CC BY
26
А.И. Субботовская, В.С. Козырева, Л.Г. Князькова, В.В. Ломиворотов, С.М. Ефремов, д.С. Сергеевичев, А.П. Субботовский, С.Г. Сидельников
Субпопуляционный состав лимфоцитов после кардиохирургических вмешательств в условиях искусственного кровообращения
ФГУ «ННИИПК
им. акад. Е.Н. Мешалкина»
Минздравсоцразвития
России, 630055,
Новосибирск,
ул. Речкуновская, 15,
a_su bbotovskaya@n ricp.ru
УДК 616.1-089.168.1:612.017.1 ВАК 14.01.20
Поступила в редакцию 24 мая 2011 г.
© А.И. Субботовская, В.С. Козырева, Л.Г. Князькова,
B.В. Ломиворотов,
C.М. Ефремов, Д.С. Сергеевичев, А.П. Субботовский, С.Г. Сидельников, 2011
На этапах операции и в послеоперационном периоде исследовано состояние иммунной системы у 54 больных ишемической болезнью сердца, оперированных в условиях искусственного кровообращения. Установлено, что кардиохирургическое вмешательство вызывает формирование временного иммунодефицита CD4-положительных лимфоцитов к 2 ч после окончания ИК, который сохраняется до 10-х суток послеоперационного периода. Отмечено, что глубина имму-нодефицитного состояния зависит от длительности искусственного кровообращения. Ключевые слова: иммунный ответ; искусственное кровообращение; ИБС; сердечно-сосудистая хирургия.
Известно, что операции на открытом сердце с использованием искусственного кровообращения (ИК) являются сильным стрессор-ным воздействием для организма. Операционная травма, контакт крови с чужеродными поверхностями контуров аппарата ИК, кар-диоплегия, реперфузия миокарда способствуют изменению состояния систем специфического и неспецифического иммунного ответа, вызывая дисбаланс в иммунной системе, в результате чего страдают фагоцитоз, клеточный и гуморальный иммунитет [7, 8].
Клеточно-опосредованный (ТЫ) и гуморальный 0^2) тип реагирования иммунной системы на антигенную стимуляцию находятся в антагонистических отношениях, т.е. активация одного звена угнетает функциональное состояние другого. Итогом активации гуморального иммунитета является увеличение продукции антител, способных опсонизировать чужеродные антигены, в роли которых после кардиохирургичес-кого вмешательства выступают собственные поврежденные структуры организма. Реализация иммунного ответа через активацию клеточного звена приводит к формированию клонов цитотоксических Т-лим-фоцитов, способных вызывать гибель клеток с измененной структурой [11].
Известно, что результатом хирургической травмы является формирование состояния временного иммунодефицита, что в
свою очередь может способствовать развитию инфекционных осложнений [2, 5, 7]. В связи с этим целью проведенного исследования было изучить влияние кардиохирур-гического вмешательства в условиях искусственного кровообращения на динамику субпопуляционного состава лимфоцитов.
материал и методы
В исследовании приняли участие 54 пациента с ишемической болезнью сердца, оперированные в ФГУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздравсоцразвития России, в возрасте от 42 до 67 лет (54,6±6,3). Всем пациентам выполнялось коронарное шунтирование в условиях ИК с наложением 2-3 дистальных анастомозов. Длительность ИК составила 73,4±21,1 мин.
Для исследования забирали венозную кровь до операции, через 2 ч после ИК, на 1 -е, 3-и - 5-е, 10-е сутки после оперативного вмешательства. Субпопуляционный состав лимфоцитов определяли с помощью мик-ролимфотоксического теста с использованием моноклональных антител CD3, CD4, CD8, CD 16, CD22, CD25 («Сорбент», Россия).
Статистическая обработка результатов выполнялась с использованием программного обеспечения SPSS vi 7.0. Проверка распределения случайных величин на нормальность осуществлялась крите-
рием Шапиро - Уилка. Значимость различий непараметрически распределенных зависимых величин оценивали критерием Фридмана, попарное сравнение осуществляли критерием Уилкоксона с поправкой Бон-ферони. Различия считались значимыми при р<0,05.
результаты
В результате проведенного исследования установлено статистически значимое снижение относительного количества CD3- и CD4-позитивных лимфоцитов и увеличение клеток, несущих на цитоплазматической мембране маркер СD22, через 2 ч после ИК (таблица). Следует отметить, что снижение относительного количества общих Т-лимфоци-тов ^3+) и Т-клеток хелперов длительно сохраняется в течение послеоперационного периода, возвращаясь к исходным значениям на 10-е сутки. Статистически значимых различий динамики относительного количества CD8+, CD16+, CD25+ - лимфоцитов после кардиохирурги-ческого вмешательства в условиях ИК выявлено не было.
Иммунорегуляторный индекс (ИРИ) является расчетной величиной и получается путем деления количества CD4-позитивных клеток на количество CD8+. Проведенное исследование показало, что оперативное вмешательство в условиях искусственного кровообращения вызывает статистически значимое снижение ИРИ вплоть до 10-х суток послеоперационного периода, что свидетельствует
о том, что CD4+ лимфоциты наиболее чувствительны к повреждающему действию оперативного вмешательства.
В проведенном исследовании была выявлена обратно пропорциональная корреляционная зависимость между длительностью ИК и относительным количеством CD4-позитивных лимфоцитов на 1-е сутки (г = -0,289, р = 0,042) и 3-и - 5-е сутки (г = -0,329, р = 0,023).
обсуждение
Принято делить лимфоциты на субпопуляции в зависимости от архитектоники цитоплазматической мембраны, а именно присутствия характерных для данной группы клеток CD-маркеров [12]. Так, CD3 является общим Т-лим-фоцитарным антигеном и обнаруживается на поверхности всех Т-клеток. Т-лимфоциты, несущие на мембране помимо общего Т-лимфоцитарного антигена еще и молекулу CD4, относят к популяции Т-клеток хелперов, которые путем синтеза различных цитокинов способны направлять иммунный ответ в сторону гуморального или клеточно-опосредованного иммунного ответа. Цитотоксические Т-лимфоциты являются эффекторами ТЫ ответа и обладают способностью вызывать апоптотическую гибель поврежденных клеток.
Маркерами В-лимфоцитов считаются молекулы CD19, CD22, CD81. Активными участниками неспецифического иммуно-воспалительного ответа явля-
Динамика относительного количества субпопуляций лимфоцитов в периферической крови, м(025:075)
Рисх2Ч Рисх11? Р2ч1с Р2ч3с' Р2ч10с'
рху- вероятность попарных различий по критерию Уилкоксона, где исх - исходное значение, 2 ч - через 2 ч после ИК, 1 с - 1-е сутки, 3 с - 3-и-5-е сутки, 10 с -10-е сутки после операции
2 ч Сутки после операции
Исходно ............................................................
после ИК 1-е 3-и 10-е
р
р ,<0,001, р ,= 0,025 •исх2ч ' ' 'исхТс '
64,0 54,5 58,0 60,0 61,0
CD3, % р , = 0,005 р2ч1с<0,001
(57,0: 70,0) (43,5: 59,5) (53,0: 65,0) (54,0: 63,0) (54,0: 69,0)
44,0 30,0 35,0 38,0 40,0
CD4, %
(35,0: 49,0) (25,5: 35,0) (30,0: 41,0) (33,0: 44,0) (34,0: 45,0)
р ,<0,001, р ,= 0,015
~исх2ч ' ' >исх1с '
р , = 0,025
92чш<0,001
CD8, % 20,0 (15,0: 23,0) 21,5 (15,0: 26,5) 24,0 (18,0: 27,0) 29,0 (19,5: 44,8) 22,0 (18,0: 25,0) ns
CD16, % 12,0 (10,0: 17,0) 16,5 (12,5: 21,0) 19,0 (15,0: 23,0) 15,0 (13,0: 19,0) 13,0 (12,0: 16,0) ns
CD22, % 17,0 (12,0: 21,0) 18,5 (14,0: 21,0) 21,0 (15,0: 25,0) 18,0 (15,0: 22,5) 18,0 (15,0: 21,3) р , = 0,055 р2ч10с = 0,02
CD25, % 10,0 14,0 18,5 13,0 13,0 ns
(7,0: 16,8) (10,0: 22,8) (13,0: 21,5) (10,3: 18,0) (9,3: 16,8)
ИРИ 2,4 (1,7:3,1) 1,5 (1,2:1,9) 1,6 (1,2:2,3) 1,8 (1,5:2,9) 2,0 (1,6:2,6) р ,<0,001, р ,<0,001 •исх2ч ' ' 'исхТс ' р , = 0,017 р пгг = 0,013 "исхЮс '
Патология кровообращения и кардиохирургия 3. 2011
49
ются CD16-позитивные клетки, которые также называются NK-клетками или натуральными киллерами. Они функционально сходны с цитотоксическими Т-лим-фоцитами, но, в отличие от последних, активируются без участия Т-хелперов и функционально ориентированы именно на поддержание «чистоты» антигенной структуры организма [4]. Присутствие в периферической крови человека клеток, несущих маркер CD25, свидетельствует о том, что на поверхностной мембране лимфоцитов экспонирована а-субъединица рецептора ИЛ-2. Это приводит к возрастанию сродства рецептора к ИЛ-2 и является ключевым моментом, который обеспечивает запуск сигнальных событий и вступление покоящихся Т-лимфоцитов в клеточный цикл [10].
Проведенное исследование показало, что кардиохи-рургическое вмешательство в условиях искусственного кровообращения оказывает влияние в основном на клеточное звено иммунной системы, а именно на CD4-позитивные лимфоциты (Т-хелперы).
В ходе исследования обнаружена тенденция к снижению общего количества Т-лимфоци-тов. Причем следует отметить, что в большей степени снижение затронуло Т-хелперы ^4+), нежели цитотоксические Т-лимфоциты ^8+).
Возвращение показателей к исходным значениям наблюдается только к 10-м суткам после оперативного вмешательства. Следовательно, можно предположить, что установленное увеличение относительного количества лимфоцитов, презентирующих CD22, свидетельствует об активации гуморального звена, а одновременное снижение CD3-позитивных клеток отражает иммунодефицит Т-клеточного звена, связанного либо с угнетением формирования антигенспецифических Т-лимфоци-тов, либо с их быстрой элиминацией из периферической крови, возможно посредством индукции апоптоза.
Известно, что CD4-позитивные клетки в зависимости от характера антигена способны смещать баланс между клеточным и гуморальным звеном иммунной системы в стороны преобладания одного из них [7, 11]. Проведенное исследование показало, что кардиохирурги-ческое вмешательство в условиях ИК способствует снижению количества клеток-участников ТЫ-ответа.
Существует несколько возможных причин низкого проли-феративного ответа лимфоцитов в этих условиях. С одной стороны, низкая экспрессия рецепторных белков, обеспечивающих передачу активационного сигнала для эффективной клеточной кооперации, с другой стороны - недостаточность самого активационного сигнала, а также низкий уровень активирующих цитокинов либо гиперпродукция ингибирующих цитокинов регуляторными клетками в результате медиаторного дисбаланса. Кроме того, причинами низкого пролиферативного ответа лим-
фоцитов может быть блок передачи сигнала от мембраны к ядру и метаболическое истощение клетки [1, 9].
Безусловно, приоритет в модуляции функций лимфоцитов принадлежит регуляторным молекулам. Снижение CD4-лимфоцитов в раннем послеоперационном периоде (1-е сутки после кардиохирургического вмешательства) непосредственно связано с нарушением их выработки, при одновременном возрастании относительного количества CD-22 позитивных клеток.
Различные клоны Т-хелперов по-разному воспринимают активационные сигналы. Доказано, что смещение Th1/Th2 баланса в сторону преобладания одного из типов иммунного ответа определяется в первую очередь характером антигена. Так, появление большого количества циркулирующих чужеродных молекул приводит к активации гуморального звена с формированием специфических клонов B-лимфоцитов и последующей продукцией иммуноглобулинов [3, 6]. Оперативное вмешательство невозможно без повреждения большого количества клеточных структур, которые в дальнейшем будут расценены иммунной системой как чужеродные антигены. В связи с этим при кардио-хирургических вмешательствах в условиях искусственного кровообращения логичной представляется поляризация иммунного ответа в сторону гуморального звена.
Кроме того, Thl-лимфоциты потенциально более чувствительны к индукторам апоптоза по сравнению с ^2-клетками, что может выступать в качестве дополнительного механизма ограничения возможностей кле-точно-опосредованного иммунного ответа [1, 2].
выводы
1. Кардиохирургическое вмешательство в условиях искусственного кровообращения сопровождается формированием временного иммунодефицита, преимущественно затрагивающего Т-клеточное звено.
2. Снижение Т-хелперов к 2 ч после окончания ИК восстанавливается до исходных значений только к 10-м суткам послеоперационного периода.
3. Степень временного иммунодефицитного состояния Т-хелперного звена связана с длительностью ИК. С увеличением времени ИК наблюдается более выраженное снижение относительного количества CD4- позитивных лимфоцитов.
список литературы
1. Железникова Г.Ф., Васякина Л.И., Монахова Н.Е. и др. // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2000. № 4. С. 87-94.
2. Хаитов Р.М., Пинегин Б.В. // Анналы хирургической гепатологии. 1998. Т. 3 . № 2. С. 100-110.
3. Franke A., Lante W., Kuring E. et al. // Eur. J. Cardio-thoracic Surgery. 2006. V. 30. P. 64-71.
4. Gao G., Jakobsen B. // Immunol Today. 2000. V. 21. S.12. P. 630-636.
5. Lante W., Franke A., Weinhold C. et al. // Thorac. Cardiovascular. Surg. 2004. V. 53. P. 16-22.
6. Markewitz A., Faist E., Lang S. et al. // Eur. J. Cardiovascular. Surg. 1996. V. 10. P. 61-67.
7. McBride W.T., Armstrong M.A., McBride S.J. // Anaesthesia. 1996. V. 51. P. 465-473.
8. Naldini A., Borrelli E., Cesari S. et al. // Cytokine. 1995. V. 7. P. 165-170.
9. Pestka S., Krause C.D., Sarkar D. et al. // Ann. Rev. Immunol. 2004. V. 22. P. 929-979.
10. Talal A., Chatila M.D. // J. Allergy Clin. Immunol. 2005. V. 116. S. 5. P. 949-959.
11. Tarnok A., Schneider P. // Shock. 2001. V. 16. S. 1. P. 24-32.
12. Zola H., Swart B., Banham A. et al. // J. Immunol. Methods. 2007. V. 318. S. 1-2. P. 1-5.
Субботовская Анна Игоревна - младший научный сотрудник группы клинической иммунологии лаборатории клинико-биохимических исследований ФГУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздравсоцразвития России (Новосибирск).
Козырева Виктория Сергеевна - врач клинической лабораторной диагностики клинической лаборатории отделения лабораторной диагностики ФГУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздравсоцразвития России (Новосибирск).
Князькова Любовь Георгиевна - кандидат биологических наук, руководитель лаборатории клинико-биохимических исследований ФГУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздравсоцразвития России (Новосибирск).
Ломиворотов Владимир Владимирович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией анестезиологии-реаниматологии ФГУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздравсоцразвития России (Новосибирск).
Ефремов Сергей Михайлович - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории анестезиологии и реаниматологии ФГУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздравсоцразвития России (Новосибирск).
Сергеевичев давид Сергеевич - кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории экспериментальной хирургии и морфологии ФГУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздравсоцразвития России (Новосибирск).
Субботовский Антон Павлович - стажер-исследователь лаборатории анестезиологии и реаниматологии ФГУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздравсоцразвития России (Новосибирск).
Сидельников Сергей Григорьевич - кандидат медицинских наук, врач-анестезиолог-реаниматолог отделения анестезиологии и реанимации ФГУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздравсоцразвития России (Новосибирск).
