simms L.A. et al. II Bowel Diseases Inflamm. — 2009. — № i5.
5. Intestinal barrier function: molecular regulation and disease pathogenesis I Katherine R., Hogan S.P. II J Allergy Clin Immunol. — 2009. — № i. — Р. 3-20.
6. Clinical features and diagnosis of celiac disease I Dewar D., Ciclitira P.J. II Gastroenterology. — 2005. — № i28. — Р. i9-24.
