CC BY
42
УДК 616-092.9
ВЛИЯНИЕ ЭРИТРОПОЭТИНА НА ЦИТОКИНОВЫЙ ПРОФИЛЬ КРОВИ В РАННИЕ СРОКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ТРАВМЫ
М.В. Осиков, А.М. Кишкин, В.А. Бивалькевич
ГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России Челябинск, Россия, 454092
Аннотация. Механизм действия эритропоэтина (ЭПО) при термической травме (ТТ) может быть связан с изменением концентрации в крови цитокинов. Цель работы — изучить влияние ЭПО на концентрацию ИЛ-1Р, ИЛ-4, ИФН-у в крови в ранние сроки экспериментальной ТТ. Исследование выполнено на 46 крысах, ТТ моделировали при контакте кожи с нагретым до 100 °С предметом, площадь ожога составила 4%, глубина соответствовала ША степени. ЭПО вводили внутрибрюшинно в суммарной дозе 2500 МЕ\кг\сут. Установлено, что в 1, 3, 5 сутки экспериментальной ТТ в крови повышается концентрация ИЛ-1Р, ИЛ-4, ИФН-у. В динамике ТТ концентрация 1Ь-1Р и ИЛ-4 нарастает от 1 к 3 суткам. Концентрация Ш-у остается стабильно повышенной во все сроки наблюдения. Применение ЭПО при ТТ приводит к снижению концентрации в крови ИЛ-ф, ИЛ-4, ИФН-у на 3 и 5 сутки. Ключевые слова: цитокины, интерлейкин-1, интерлейкин-4, интерферон-гамма, эритропоэтин, термическая травма
Введение. Результаты многочисленных отечественных и международных эпидемиологических исследований свидетельствуют о неуклонном росте числа обожженных больных с определенными различиями в зависимости от расы, пола, возраста, региона проживания. По данным ВОЗ, термические поражения занимают 3 место среди других травм, в РФ на долю термической травмы (ТТ) приходится 10—11%. Изменение иммунного статуса при ТТ является важным фактором, определяющим течение локального воспаления и развитие системных осложнений. В настоящее время особый интерес вызывают лекарственные препараты, созданные на основе эндогенных регуляторов гомеостаза, в частности, эритропоэтин (ЭПО). Современные представления о механизмах действия
ЭПО на молекулярном уровне позволяют отнести его одновременно к гормонам, факторам роста и ци-токинам [1—11]. Основной точкой приложения для действия ЭПО являются клетки эритроидного ряда в костном мозге, на которых имеются специфические рецепторы. Открытие рецепторов для ЭПО на клетках неэритроидных тканей, таких как нейроны, кардиомиоциты, клетки почек, эндоте-лиоциты позволило обнаружить новые биологические эффекты ЭПО [5; 7; 11]. В последние годы внимание многих исследователей сосредоточено на негемопоэтических, плейотропных эффектах ЭПО, а обнаружение экспрессии гена рецепторов ЭПО и мРНК рецепторов ЭПО в различных популяциях лейкоцитов позволяет предположить иммунотропные эффекты ЭПО. Цель работы —
—--—-
~ 288 ~
исследовать влияние ЭПО на уровень интерлей-кина-lß (ИЛ-lß), интерлейкина-4 (ИЛ-4), интер-ферона-гамма (ИФН-у) в ранние сроки экспериментальной ТТ.
Материалы и методы. Работа выполнена на 46 белых нелинейных крысах массой 180— 220 г находящихся в стандартных условиях вивария на типовом рационе в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (ETSIN 123, 18 марта 1986 г.), включая приложение А от 15.06.2006 г., c Директивой 2010/63/EU Европейского парламента и совета европейского союза по охране животных, используемых в научных целях от 22.09.2010 г., при свободном доступе к пище и воде при 12—14-часовом световом дне. Для создания модели ТТ использовали плоскодонный стеклянный стакан из химического стекла с диаметром дна 4 см, наполненный дистиллированной водой с температурой 100 °С, время контакта с кожей для моделирования ТТ IIIA степени составило 30 с. ЭПО в составе препарата «Рекор-мон» (МНН: эпоэтин бэта, «Roche», Швейцария) вводился внутрибрюшинно, начиная с 1 суток, ежедневно в дозе 500 МЕ/кг массы в течение 5 дней, суммарная доза 2500 МЕ/кг. Контрольной
Полагаем, что повышение концентрации в плазме ИЛ-1В, ИЛ-4, ИФН-у связано с активацией в очаге повреждения макрофагов и других клеток, что приводит к повышенной выработке
группе животных с ТТ вводилось эквиобъемное количество стерильного физиологического раствора. Исследования проводили на 1, 3, 5 сутки. Определение уровня ИЛ-1в, ИЛ-4, ИФН-у, проводили на автоматическом иммуноферментном анализаторе «Personal LAB» (Италия), с применением специфических крысиных тест-систем фирмы «Cloud-clone» (США), работающих с вариацией 0—5 нг. Уровень цитокинов в крови выражали в пг/мл. Статистический анализ результатов проводился с помощью пакета программ «Statistica v 10.0 for Windows», проверка достоверности осуществлялась путем вычисления критериев Mann-Vhitney, Wald-Wolfowitz, Kruskall—Wallis.
Результаты и обсуждение. Установлено, что при экспериментальной ТТ на 1 сутки повышается концентрация в плазме ИЛ-1^, ИЛ-4, ИФН-у на 93%, 117% и 52% соответственно. На 3 сутки концентрация в плазме ИЛ-1^, ИЛ-4, ИФН-у повысилась на 206%, 180% и 25% соответственно. На 5 сутки — на 167%, 209% и 27% соответственно. В динамике ТТ концентрация ИЛ-1в и ИЛ-4 нарастает от 1 к 3 суткам. Концентрация ИФН-у остается стабильно высокой во все сроки наблюдения (табл. 1).
—7; # — между груп-
ими ИЛ-1в, который в свою очередь активирует ТЪ-1, ТЬ-2 лимфоциты и др. клетки и таким образом повышает синтез ИЛ-4 и ИФН-у. Показано, что активация циркулирующих фагоцитов при ТТ,
Таблица 1
Концентрации цитокинов в крови при экспериментальной ТТ (M ± m)
Показатели Группа 1 (n = 10) Интактные Группа 2 (n = 6) ТТ 1 сутки Группа 3 (n = 6) ТТ 3 сутки Группа 4 (n = 6) ТТ 5 сутки Группа 5 (n = 6) ТТ + ЭПО 1 сутки Группа 6 (n = 6) ТТ + ЭПО 3 сутки Группа 7 (n = 6) ТТ + ЭПО 5 сутки
ИЛ-1Р, пг/мл 4,59 ± 0,32 8,87 ± 1,07 * 14,04 ± 1,43 * & 12,30 ± 1,32 * 7,68 ± 1,06 7,71 ± 0,56 # 7,68 ± 0,35 #
ИЛ-4, пг/мл 4,45 ± 0,60 9,68 ± 0,32 * 12,47 ± 0,14 * & 13,79 ± 1,48 * 8,65 ± 0,50 6,8 ± 0,35 # 7,45 ± 0,25 #
ИФН-Г, пг\мл 16,65 ± 0,53 25,27 ± 1,77 * 20,89 ± 1,25 * 21,22 ± 1,12 * 20,68 ± 1,12 16,17 ± 0,84 # 15,13 ± 0,98 #
Примечание. Здесь и далее * — статистически значимые (р < 0,05) различия между группами 1 и 2 пами 2 и 5, 3 и 6, 4 и 7; & — между группами 2 и 3.
—--—-
~ 289 ~
Since 1999 p-ISSN 2226-7425, e-ISSN 2412-9437
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2016. Vol. 18. No 1
особенно на 3—7 сутки, связана с Толл-подобными рецепторами (TLR) 2 и 4 типов [2; 6; 8; 9]. Активация макрофагов связана с воздействием на них как продуктов распада собственных тканей, так и микробных антигенов. Гиперергия фагоцитов при ТТ может лежать в основе повреждения многих органов и систем, развития синдрома полиорганной недостаточности за счет воздействия кислородных радикалов и ферментов лизосомального происхождения, а также ухудшать течение местных процессов, замедляя репарацию.
Применение ЭПО при ТТ не привело к статистически значимому изменению концентрации ИЛ-ip, ИЛ-4, ИФН-у на 1 сутки. На 3 сутки снизилась концентрация в крови ИЛ-ip на 45,1%. Концентрация ИЛ-4 на 3 сутки снизилась на 45,5%, концентрация ИФН-у — на 22,6%. На 5 сутки ТТ отмечено снижение концентрации ИЛ-ip на 37,6%. Концентрация ИЛ-4 на 5 сутки снизилась на 46%, концентрация ИФН-у — на 28,7%. Эффект ЭПО может быть связан с ингибированием сигнального пути TLR4 — NF — кВ, регулирующего синтез ИЛ-ip, ИЛ-4, ИФН-у [3; 6; 8]. Кроме того, ранее нами показано, что применение ЭПО в ранние сроки ТТ приводит к снижению количества фагоцитов в крови, продуцирующих цитокины [ii].
Выводы
1. Установлено, что в 1, 3 и 5 сутки экспериментальной ТТ в крови повышается концентрация ИЛ-1Р, ИЛ-4, ИФН-у. В динамике ТТ концентрация ИЛ-1Р и ИЛ-4 нарастает от 1 к 3 суткам. Концентрация ИФН-у остается стабильно повышенной во все сроки наблюдения.
2. Применение ЭПО при экспериментальной ТТ в суммарной дозе 2500 МЕ\кг массы тела приводит к снижению концентрации в крови ИЛ-1в, ИЛ-4, ИФН-у на 3 и 5 сутки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ji M.H. Erythropoietin Pretreatment Attenuates Seawater Aspiration-Induced Acute Lung Injury in Rats/ Ji M.H., Tong J.H., Tan Y.H., Cao Z.Y., Ou C.Y., Li W.Y.,
Yang J.J., Peng Y.G., Zhu S.H. // Inflammation. Vol. 38. Issue 5 (October 2015).
2. Jin W. Erythropoietin administration modulates pulmonary Nrf2 signaling pathway after traumatic brain injury in mice / W. Jin, J. Wu, H. Wang // J. Trauma. 2011. Vol. 71(3). P. 680—686.
3. Kailan W. Pretreatment With Erythropoietin Attenuates Intestinal Ischemia Reperfusion Injury by Further Promoting PI3K/Akt Signaling Activation. Kailan W, Si Z. // Transplant Proc. 2015 Jul-Aug. 47(6). P. 1639—45.
4. Katavetin P. Antioxidative effects of erythropoi-etin / P. Katavetin, K. Tungsanga, S. Eiam-Ong // Kidney Int. Suppl. 2007. Vol. 107. P. 10—15.
5. Kristal B. Epoetin-alpha: preserving kidney function via attenuation of polymorphonuclear leukocyte priming / B. Kristal, R. Shurtz-Swirski, O. Tanhilevski et al. // Origin. Articles. 2008. Vol. 10. P. 266—272.
6. Liu Q.S. Erythropoietin pretreatment exerts anti-inflammatory effects in hepatic ischemia/reperfusion-injured rats via suppression of the TLR2/NF-kB pathway / Liu Q.S., Cheng Z.W., Xiong J.G., Cheng S., He X.F., Li X.C. // Transplant Proc. 2015 Mar. 47(2). P. 283—9.
7. Lisowska K.A. Erythropoietin receptor is expressed on human peripheral blood T and B lymphocytes and mono-cytes and is modulated by recombinant human erythropoi-etin treatment / K.A. Lisowska, A. Debska-Slizien, E. Bryl et al. // Artif. Organs. 2010. Vol. 34(8). P. 654—62.
8. Pang L. Erythropoietin Protects Rat Brain Injury from Carbon Monoxide Poisoning by Inhibiting Toll-Like Receptor 4/NF-kappa B-Dependent Inflammatory Responses / Pang L, Zhang N, Dong N, Wang D.W., Xu D.H., Zhang P., Meng X.W. // Inflammation. Vol. 38. Issue 5 (October 2015)
9. Zhang J. Erythropoietin pretreatment ameliorates renal ischaemia-reperfusion injury by activating PI3K / Akt signaling / Zhang J., Zou Y.R., Zhong X., Deng H.D., Pu L., Peng K., Wang L. // Nephrology (Carlton). 20(4). P. 266 —72.
10. Wiedenmann T. Erythropoietin acts as an antiin-flammatory signal on murine mast cells / Wiedenmann T., Ehrhardt S., Cerny D., Hildebrand D., Klein S., Heeg K., Kubatzky K.F. // Mol Immunol. Vol. 65(1). P. 68—76.
11. Осиков М.В. Влияние эритропоэтина на показатели врожденного иммунитета при экспериментальной термической травме / Осиков М.В., Кишкин А.М., Телешева Л.Ф., Федосов А.А. // Фундаментальные исследования. 2014. № 7. С. 334—339.
—--—-
~ 290 ~
----—
T HE INFLUENCE OF EPOETIN ALFA ON THE CYTOKINES LEVELS IN BLOOD IN EARLY PERIOD OF EXPERIMENTAL THERMAL INJURY
M. V. Osikov, A.M. Kishkin, V.A. Bivalkevitch
South Ural State Medical University Chelyabinsk, Russia
Annotation. The target of this study was to explore the influence of epoetin alfa on the concentration of IL-10, IL-4, IFN-y in blood in early period of experimental thermal injury. Study performed using 46 rats. TT simulated skin in contact with the heated to 100 °C subject, burn area was 4%, the depth extent corresponds II. Epoetin alfa used in dose 500 ME/kg/day. Studies performed on 1, 3, 5 days. Results: estimated, that concentration of IL-10, IL-4, IFN-y increased in 1, 3, 5 days of experimental thermal injury. Concentration of IL-10 and IL-4 increases from 1 to 3 day, and the concentration of IFN-y is consistently elevated. EPO administration results to reduction of the concentration IL-ф, IL-4, IFN-y on 3 and 5 days of experimental thermal injury.
Key words: epoetin, interleukin-1p, interleukin-4, interferon-y burn.
rats via suppression of the TLR2/NF-kB pathway. Transplant Proc., 2015 Mar. 47(2), pp. 283—9.
7. Lisowska K.A., Debska-Slizien A., Bryl E. et al. Erythropoietin receptor is expressed on human peripheral blood T and B lymphocytes and monocytes and is modulated by recombinant human erythropoietin treatment. Artif. Organs, 2010, vol. 34(8), pp. 654—62.
8. Pang L., Zhang N., Dong N., Wang D.W., Xu D.H., Zhang P., Meng X.W. Erythropoietin Protects Rat Brain Injury from Carbon Monoxide Poisoning by Inhibiting TollLike Receptor 4/NF-kappa B-Dependent Inflammatory Responses. Inflammation, vol. 38, Issue 5 (October 2015).
9. Zhang J., Zou Y.R., Zhong X., Deng H.D., Pu L., Peng K., Wang L. Erythropoietin pretreatment ameliorates renal ischaemia-reperfusion injury by activating PI3K/Akt signaling. Nephrology (Carlton), 20(4), pp. 266—72.
10. Wiedenmann T., Ehrhardt S., Cerny D., Hildebrand D., Klein S., Heeg K., Kubatzky K.F. Erythropoietin acts as an anti-inflammatory signal on murine mast cells. Mol Immunol, vol. 65(1), pp. 68—76.
11. Osikov M.V., Telesheva L.F., Kishkin A.M., Fedosov A.A. Effect of erythropoietin on innate immunity indices in early experimental thermal injuries. Fundamental research, 2014, no. 7, pp. 334—339.
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Синицкий Антон Иванович — д.м.н., доцент, кафедра химии фармацевтического факультета, ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России, г. Челябинск
Шишкова Юлия Сершеевна — д.м.н., профессор, кафедра микробиологии, вирусологии, иммунологии и клинической лабораторной диагностики, ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава России, г. Челябинск
—--—-
~ 291 ~
REFERENCES
1. Ji M.H. Erythropoietin Pretreatment Attenuates Seawater Aspiration-Induced Acute Lung Injury in Rats / Ji M.H., Tong J.H., Tan Y.H., Cao Z.Y., Ou C.Y., Li W.Y., Yang J.J., Peng Y.G., Zhu S.H. Inflammation, vol. 38, Issue 5 (October 2015).
2. Jin W., Wu J., Wang H. Erythropoietin administration modulates pulmonary Nrf2 signaling pathway after traumatic brain injury in mice. J. Trauma, 2011, vol. 71(3), pp. 680—686.
3. Kailan W., Si Z. Pretreatment With Erythropoietin Attenuates Intestinal Ischemia Reperfusion Injury by Further Promoting PI3K/Akt Signaling Activation. Transplant Proc. 2015 Jul-Aug. 47(6). P. 1639—45.
4. Katavetin P., Tungsanga K., Eiam-Ong S. Anti-oxidative effects of erythropoietin. Kidney Int. Suppl,
2007, vol. 107, pp. 10—15.
5. Kristal B., Shurtz-Swirski R., Tanhilevski O. et al. Epoetin-alpha: preserving kidney function via attenuation of polymorphonuclear leukocyte priming. Origin. Articles,
2008, vol. 10, pp. 266—272.
6. Liu Q.S., Cheng Z.W., Xiong J.G., Cheng S., He X.F., Li X.C. Erythropoietin pretreatment exerts anti-inflammatory effects in hepatic ischemia/reperfusion-injured
