CC BY
72
Роль цитокинов в развитии метаболических нарушений у больных с синдромом инсулинорезистентности
А.Г. Геннадиник, А.А. Нелаева
Эндокринологический диспансер (главный врач - проф., д.м.н. А.А. Нелаева), г. Тюмень ГОУ ВПО ТюмГМА Минздрава России (ректор - проф., д.м.н. Э.А. Кашуба)
Неоспоримым фактом является взаимосвязь иммунной и эндокринной системы. Хорошо известно, что курабельные болезни метаболизма вызывают обратимую иммунную дисфункцию [5].
Метаболические нарушения (дислипидемия, гипергликемия, гиперурикемия) вызывают окислительный стресс, гликирование белков, перекисное окисление липидов, активацию цитотоксических факторов, что влечет за собой функциональный парез иммунной системы и создает условия для персистирования патогена и хронического воспаления [1, 9]. Провоспалитель-ные факторы могут играть немаловажную роль в патогенетических механизмах развития атеросклероза (посредством эндотелиальной дисфункции, образования из макрофагов пенистых клеток, митогенного воздействия цитокинов на сосудистую стенку) и сахарного диабета 2 типа (путем снижения биологического действия инсулина и нарушения осцилляций р-клеток).
С учетом имеющихся данных возникла необходимость изучения показателей иммунологического статуса, а именно уровня цитокинов, характеризующих неспецифическую резистентность, клеточную и гуморальную системы иммунитета, у больных с метаболическим синдромом (МС).
Понимание закономерностей и связи иммунологических и эндокринных нарушений при МС необходимо для выбора правильного лечебного подхода, так как снижение скорости апоптоза островковых клеток поджелудочной железы может замедлить или отсрочить прогрессирование недостаточности функции р-клеток и развитие манифестной стадии сахарного диабета.
Цель и задачи исследования
1. Изучить особенности липидного, углеводного обмена у больных с МС.
2. Определить содержание цитокинов (TNF-a, №N-7, ^-4) и антител к кардиолипину (^ KL) у больных с МС.
3. Проанализировать особенности влияния провос-палительных и противовоспалительных цитокинов на характер течения МС.
4. Изучить характер влияния антител к кардиоли-пину на метаболические показатели у больных с инсу-линорезистентностью.
Материалы и методы исследования
В исследование были включены 45 человек с МС. Средний возраст обследованных 60,9±3,7 лет, из них 7 мужчин, 38 женщин. В качестве группы сравнения обследовались 30 здоровых человек без ожирения и отягощенной наследственности по диабету, из них 4 мужчин, 26 женщин; средний возраст — 59,5±4,5 лет.
Для оценки степени и характера ожирения определяли индекс массы тела (ИМТ) и индекс талия-бедро. Оценку артериальной гипертонии (АГ) осуществляли в соответствии с рекомендациями ВОЗ и Международного общества по изучению артериальной гипертонии (ВОЗ/МОАГ,1999). Определение инсулинорезистентности проводилось с помощью математической модели взаимодействия базальных показателей глюкозы и инсулина плазмы (индекс Саго). (Критериями инсулинорезистентности по исследованию ЭНЦ РАМН, Москва 1999-2002: индекс Саго — менее 0,33; гиперинсулинемия более 12,8 мкЕд/мл) [3].
Критериями МС (согласно определению ВОЗ, 1998) считалось наличие любого из нарушений углеводного обмена наряду с двумя или более дополнительными критериями. В данном исследовании критериями включения являлись — инсулинорезистент-ность, абдоминальное ожирение, ИМТ>30 кг/м2, АГ.
В исследование не включались больные с геморрагическим васкулитом, получавшие лечение антикоагулянтами или фибринолитиками, с новообразованиями, сердечной, почечной или печеночной недостаточностью, принимающие ГКС или иммунодепрессанты, с обострением очагов хронической инфекции.
Содержание глюкозы в плазме крови определяли глю-козооксидазным методом на глюкометре «Эксан-ГЭ».
Определение уровня гликированного гемоглобина (НЬА1с) проводилось методом аффинной хроматографии на анализаторе «КФК 2МП» (Россия).
Специальные методы исследования
1. Содержание общего холестерина (ХС) и триглицеридов (ТГ) в сыворотке определяли с помощью ферментных наборов фирмы <^а^ох» на автоанализаторе «СеПййЛет-600». ХС ЛПВП определяли после осаждения из сыворотки ЛПНП и ЛОНП фосфоровольфра-
47
ОЖИРЕНИЕ И МЕТАБОЛИЗМ 4'2006
48
ОЖИРЕНИЕ И МЕТАБОЛИЗМ 4'2006
матом магния, затем по формуле Friedwald вычисляли содержание ХС ЛПНП.
2. Иммунореактивный инсулин в плазме крови определялся методом «одношагового» сэндвичего иммуноферментного анализа с помощью набора реагентов фирмы «DSL» на стандартном иммунофер-ментном анализаторе.
3. Для определения TNF-a в сыворотке крови использовался метод твердофазного иммунофермент-ного анализа с применением набора реактивов фирмы «Cytimmune».
4. Определение интерферона-гамма (IFN-y) и интерлейкина-4 (IL-4) человека проводилось методом «сэндвич»-варианта твердофазного иммуноферментного анализа. Набор реактивов фирмы «Biosource».
5. Для определения антител к кардиолипину классов Ig G, Ig M, Ig A использовался иммунофермент-ный набор фирмы «Orgentec» с применением непрямого твердофазного иммуноферментного анализа и сорбции антител насыщением ячеек высокоочищен-ным человеческим р2-гликопротеином I.
Анализ данных проводился с помощью статистического пакета STATISTICA (версия 6). Данные представлены в виде средних арифметических значений и стандартной ошибки среднего (M±m). Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента. Для исследования зависимостей между переменными использовался коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Для всех проведенных анализов различия считались достоверными при двустороннем уровне значимости p<0,05.
Результаты и обсуждение
ИМТ у больных с МС (36,6±0,8 кг/м2 соответствовал II степени ожирения и достоверно отличался от группы контроля (p<0,0001). Средние значения окружности талии (107±1,6 см) и индекса талия/бедро (0,92±0,01) подтверждают абдоминальный тип ожирения (p<0,0001). Средние показатели систолического (145,73±2,9 мм. рт. ст.) и диастолического (90,00±1,59 мм. рт. ст.) артериального давления в группе обследованных с МС соответствовали критериям артериальной гипертонии (p<0,0001).
При анализе метаболических показателей установлено, что в обследуемой группе показатель HbA1c достоверно выше, чем в группе контроля, несмотря на то, что уровень гликемии достоверно не отличался от группы здоровых обследованных. Уровень инсулина у больных с МС превышал аналогичный показатель в группе контроля. В группе пациентов с МС установлено достоверное снижение индекса Caro, что свидетельствует об инсулинорезистентности (табл. 1).
При изучении иммунологических показателей в группе больных с МС установлено, что IFN-y достоверно не отличался от нормальных значений, хотя имел тенденцию к повышению, что может свидетельствовать об адекватной функциональной активности Т-клеточ-ной системы иммунитета у пациентов с МС. В то же время у больных МС зарегистрировано увеличение уровня TNF-a более, чем в два раза по сравнению с верхней границей нормы. Высокий уровень TNF-a может объясняться гормональной активностью жировой ткани, а также метаболическими нарушениями, вызы-
Таблица 1
Сравнительная характеристика метаболических показателей в обследованных группах
Показатели Контроль (n=30) МС (n=45) P
Глюкоза, моль/л 4,10±0,17 3,9±0,1 p>0,05
HbA1c, % 4,70±0,18 5,7±0,11 p<0,0001
Инсулин, мкЕд/мл 9,10±1, 1 19,6±2,2 p<0,001
Индекс Caro 0,55±0,03 0,33±0,04 p<0,001
ХС, моль/л 5,2±0,35 5,1 ±0,2 p>0,05
ТГ, моль/л 1,2±0,07 1,2±0,2 p>0,05
ХС ЛПНП, моль/л 2,4±0,15 2,44±0,15 p>0,05
ХС ЛПВП, моль/л 1,6±0,02 1,5±0,07 p>0,05
вающими оксидативный стресс и экспрессию провос-палительных цитокинов. 1Ь-4, обладающий некоторыми противовоспалительными эффектами и представляющий гуморальный иммунитет, у больных с МС статистически значимо снижен.
Таким образом, относительная недостаточность специфического В-лимфоцитарного звена иммунитета может создавать предпосылки для гиперактивации неспецифического иммунного ответа и существования длительного воспалительного процесса, предиктором которого служит TNF-a.
Изучение уровня антител к кардиолипину выявило отсутствие различий между исследуемыми группами по данному показателю (табл. 2).
Одним из важнейших механизмов нарушения функций системы иммунитета является патология клеточных мембран иммунокомпетентных клеток в результате нарушения углеводного и липидного обмена, что приводит к метаболической иммунодепрессии. Патогенетическим фактором метаболических нарушений у больных с МС является инсулинорезистентность и гиперинсулинемия. Данные о взаимовлиянии метаболических нарушений и иммунной дисфункции [4, 8] дают возможность предположить существование особого синдрома — аутометаболического варианта аутоиммунной патологии. Предполагается, что метаболические нарушения могут приводить к накоплению аутоантигенов и нарушению в Т-кле-точной системе иммунитета, от функции которой зависит ингибирование аутоиммунных процессов [1].
Вопросы, возникшие в данной предметной области побудили косвенно оценить функциональное состояние звеньев иммунной системы на основании исследования уровня цитокинов. В результате настоящего исследования у больных с МС выявлено, во-первых, отсутствие снижения Т-клеточных механизмов иммунитета, во-вторых, усиление неспецифического иммунного ответа, что, возможно, объясняется повышенными требованиями к
Таблица 2
Сравнительная характеристика иммунологических показателей в обследованных группах
Показатели Контроль (n=30) МС (n=45) P
TNF-a, пг/мл 10±2,3 136,55±35,6 p <0,01
IL-4, пг/мл 7,4±1,07 4,3±0,15 p <0,01
IFN-g, пг/мл 31,4±6,4 37,2±8,4 p >0,05
Ig к кардиолипину, МЕ/мл 3,5±0,89 5,6±1,4 p >0,05
макрофагам в результате повреждающего действия клеток продуктами нарушенного метаболизма.
Следовательно, можно предположить, что в группе больных с МС отсутствуют факторы, определяющие развитие аутометаболического варианта аутоиммунной патологии. Альтерация собственных тканей активными формами кислорода в результате воздействия конечных продуктов гли-кирования и провоспалительных цитокинов на ретикуло-эндотелиальную систему не достаточный фактор для инициирования аутоиммунных процессов. Для запуска аутоиммунного процесса необходимы своевременные костимуля-торные взаимодействия «CD40-CD40L» и «B7-CD28», чему способствуют инфекционные патогенны [4, 5].
Отсутствие достоверного увеличения антител к КЬ также косвенно подтверждает вывод об отсутствии достаточных условий для возникновения аутоиммунной патологии в группе больных МС. Известно, что антитела к КЬ образуются при системных аутоиммунных заболеваниях (вторичный антифосфолипидный синдром) или аутоиммунных процессах, индуцированных инфекционными факторами (первичный антифосфолипидный синдром) [2]. Предположительно у больных с МС и вторичным иммунодефицитом можно ожидать увеличения титра антитела к КЬ, что будет свидетельствовать об индукции аутоиммунных реакций патологически измененными аутоантигенами.
Следующим этапом работы было изучение корреляций между параметрами углеводного, липидного обмена и иммунологическими показателями (табл. 3).
Существуют данные, что ЛПНП могут способствовать снижению функции моноцитарно-макрофагаль-ной и Т-клеточной системы иммунитета, тогда как ЛПВП обладают противоположным эффектом [1]. Это подтверждается выявленной в группе пациентов с МС обратной корреляцией №N-7, TNF-a с ЛПНП и прямой зависимостью междуTNF-a и ЛПВП.
Положительная сильная корреляция обнаружена между Т№-а и уровнем 1РЫ-у. Т№-а является маркером активации макрофагов, принимающих участие в дифферен-цировке наивных лимфоцитов в ТЫ, в связи в чем уровень 1РЫ-у повышается при условии более высокой концентрации антигена на поверхности антигенпредставляющих клеток (например, при внутриклеточных инфекциях). Данная зависимость в изучаемой группе больных в полной мере не проявлена, по-видимому, из-за отсутствия стимулирующего воздействия на иммунокомпетентные клетки инфекционных возбудителей (что более характерно для иммунокомпроментированных больных), хотя все-таки наблюдалась тенденция к увеличению уровня 1РЫ-у.
В данной группе также обнаружена корреляция между Т№-а, №N-7, уровнем антител к КЬ и чувствительностью рецепторов к инсулину, показателем которой является индекс Саго. Не исключается, что уже на стадии МС эн-
Tаблица З
Двусторонняя корреляция иммунологических и метаболических показателей у больных с МС (n=45)
Корреляционные параметры Коэффициент корреляции,
p<0,05
ХС ЛПНП, ммль/л IFN-y, пг/мл -0,73
TNF-a, пг/мл -0,79
ХС ЛПВП, ммль/л TNF-a, пг/мл 0,53
TNF-a, пг/мл IFN-y, пг/мл 0,86
Caro TNF-a, пг/мл 0,48
IFN-y, пг/мл 0,77
Ig к KL, МЕ/мл 0,56
дотелиальная дисфункция, нарушение микроциркуляции, иммунные реакции, вызванные провоспалительны-ми цитокинами, способствуют латентному снижению секреторной функции р-клеток. При этом в соответствии с принципом компенсаторной регуляции экспрессия «запасных» рецепторов к инсулину повышается, что позволяет организму длительно сохранять углеводный гомеостаз.
TNF-a, ^N-7, вызывая повреждения клеточных мембран, возможно, инициируют выработку короткоживущих специфических антител [6, 7]. Имеются мнения, что аутоантитела выполняют «санитарную» роль и служат транспортными белками для «отживших» макромолекул из разрушенных клеточных структур. Длительный метаболический стресс, наблюдающийся у больных диабетом, гипотетически может вызвать задержку антител и стать причиной развития аутоиммунной патологии. Однако в группе больных с МС образование антител к эндогенным антигенам связано с нарушением эндотелиального гемостаза и является частным механизмом иммунорегуляции, осуществляющим элиминацию нежизнеспособных клеток. Тенденция к увеличению антикардиолипиновых антител у больных с МС свидетельствует о возрастании цитотоксических воздействий иммунных и метаболических факторов на клеточные мембраны, в результате деструкции которых образуются антитела, реагирующие с фосфолипидами собственных мембран. Наблюдаемая корреляция между уровнем антител к КЬ и индексом Саго косвенно указывает на потенциальный риск повреждения эндокринной функции р-клеток при увеличении про-воспалительных иммунных медиаторов.
Выводы
1. Уровень TNF-a сочетается с низкой чувствительностью к инсулину в группе пациентов с МС.
2. У больных с МС преобладают провоспалитель-ные факторы неспецифической системы иммунитета.
3. Провоспалительные цитокины могут снижать функциональную активность инсулярного аппарата, что косвенно подтверждается корреляцией TNF-a, №N-7 с индексом Саго.
Литература
1. Дильман В.М. Четыре модели медицины. - Москва, 1987. - 286с.
2. Насонов Е.Л. Антифосфолипидный синдром: диагностика, клиника, лечение. //РМЖ. - 1998. - Т.6. - № 18. - С.4.
3. Ожирение. / Под редакцией И.И.Дедова, Г.А. Мельниченко. - М.Медицинское информационное агенство, 2004. - 456 с.
4. Ройт А., Бростофф Д., Мейл Д. Иммунология.- М., 2000. - 592 с.
5. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология. - Москва, 2000. -432 с.
6. Ширинский В.С. Вторичные иммунодефициты - проблемы диагностики и лечения. - Новосибирск, 1997. - 111 с.
7. Ярилин А.А. Основы иммунологии. - Москва, 1999. - 608 с.
8. Finegood D.T. Obesity, inflammation and type II diabetes. //Int. J. Obesity. - 2003. - Vol. 27. - P.4-5.
9. Vgontzas A.N., Bixler E.O. Papanicolau D.A., et al. Chronic systemic inflammation in overweight and obese adults.// JAMA. - 2000. - Р. 283:2235.
10. Unger R.H. Lipotoxic Diseases.//Annu Rev Med. - 2002. - V. 53. - Р. 319-336.
49
ОЖИРЕНИЕ И МЕТАБОЛИЗМ 4'2006
