Роль иммунологических нарушений при остром деструктивном панкреатите

НАУЧНЫЕ ОБЗОРЫ

© ВИННИК Ю.С., ЧЕРДАНЦЕВ Д.В., МАРКЕЛОВА Н.М., ТИТОВА Н.М., ПЕРВОВА О.В., МИЛЛЕР М.С. -

РОЛЬ ИММУНОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ ПРИ ОСТРОМ ДЕСТРУКТИВНОМ ПАНКРЕАТИТЕ

Ю.С. Винник, Д.В. Черданцев, Н.М. Маркелова, Н.М. Титова, О.В. Первова, М.С. Миллер

(Красноярская государственная медицинская академия, ректор - д.м.н., проф. И.П. Артюхов; кафедра общей хирургии, зав.

- д.м.н., проф. М.И. Гульман)

Резюме. Представлен обзор литературы, в котором освещены вопросы патогенеза развития иммунодепрессии при остром деструктивном панкреатите. Обсуждается роль цитокинов (интерлейкинов 1, 2, 6, ТОТ-а), системы Ь-аргинин - оксида азота в инициировании процессов апоптоза иммунокомпетентных клеток на разных стадиях заболевания в условиях гипоксии и окислительного стресса.

Ключевые слова. Деструктивный панкреатит, иммунная система, оксид азота, научный обзор.

В настоящее время острый панкреатит (ОП) является третьим по частоте встречаемости среди острых хирургических заболеваний органов брюшной полости, уступая только острому аппендициту и калькулезному холециститу [1,9]. Несмотря на применение современных технологий в диагностике и лечении ОП с использованием консервативных и оперативных методов лечения, летальность остается неизменно высокой, достигая при деструктивных формах 28-80% [2,3,11]. Прогноз при панкреонекрозе зависит как от объема поражения железы, распространенности гнойно-некротического процесса в самом органе и окружающих тканях, так и от степени иммунных нарушений [1,3,17].

Важная особенность острого деструктивного панкреатита (ОДП) состоит в раннем развитии иммунодефицита [2,8,10]. Массивная токсемия, окислительный стресс, оперативное вмешательство, медикаментозная иммунодепрессия в результате длительного назначения антибиотиков, использования цитостатиков, глюко-кортикостероидов, значительные потери белков с экссудатом, токсическое угнетение функций печени, в том числе и белково-синтезирующей, способствуют развитию тяжелых нарушений в иммунной системе с возникновением полифункциональной недостаточности ее важнейших органов и систем [3,4,18]. Комбинированный индуцированный вторичный иммунодефицит у таких больных имеет в своей основе все основные патологические изменения в системе иммунитета: гибель клеток, функциональную клеточную блокаду (блокаду рецепторов и блокаду передачи сигналов), дисбаланс клеточных субпопуляций - хелперов-ТЬ1/ТЬ2, супрес-соров/цитотоксических лимфоцитов [4,16,19]. По мнению ряда авторов, чрезмерная выраженность синдрома системного воспалительного ответа (ССВО) при ОДП может индуцировать развитие иммуно-депрессии, что приводит к неспособности организма противостоять микробной агрессии, и, как следствие, к развитию гнойно-некротических осложнений [3,4].

Особый интерес в указанной проблеме представляют медиаторы клеточных реакций - цитокины, определяющие в известной степени взаимоотношения в иммунной системе. Цитокины, являясь продуктами активированных мононуклеарных фагоцитов и эндотелиальных клеток, участвуют в развитии эндогенной интоксикации, ССВО, окислительного

стресса, а также, активации целого каскада иммунологических реакций [4,21].

В последнее десятилетие появилось большое количество публикаций, посвященных роли свободно-радикального окисления и окислительного стресса (ОС) в патогенезе ОП. Окислительный стресс во многом определяет выраженность ССВО при ОП. Именно этот компонент патогенеза заболевания обусловливает тяжесть больных в ранний период развития ОДП. Патогенетический механизм окислительного стресса характеризуется снижением уровня АТФ, гиперпродукцией активных форм кислорода - супероксидных, перекисных и гидро-перекисных радикалов, в том числе, оксида азота. Открытая всего несколько лет назад система L-аргинин - оксид азота представляет существенный интерес и в настоящее время интенсивно изучается [3,7,8].

Оксид азота образуется из аминокислоты L-аргинина под влиянием фермента NO-синтазы. NO стимулирует растворимую гуанилатциклазу, что ведет к образованию цГМФ, вызывающего через активацию протеинкиназ последующие внутриклеточные реакции и соответствующие эффекты в клетках-мишенях [12,16].

Для понимания молекулярных основ и особенностей действия окиси азота на различные органы и ткани, необходимо иметь в виду наличие двух главных изоформ NO-синтазы: ингредиентной (конститутивной) -сNOS, т.е. содержащейся постоянно в качестве составной части биологических ресурсов клетки, и индуцибельной - iNOS [20].

Активность сNOS, содержащейся в эндотелиальных, нервных клетках, тромбоцитах в условиях физиологического покоя клетки постоянна и весьма низка.

Под влиянием иммуногенных и провоспалительных стимулов (эндотоксины, бактериальные липополисаха-риды, интерфероны, цитокины, в том числе фактор некроза опухоли (TNF) происходит экспрессия гена, ответственного за синтез iNOS. При этом соответствующие клетки - макрофаги, нейтрофилы, моноциты, клетки Купфера, гепатоциты, фибробласты продуцируют и выделяют на протяжении многих часов, а иногда дней, NO в тысячи раз большем количестве, чем под влиянием сNOS. Оксид азота в данном случае оказывает мощное повреждающее воздействие на проникающие в организм чужеродные клетки, осуществляя защитную функцию в

организме. При микробной инвазии, попадании во внутреннюю среду организма инородных тел, вирусов и т.п. происходит активация макрофагов, их набухание, увеличение содержащихся в них лизосом, активация гидролитических ферментов, пероксидаз, каталаз и др. Эти и другие процессы, составляющие химическую основу фагоцитоза, оказались во многом опосредованы системой Ь-аргинин - оксид азота. [20]. Запредельные концентрации N0 действуют вместе с супероксид-анионом, также выделяемым активированными клетками макрофагами, преимущественно нейтрофилами. Образующиеся при этом пероксинитрит, двуокись азота и гидроксильный анион оказывают сильное цитоток-сическое действие. Доказано прямое повреждающее действие пероксинитрита на ткань поджелудочной железы [19,21]. Нарушает N0 функции митохондрий, тормозя активность ферментов, осуществляющих электронный транспорт, подавляет рибонуклеотид-редуктазу (один из ключевых ферментов в процессе репликации ДНК), разрушает ДНК, расщепляет Ре- и Си-содержащие белки с освобождением свободных Ре2+ и Си2+ и т.п. Все это ведет к гибели бактериальных и инородных клеток, то есть образование под влиянием iN0S больших количеств N0 участвует в неспецифической защите организма. Очевидна и та роль, которую N0 играет в механизмах эффекторного воспалительного процесса любой локализации. Отмечен хемотаксический эффект N0, его влияния на активность нейтрофилов, моноцитов, взаимодействие с другими медиаторами воспаления [6].

Ряд авторов считают, что пусковым фактором активации свободнорадикальных процессов в паренхиме поджелудочной железы при ОП является нарушение микроциркуляции вследствие энзимной токсемии, повышения концентрации биогенных аминов, простагландинов и других вазоактивных веществ, приводящих к первичной вазоконстрикции, микротром-бообразованию, гемореологическим расстройствам. При нарушении микрогемодинамики происходит разобщение дыхательных цепей митохондрий, неполное восстановление растворенного в липидном матриксе клеток мембран кислорода, что и приводит к образованию АФК и активации ПОЛ. Доказано, что основным стимулом экспрессии iN0S является активация свободно-радикальных процессов, которая в условиях острой гипоксии связана с активацией синтеза цитокинов, а также с угнетением активности антиоксидантных ферментов [7,8,21]. Гибель клеток при гипоксии может происходить как за счет некроза, при котором происходит быстрая неуправляемая гибель, так и путем апоптоза, при котором в клетке в течение нескольких часов инициируется регулируемая многими факторами программа смерти. Некроз клеток запускается в результате значительного увеличения содержания внутриклеточного кальция и активации широкого спектра повреждающих путей, включая неспецифические механизмы протеонуклеолиза. Считается, однако, что при гипоксии гибель клеток преимущественно опосредована механизмами апоптоза [7,14,15]. Апоптоз выражается в деградации ДНК, заканчивается распадом клетки на фрагменты, сохраняющие целостность клеточной мембраны, вследствие чего не сопровождается развитием воспаления и не вызывает поражения других клеток и тканей организма [8,17]. Гипоксическое повреждение и апоптоз в кровеносных сосудах имеют один очень

важный аспект. Тканевая гипоксия может развиваться не только на больших участках сосуда, но и в локальных участках. В этих микроучастках гипоксии обнаруживается большое количество макрофагов, которые активно синтезируют как ростовые факторы сосудов, так и проапоптотические факторы, регулируя баланс между сосудистым ростом и апоптозом. Тяжелая гипоксия приводит к увеличению популяции макрофагов, синтезирующих в основном проапоптотические факторы, сдвигая процесс в сторону апоптоза. In vitro продемонстрировано, что введение ингибиторов NOS вызывает значительное снижение гибели клеток и основных признаков апоптоза при гипоксии. Это означает, что гиперпродукция NO, вызываемая гипоксией, является фактором индукции апоптоза, причем, не только в ткани поджелудочной железы, но и в кровеносном русле, оказывая, таким образом, угнетающее действие на иммунокомпетентные клетки [5,18].

Изменение иммунологических параметров заключается в ранней редукции лимфоидных популяций CD3, CD4 и CD8 клеток и угнетении продукции интер-лейкина-2. Факт резкого снижения Т-лимфоцитарных субпопуляций с первых часов заболевания настолько характерен, что считается маркером тяжести острого деструктивного панкреатита. Интерлейкину-2 принадлежит ведущая роль в регуляции иммунного ответа, благодаря широкому спектру его биологических эффектов. Он продуцируется субпопуляцией Т-хелперов в ответ на антигенную стимуляцию и направленно влияет на пролиферацию тимоцитов, стимулирует активацию, рост и дифференцировку Т- и В-лимфоцитов, потенцирует антигенпрезентирующую и микро-бицидную функцию макрофагов, способствует активации и пролиферации естественных киллерных клеток, активирует опухоль-инфильтрирующие клетки. Кроме митогенного эффекта, ведущего к клональной экспансии активированных антигеном лимфоцитов, ИЛ-2 потенцирует продукцию ряда лимфокинов, клетками-мишенями для которых являются Т- и В-лимфоциты, NK-клетки и макрофаги, причем все эти медиаторы ведут к усилению иммунного ответа за счет их функциональной активации [15,21].

У больных с ОП ИЛ-1 и Т№а являются первичными системными индукторами ИЛ-6 и ИЛ-8. Экспрессия цитокинов не ограничивается только поджелудочной железой, а распространяется на другие органы и системы. ИЛ-1 и Т№а при ОП продуцируются в селезенке, печени, легких от 1 часа до 1 суток, в зависимости от свойств агентов, вызвавших ОП. Цитокины способствуют накоплению лейкоцитов в месте воспаления, провоспалительные цитокины также индуцируют экспрессию адгезивных молекул локально и системно. Увеличивая проницаемость, промоцию и экстравазацию адгезированных лейкоцитов, провос-палительные цитокины приводят к секреции в печени белков острой фазы, тем самым, играют важную роль в системной манифестации ОП и ПОН [10,1,14].

P.Curley и соавт. установили, что наряду с изменениями моноцитов/макрофагов уменьшается общее число Т-лимфоцитов, развивается дисбаланс Т-хелперов, что отражает депрессию иммунной системы при ОП. Концентрация CD-4+Т-хелперов коррелировала с уровнем ИЛ-6 и уровнем эндотоксинов, отражая тяжесть состояния больных с ОП. В первые сутки госпитализации у больных острым деструктивным

панкреатитом снижается общее количество лимфоцитов. В последующие дни была отмечена достоверная обратная корреляция между нарастанием показателя СРБ и Т-лимфоцитов со снижением содержания Т-хелперов, что указывает на дефект иммунного ответа. Кроме того, при контаминации девитализированной ткани поджелудочной железы уменьшалось содержание СБ-4+Т-клеток, что ассоциировалось со снижением уровня ИЛ-2. По мнению А.БетоЬ и соавт., снижение уровня СБ4+ и/или СБ8+ у больных с ОП указывает на основную роль Т-лимфоцитов в прогнозе заболевания.

Иммуносупрессия маркер тяжелого течения ОП [1,14,15].

Несмотря на большое количество исследований, механизмы нарушения иммунологических процессов при ОП во многом остаются неясными и требуют дальнейшего изучения. Безусловно, влияние на такие сложные процессы, как синтез N0, регуляция апоптоза, активация того или иного звена иммунитета, дает возможность совершенствования патогенетических методов лечения острого панкреатита.

THE ROLE OF IMMUNOLOGICAL DISTURBANCES IN CASE OF ACUTE NECROTIZING

PANCREATITIS

Y.S. Vinnik, D.V. Cherdancev, N.M. Markelova, N.M. Titova, O.V. Pervova, M.S. Miller

The article is the revue of the literature used, in which the problems of the immunosuppression pathogenesis development in case of acute necrotizing pancreatitis are described. The role of cytokines (interleukines 1, 2, 6, TNF-a), system of L-arginine - nitric oxide is discussed in initiation the apoptosis processes of the immunocompetent cells at different stages of the disease in the condition of oxidative stress and hypoxia.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аверкиев В.Л., Аверкиева Л.В. Изменения некоторых иммунологических показателей при панкреонекрозе и их коррекция. // Хирургия. - 2003. - №5. - С.31-34

2. Белушкина Н.Н., Хасан Хамад А., Северин С.Е. Молекулярные основы апоптоза. // Вопр. биол., медицинской и фармацевтической химии. - 1998. -№4. - С.15-23

3. Бескосный А.А., Касумьян С.А. Критерии прогноза тяжелого течения острого панкреатита. // Анналы хир. гепатол. - 2003. - Т.8., №1. - С.24-32

4. Гаин Ю.М., Леонович С.И., Завада Н.В., Алексеев С.А., Руденок В.В., Шахрай С.В., Луневский А.В. Иммунный статус при перитоните и пути его патогенетической коррекции. - Минск: Юнипресс, 2001. - 255 с.

5. Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б., Вольский Н.Н., Козлов В.А. Внутриклеточный стресс и апоптоз. // Успехи соврем. биол. - 1999. - Т.119, №5. - С.440-450

6. Келина Н.Ю. Иммунобиохимические механизмы интоксикационного синдрома при остром разлитом перитоните. // Анест. и реаниматол. - 1996. - №5. -С.25-26

7. Кетлинский С.А., Симбирцев А.С., Воробьев А.А. Эндогенные иммуномодуляторы. - Спб.: Гиппократ, 1992. - 254с.

8. Малышев И.Ю., Монастырская Е.А., Смирин Б.В., Манухина Е.Б. Гипоксия и оксид азота .// Вестн. Рос. АМН. - 2000. - №9. - С.44-48

9. Проскуряков С.Я., Бикетов С.И., Иванников А.И., Скворцов В.Г. Оксид азота в механизмах патогенеза внутриклеточных инфекций. // Иммунол. - 2000. -№4. - С.9-18

10. Робинсон М.В., Труфакин В.А. Апоптоз и цитокины. // Успехи соврем. биол. - 1999. - Т.119., №4. - С.359-367.

11. Утешев Д.Б., Сергеев А.В., Утешев Б.С. Апоптоз: фармакологические аспекты. // Эксперимент. и клин. фармакология. - 1998. - Т61, №4. - С.57-65

12. Черданцев Д.В., Винник Ю.С., Каспаров Э.В., Титова Н.М., Первова О.В. Диагностика и лечение окислительного стресса при остром панкреатите. -Красноярск, 2002. - 147с.

13. Curley P. Endotoxin, cellular immune dysfunction and acute pancreatites // Ann R Coll Surg Engl. - 1996. -Vol.78, №4 - P.531-535

14. Curley P., Nestor M., Collins K., Saporoschetz I., Mendez M., Mannick J., Rodrick M. Decreased interleukin-2 production in murine acute pancreatites: Potential for immunomodulation // Gastroenterology -1996. - Vol.110, №4 - P. 583-588

15. Konturek SJ, Bilski J, Konturek PK, et al. Role of endogenous nitric oxide in the control of canine pancreatic secretion and blood flow // Gastroenterology -1993.- Vol.104, - P.896-902

16. Konturek SJ, Szlachcic A, Dembinski A, et al. Nitric oxide in pancreatic secretion and hormone-induced pancreatitis in rats // Int J Pancreatol. - 1994. - Vol.15-P.19-28

17. Norman JG, Fink G, Franz M, et al. Active interleukin-1 receptor required for maximal progression of acute pancreatitis // Ann Surg - 1996. - Vol.223 - P. 163-169

18. SedlacekH.-H., Moroy I. Immune reactions . Springer -Verlag. - 1995. - 581p

19. Tsukahara Y, Horita Y, Anan K, et al. Role of nitric oxide derived from alveolar macrophages in the early phase of acute pancreatitis // J Surg Res.- 1996. -Vol.66.- P. 43-50

20. Thompson A. The Cytokine Handbook / (Ed) - London: Acad Press. - 1992. - 418p.

21. Wrenn RW, Currie MG, Herman LE. Nitric oxide participates in the regulation of pancreatic acinar cell secretion // Life Sci - 1994. - Vol.55. - P.511-518