Научная статья на тему 'Субпопуляционный состав лимфоцитов после кардиохирургических вмешательств в условиях искусственного кровообращения'

Субпопуляционный состав лимфоцитов после кардиохирургических вмешательств в условиях искусственного кровообращения Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
112
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИММУННЫЙ ОТВЕТ / ИСКУССТВЕННОЕ КРОВООБРАЩЕНИЕ / ИБС / СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ ХИРУРГИЯ / IMMUNE RESPONSE / CARDIOPULMONARY BYPASS / CORONARY ARTERY DISEASE / CARDIO-VASCULAR SURGERY

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Субботовская Анна Игоревна, Козырева Виктория Сергеевна, Князькова Любовь Георгиевна, Ломиворотов Владимир Владимирович, Ефремов Сергей Михайлович

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 иммунодефицитного состояния зависит от длительности искусственного кровообращения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Субботовская Анна Игоревна, Козырева Виктория Сергеевна, Князькова Любовь Георгиевна, Ломиворотов Владимир Владимирович, Ефремов Сергей Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Lymphocytes subsets after cardiosurgical interventions under cardiopulmonary bypass

The study involved 54 patients with coronary artery disease operated on under cardiopulmonary bypass (CPB). The lymphocytes subsets were stud-ied before, at the stages of the operation and during the postoperative pe-riod. It has been established that cardiac surgery causes the formation of a temporary immunodeficiency of CD4-positive lymphocytes at two hours after CPB and persists up to ten days. It has been noted that the degree of immunodeficiency state depends on the duration of CPB.

Текст научной работы на тему «Субпопуляционный состав лимфоцитов после кардиохирургических вмешательств в условиях искусственного кровообращения»

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).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.