CC BY
38
Цитотоксический потенциал эозинофильных гранулоцитов у больных
с синдромом эозинофилии
Литвинова Л.С.1, Колобовникова Ю.В.1, Кнутарева Е.Н.2, Григорьева Е.С.1, Суворова Е.В.1, Новицкий В.В.1, Рязанцева Н.В.1
Cytotoxic potential of eosinophils' granulocytes in patients having eosinophilia syndrome
Litvinova L.S., Kolobovnikova Yu.V., Knoutareva Ye.N., Grigoryeva Ye.S., Souvorova Ye.V., Novitsky V.V., Ryazantseva N.V.
1 Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
2 Томская областная клиническая больница, г. Томск
© Литвинова Л.С., Колобовникова Ю.В., Кнутарева Е.Н. и др.
При злокачественных заболеваниях системы крови и описторхозе (остром и хроническом) значительное напряжение механизмов микробицидности лейкоцитов эозинофильного ряда обусловливает формирование их высокого цитотоксического потенциала, действие которого, вероятно, реализуется не только в отношении антигенных структур, но и клеток макроорганизма, что может приводить к повреждению тканей.
Ключевые слова: цитотоксический потенциал, эозинофилы, злокачественные заболевания системы крови, описторхоз.
In malignant diseases of blood system and opisthorchiasis (sharp and chronic), significant strain of microbicide mechanisms of eosinophilic row leukocytes causes forming their high cytotoxic potential action of which could be realized concerning not only antigenic structures but also macro-organism cells which can result in damaged tissues.
Key words: cytotoxic potential, eosinophiles, malignant diseases of blood system , opisthorchiasis.
УДК 616.155.35.35:616.155.394
Введение
В современной литературе эозинофильный гранулоцит принято рассматривать не только в качестве активного участника развития аллергических заболеваний и противогельминтного иммунитета, но и как важный фактор поддержания тканевого и иммунологического гомеостаза [2, 4, 5]. Эозинофилы обладают способностью секре-тировать широкий спектр биологически активных веществ, экспрессировать на своей поверхности разнообразные рецепторы и адгезивные молекулы [1, 2, 4].
Увеличение числа эозинофильных лейкоцитов сопровождает заболевания, имеющие самые различные механизмы развития [2, 5, 12, 15, 19].
Эозинофилия наиболее часто встречается у больных с аллергическими и паразитарными патологиями. Наряду с этим гематологи и онкологи нередко сталкиваются с проблемой трактовки причин возникновения синдрома эозинофилии у больных с неопластическими процессами системы крови, происходящими из клеток-предшественников как лимфо-, так и миелопоэза [1, 2, 4—6].
Исследованиями последних лет было показано, что эозинофил остается одной из наиболее агрессивных эффекторных клеток воспаления. Эозинофильные гранулы служат источником большого количества цитотоксических продуктов, повышенное содержание которых обусловливает формирование высокого микробицидного потен-
Литвинова Л.С., Колобовникова Ю.В., Кнутарева Е.Н. и др. цитов...
циала, действующего не только в отношении инородных субстанций, но и окружающих тканей [1, 2, 4, 6]. Так, при исследовании противопарази-тарного иммунитета было показано, что эозинофи-лы обладают высокой цитотоксической активностью, тогда как представления об их участии в противоопухолевой защите по сравнению с другими клетками системы иммунитета существенно ограничены.
Целью настоящей работы явилось исследование особенностей цитотоксичности эозино-фильных гранулоцитов при злокачественных заболеваниях системы крови и описторхозе, сопровождающихся синдромом эозинофилии.
Материал и методы
В исследование были включены 115 пациентов (52 мужчины и 63 женщины) в возрасте от 18 до 55 лет (30 больных с лимфогранулематозом, из них 12 — со смешанно-клеточным вариантом заболевания во II или III стадии и 18 — с нодулярным склерозом II или III стадии, 20 пациентов с не-ходжскинскими лимфомами, 25 больных с множественной миеломой, 22 пациента с диагнозом «острая фаза описторхоза», 18 — с хроническим описторхозом (реинвазия)). Клинически и анамнестически у всех обследованных лиц были исключены обострение хронических воспалительных процессов, наследственные и психические болезни, а также злоупотребление алкоголем и наркотическая зависимость. Все пациенты были обследованы до назначения терапии. Группу контроля составили 22 практически здоровых донора с сопоставимыми по полу и возрасту характеристиками. Материалом исследования являлась венозная кровь обследованных лиц, взятая утром до приема пищи (кровь стабилизировали гепарином в дозе 25 ЕД/мл).
Подсчет отдельных морфологических форм лейкоцитов проводили по общепринятым гематологическим методам [9, 11]. Содержание неферментного катионного белка в эозинофилах периферической крови определяли по методу М.Г. Шубича с бромфеноловым синим. Мазки фиксировали в 0,5%-м растворе сульфосалициловой кислоты, окрашивали 0,1%-м раствором бромфе-
нолового синего в боратном буфере, трижды промывали боратным буфером 0,05 моль, высушивали и докрашивали раствором основного фуксина. Катионный белок выявлялся в цитоплазме клеток в виде синих гранул. Содержание перокси-дазы в эозинофильных гранулоцитах оценивали с использованием метода A.F. Grehem-Knoll. Мазки фиксировали в 4%-м формалиново-спиртовом растворе, окрашивали реактивом на пероксида-зу, высушивали и докрашивали по Романовскому —Гимзе. Пероксидаза выявлялась в цитоплазме клеток в виде коричневых гранул. Для количественного выражения результатов цитохимического исследования рассчитывали средний цитохимический коэффициент (СЦК), результаты выражали в условных единицах [9, 11].
Фагоцитарную активность эозинофилов периферической крови оценивали методом J.S. Steward и соавт. в модификации Б.С. Нагоева (НСТ-тест). Смешивали периферическую кровь с раствором нитросинего тетразолия и 0,9%-м NaCl, инкубировали смесь в термостате при температуре 37 °С в течение 30 мин, готовили мазки, высушивали, фиксировали метанолом, докрашивали метиловым зеленым и сафранином. Индуцированный НСТ-тест проводили аналогичным образом, стимулируя фагоцитарную активность эозинофилов пирогеналом (25 МПД). Для количественного выражения результатов просматривали 100 эозинофилов в мазке и вычисляли процентное содержание гранулоцитов с отложениями диформазана в виде гранул или сплошных комков [9].
Морфологическое исследование эозинофиль-ных гранулоцитов выполняли после их инкубации с антигенами O. felineus по методу Е.С. Нишевой и соавт. [10]. Для этого использовали стандартные тестовые системы «Тиатоп-стрип» производства ЗАО «Вектор-Бест» (г. Новосибирск). Цитратную кровь помещали в стрип, содержащий очищенные фиксированные иммунодоминантные фракции белков O. felineus, инкубировали в течение 30 мин при температуре 37 °С, периодически встряхивая содержимое. После инкубации готовили мазки крови, фиксировали в метиловом спирте, окрашивали по May-Grunvald. Под иммерсионной системой просматривали не менее
25 эозинофилов в каждом препарате, подсчитывали их процентное содержание с измененными морфологическими свойствами. Для оценки полученных данных использовали методы статистического описания и проверки статистических гипотез [3].
Проверку нормальности распределения количественных показателей проводили с использованием критерия Shapiro—Wilk's. При соответствии нормальному закону распределения признака в исследуемых выборках проверку гипотезы о равенстве средних выборочных величин проводили с использованием однофакторного дисперсионного анализа. Для оценки достоверности различий выборок, не подчиняющихся критерию нормального распределения, использовали критерий Краскала—Уоллиса. Различие двух сравниваемых величин считали достоверным при уровне значимости р < 0,05 [3]. Результаты и обсуждение
При оценке количественных показателей белой крови у пациентов с лимфопролиферативными заболеваниями системы крови и у больных с острым и хроническим описторхозом выявлялось существенное увеличение абсолютного и относительного количества эозинофилов периферической крови по сравнению с аналогичными параметрами у здоровых доноров (таблица).
Известно, что существующая между клетками иммунной системы и эозинофилами взаимонаправленность эффектов обусловлена, с одной стороны, иммунорегулирующим действием иммуноцитов, что определяет эозинофилы как эффекторное звено иммунных реакций, а с другой — способностью эозинофильных гранулоци-тов синтезировать широкий спектр медиаторов, что указывает на их иммуномодулирующую функцию. Дизрегуляция данных эффектов может обусловливать нарушение процессов созревания, дифференцировки и активации эози-нофилов, что приводит к длительному пребыванию
Показатели цитотоксичности эозинофилов у пациентов с описторхозом и злокачественными заболеваниями системы крови,
сопровождающихся синдромом эозинофилии (Х ± т)
последних в периферической крови. Вместе с тем при состояниях, сопровождающихся эози-нофилией, наблюдается укорочение клеточного цикла на ранних этапах созревания эозинофи-лов, обусловленное, по-видимому, увеличением митотического индекса и сокращением времени генерации эозинофильных лейкоцитов. Кроме того, эозинофилы способны возвращаться в кровоток из тканей и длительно рециркулировать (Т1/2 — 44 ч) [5].
Цитотоксический потенциал полиморфно-ядерных лейкоцитов, в частности, эозинофилов, направленный на элиминацию чужеродных антигенов, реализуется за счет различных механизмов микробицидности (кислороднезависимых и кислородзависимых) [8]. К числу кислороднезависимых факторов цитотоксичности, прежде всего, относят группу белков, имеющих различную внутриклеточную локализацию, но одинаково необходимых для реализации биоцидного потенциала клеток [7, 12, 13]. Важнейшими в функциональном отношении являются внутриклеточные катионные протеины.
Литвинова Л.С.: цитов...
Колобовникова Ю.В., Кнутарева Е.Н. и др. Цитотоксический потенциал эозинофильных грануло-
Эозинофилы Внутриклеточные катионные белки (СЦК), усл. ед. Содержание активных Количество морфологи-
Характеристика обследованных Относительное содержание, % Абсолютное содержание, г/л Пероксидаза эозинофилов (НСТ-тест), % чески измененных эози-
(СЦК), усл. ед. Базальный Стимулированный пирогена-лом нофилов в условиях инкубации с антигенами О. felineus, %
Здоровые доноры 2,18 ± 0,06 0,10 ± 0,01 2,17 ± 0,07 2,53 ± 0,07 6,06 ± 0,01 13,21 ± 0,9 4,07 ± 0,09
Пациенты с 35,43 ± 6,39 2,36 ± 0,03 2,96 ± 0,02 2,93 ± 0,02 14,50 ± 2,3 32,82 ± 3,35 21,11 ± 3,44
острым описторхо- Р1 < 0,001 Р1 < 0,001 Р1 < 0,001 Р1 < 0,05 4 Р1 < 0,05 Р1 < 0,01
зом Р1 < 0,001
Пациенты с хрони- 15,49 ± 1,49 0,57 ± 0,02 2,48 ± 0,04 2,78 ± 0,06 12,54 ± 2,1 29,33 ±4,98 15,35 ± 2,01
ческим описторхо- Р1 < 0,001 Р1 < 0,001 Р1 < 0,05 Р1 < 0,01 1 Р1 < 0,01 Р1 < 0,01
зом Р2 < 0,05 Р2 < 0,05 Р2 < 0,05 Р2 > 0,05 Р1 < 0,05 Р2 > 0,05 Р2 > 0,05 Р2 < 0,05
Пациенты с лим- 25,79 ± 4,29 1,95 ± 0,01 2,93 ± 0,02 2,93 ± 0,03 15, 18,04 ± 2,92 14,63 ± 2,13
фогранулемато- Р1 < 0,001 Р1 < 0,001 Р1 < 0,001 Р1 < 0,01 09 ± 3,59 Р1 < 0,01 Р1 < 0,01
зом Р2 < 0,05 Р2 > 0,05 Р2 > 0,05 Р2 > 0,05 Р1 < 0,001 Р2 < 0,05 Р2 < 0,05
рз < 0,05 Р3 < 0,05 Р3 < 0,05 Р3 > 0,05 Р2 > 0,05 Р3 > 0,05 Р3 < 0,05 Р3 > 0,05
Пациенты с не- 15,18 ± 2,66 0,69 ± 0,02 2,42 ± 0,08 2,69 ± 0,07 18,22 ± 4,3 20,22 ± 4,34 19,08 ± 4,13
ходжскинскими Р1 < 0,001 Р1 < 0,001 Р1 < 0,05 Р1 < 0,05 7 Р1 < 0,05 Р1 < 0,01
лимфомами Р2 < 0,05 Р2 < 0,05 Р2 < 0,05 Р2 < 0,05 Р1 < 0,01 Р2 < 0,05 Р2 > 0,05
рз > 0,05 Р3 > 0,05 Р3 > 0,05 Р3 > 0,05 Р2 > 0,05 Р3 < 0,05 Р3 > 0,05
Р4 < 0,05 Р4 < 0,05 Р4 < 0,05 Р4 < 0,05 Р3 < 0,05 Р4 > 0,05 Р4 > 0,05 Р4 < 0,05
Пациенты с мно- 16,86 ± 2,63 0,74 ± 0,01 2,95 ± 0,06 2,79 ± 0,07 19,65 ± 3,4 23,67 ± 4,44 20,93 ± 3,26
жественной мие- Р1 < 0,001 Р1 < 0,001 Р1 < 0,001 Р1 < 0,05 9 Р1 < 0,05 Р1 < 0,05
ломой Р2 < 0,05 Р2 < 0,05 Р2 > 0,05 Р2 > 0,05 Р1 < 0,001 Р2 < 0,05 Р2 > 0,05
Р3 > 0,05 Р3 > 0,05 Р3 < 0,05 Р3 > 0,05 Р2 > 0,05 Р3 > 0,05 Р3 > 0,05
Р4 < 0,05 Р4 < 0,05 Р4 > 0,05 Р4 > 0,05 Р3 < 0,05 Р4 > 0,05 Р4 > 0,05
Р5 > 0,05 Р5 > 0,05 Р5 < 0,05 Р5 > 0,05 Р4 > 0,05 Р5 > 0,05 Р5 > 0,05 Р5 > 0,05
Примечание. Х - среднее арифметическое значение; т - ошибка среднего; р1 - уровень статистической значимости по сравнению
с аналогичными параметрами у здоровых доноров; р2 - у пациентов с острым описторхозом; рз - у пациентов с хроническим опи-сторхозом;
р4 - у пациентов с лимфогранулематозом; р5 - у пациентов с неходжскинскими лимфомами.
Большой основной протеин реализует свое цито-токсическое действие в комплексе с другими белками - эозинофильным катионным протеином и пероксидазой. В свою очередь, эозинофильная пероксидаза потенцирует цитотоксичность лизосо-мальных катионных белков, которые, обладая широким спектром действия, обеспечивают реализацию многих защитно-приспособительных реакций (клеточную проницаемость, хемотаксис, опсони-зацию, фагоцитоз, воспаление) [2, 6].
В ходе проведенного исследования было отмечено повышение процента активных эозинофи-лов в отношении обнаружения гранул лизосомаль-ных катионных белков и эозинофильной перокси-дазы при лимфопролиферативных заболеваниях системы крови и описторхозной инвазии (см. таблицу). Выявленные изменения носили однонаправленный характер как при злока-
чественных заболеваниях системы крови, так и при описторхозе. Однако при хроническом течении описторхозной инвазии и неходжскинских лимфо-мах увеличение среднего цитохимического коэффициента (СЦК), отражающего содержание внутриклеточных катионных протеинов и гранул пе-роксидазы, было менее выражено по сравнению с аналогичными параметрами у пациентов с лимфогранулематозом, множественной миеломой и острым описторхозом. Также было показано, что при хроническом описторхозе превалирует субпопуляция низкоплотностных эозинофилов, для которых характерна усиленная экспрессия мембранных рецепторов. Последнее обстоятельство обусловливает повышенную активацию эозинофильных гранулоцитов и увеличение секреции катионных протеинов, обладающих протеолити-ческим действием в отношении как инородных
структур, так и собственных тканей [12]. Вместе с тем рост содержания лизосомальных катион-ных протеинов эозинофильных лейкоцитов при описторхозе можно рассматривать как компенсаторную реакцию макроорганизма, направленную на выживание в системе паразит — хозяин [12, 13].
Следует отметить, что повышенное содержание цитотоксических компонентов цитоплазмы эозинофилов у пациентов с лимфопролифера-тивными заболеваниями крови и описторхозной инвазией может быть обусловлено влиянием различных хемотаксических факторов. Среди них особую роль играют цитокины (интерлейкин-3, -5, -4, гранулоцитарно-макрофагальный коло-ниестимулирующий фактор), секретируемые как мононуклеарными клетками, так и самими эози-нофилами, потенцируя тем самым функциональную активность последних [1, 2, 4, 14, 16, 17].
Известно, что процесс фагоцитоза сопровождается образованием активных форм кислорода, идентификация которых представляет собой важное звено в оценке функциональной активности фагоцитирующих клеток [8]. Так, исследование биоцидной активности эозинофилов периферической крови у больных описторхозом в тесте восстановления нитросинего тетразолия, отражающего активацию гексозомонофосфатного шунта и степень функционального раздражения эозинофильных клеток in vivo, позволило установить статистически значимое увеличение спонтанной и стимулированной пирогеналом кис-лородзависимой микробицидности эозинофилов по сравнению с аналогичными показателями у здоровых доноров (см. таблицу). Вероятно, усиление кислородзависимых механизмов киллинга в эозинофилах периферической крови может быть связано с их повышенной функциональной активностью, направленной на элиминацию антигенов O. felineus из организма [12, 15]. Вместе с тем у пациентов с лимфопролиферативными заболеваниями системы крови независимо от нозологии показатели базального НСТ-теста в эозинофильных гранулоцитах достоверно превышали аналогичные характеристики у здоровых доноров. При этом значения НСТ-теста, стимулированного пирогеналом, существенно не отли-
чались от спонтанного, что может свидетельствовать об угнетении потенциального резерва цитотоксичности лейкоцитов эозинофильного ряда в условиях стимулирования их внутриклеточного метаболизма при злокачественных заболеваниях системы крови (см. таблицу).
В то же время фактором, обусловливающим значительное усиление цитотоксичности эозино-филов, может быть повышение их дегрануляции и цитолиза. Так, исследование морфологических особенностей эозинофильных лейкоцитов в условиях инкубации с очищенными фиксированными иммунодоминантными фракциями белков О. fe-Ипе^ позволило констатировать достоверное увеличение содержания эозинофилов c измененными морфологическими свойствами у больных с лимфопролиферативными заболеваниями системы крови и пациентов с описторхозом (см. таблицу). Изменения морфологии лейкоцитов эозинофильного ряда носили преимущественно характер цитолиза: разбухшие клетки в 2 и более раз превышали размеры нейтрофилов, оболочка разорвана, рядом — гранулы, в некоторых препаратах отмечался распад ядра на хроматиновые нити. Кроме того, была зарегистрирована повышенная вакуолизация ядра и цитоплазмы эозино-фильных гранулоцитов. Следует отметить, что аналогичные изменения — цитолиз и дегрануля-цию в тканевых эозинофилах — при хронических гельминтозах (трихинеллез, шистосомоз, лям-блиоз) наблюдал J.S. Frjefelt (1998), придавая им важное патогенетическое значение в реализации повреждения и фиброзирования окружающих тканей [20].
Заключение
Таким образом, при злокачественных заболеваниях системы крови и описторхозе (остром и хроническом) значительное напряжение механизмов микробицидности лейкоцитов эозино-фильного ряда обусловливает формирование их высокого цитотоксического потенциала, действие которого может реализоваться не только в отношении антигенных структур, но и клеток макроорганизма. В свою очередь, это может приводить к повреждению тканей. Вместе с тем повышение дегрануляции и цитолиза эозинофилов при вы-
Литвинова Л.С., Колобовникова Ю.В., Кнутарева Е.Н. и цитов...
шеуказанных патологиях является фактором, способствующим усилению цитотоксичности эозинофильных лейкоцитов, и обусловливает негативное влияние длительной эозинофилии крови.
Исследование выполнено в рамках федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002— 2006 годы» (государственные контракты № 02.442.11.7056 и 02.445.11.7110), а также при финансовой поддержке Совета по грантам при Президенте Российской Федерации для поддержки ведущих научных школ Российской Федерации (№ НШ-1051.2003.4).
Литература
1. Бережная Н.М. Интерлейкины и формирование иммунологического ответа при злокачественном росте // Аллергология и иммунология. 2000. Т. 1. № 1. С. 45—61.
2. Бережная Н.М., Чехун В.Ф., Сепиашвили Р. И. Эозинофилы, базофилы и иммуноглобулин Е в противоопухолевой защите // Аллергология и иммунология. 2005. Т. 6. № 1. С. 38—49.
3. Боровиков В. Б1аЬ^Ь'са. Искусство анализа данных на компьютере. СПб.; М.; Харьков; Минск, 2001. 306 с.
4.
5. Воробьев А.И. Руководство по гематологии. Т. 1. М., 2002. 280 с.
6. Воробьев А.И., Кременецкая А.М., Лорие Ю.Ю и др. «Старые» и «новые» опухоли лимфатической системы // Терапевт. арх. 2о0о. № 7. С. 9—13.
7. Гриншпун Г.Д., Виноградова Ю.Е. Эозинофилы и эозинофилии // Терапевт. арх. 1983. № 10. С. 87— 90.
8. Комарова Л.С., Зуева Е.Е., Михайлова Н.Б. Опыт определения триптазы эозинофильного катионного белка у пациентов с эозинофилией различного происхождения // Мед. иммунология. 2004. Т. 6. № 3—5. С. 353.
9. Маянский Д.Н., Урсов И.Г. Лекции по клинической патологии. Новосибирск, 1997. 249 с.
10. Лабораторные методы исследования в клинике / Под ред. В.В. Меньшикова. М.: Медицина, 1987. 367 с.
11. Нишева Е.С., Потихонова Н.А., Попова Р.Д. Способ диагностики аллергии с помощью изучения морфологии эозинофилов // Клинико-лаб. диагностика. 1995. № 2. С. 29—32.
12. Хейхоу Ф.Г.Дж., Кваглино Д. Гематологическая цитохимия. М.: Москва, 1983. 230 с.
13. Черногорюк Г.Э. Эозинофилия при хроническом описторхозе как фактор риска эрозивно-язвенной патологии желудка и воспалительных заболеваний бронхолегочной системы (клинико-морфологиче-ские аспекты): Дис. ...
д-ра мед. наук. Томск, 2002. 215 с.
14. Яковлева В.В., Степанова Т.Ф., Андросова Е.В. и др. Рост содержания лизосомальных катионных белков полиморфно-ядерных лейкоцитов как ответ организма на описторхозную инвазию // Мед. паразитология. 2003. № 3. С. 7—10.
15. Newcom S.R., Ansari A.A., Gu L. Interleukin-4 is an autocrine growth factor secreted by the L-428 ReedSternberg cell // Blood. 1992. V. 79, № 1. Р. 191 — 197.
16. Ozeretskovskaya N.N., Out T.A, Poletaeva O.G. et al. Organ pathology in chronic tissue-dwelling helminthic infections: role of blood and tissue eosinophilia, im-munoglobulinemia E, G4, and immune response-inducing factors // X International Helmintological Symposium: Kosice, Helmintologia. 1999. V. 36. № 2. P. 20— 21.
17. Lampinen /VI., Carlson M., Hakansson L.D. Cytokine-regulated accumulation of eosinophils in inflammatory disease // Allergy. 2004. V. 8. № 12. P. 425—430.
18. Nagase H., Miyamasu M., Yamaguchi M. et al. Regulation of chemokine receptor expression in eosinophils // Int. Arch. Allergy Immunol. 2001. V. 1. № 3. P. 29— 32.
19. Finkelman F.D., Madden K.B., Cheever A.W. et al. Effects of Interleukin 12 on immune responses and host protection in mice infected with intestinal nematode parasites // J. Exp. Med. 1994. V. 156. № 11. P. 1463 —1471.
20. Foster P.S , Mould A.W.. Yang M. et al. Elemental sig-
nals regulating eosinophil accumulation in the lung // testinal parasitic diseases // J. Exp. Med. 1998.
Immunol. Rev. 2001. V. 6. № 8. P. 179-181. V. 172. № 5. P. 1563-1572.
21. Frjefelt J.S. Specific eosinophils in patients with in-
Поступила в редакцию 10.03.2006 г.
