Особенности метаболических механизмов иммунного ответа у больных абсцессом легких и атопической бронхиальной астмой

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

© СОЛОНЧУК Ю.Р., ПЕТРОВА М.М., КАМЗАЛАКОВА Н.И.

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ИММУННОГО ОТВЕТА У БОЛЬНЫХ АБСЦЕССОМ ЛЕГКИХ И АТОПИЧЕСКОЙ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ

Ю.Р. Солончук, М.М. Петрова, Н.И. Камзалакова Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф.

Войно-Ясенецкого, ректор - д.м.н., проф. И.П. Артюхов; Красноярская краевая клиническая больница, гл. врач - заслуженный врач

РФ Б.П. Маштаков.

Резюме. Изучены особенности формирования иммунного ответа при различных, с точки зрения иммунопатогенеза, заболеваниях органов дыхания: гнойно-деструктивные и аллергические. Выявленные различия иммунного ответа обусловлены, на наш взгляд, вариациями метаболических реакций лимфоцитов и вегетативного статуса, что необходимо учитывать при иммунокоррекции данных заболеваний.

Ключевые слова: абсцесс легкого, атопическая бронхиальная астма, иммунный статус, вегетативная нервная система, метаболизм, цитокины.

Солончук Юлия Рудольфовна - Красноярская краевая клиническая больница; краевой центр клинической иммунологии, врач аллерголог-иммунолог; тел: 8(391)2538714.

Петрова Марина Михайловна - д.м.н., проф., зав. кафедрой поликлинической терапии и семейной медицины с курсом ИПО КрасГМУ; тел 8(391)2201914.

Камзалакова Наталья Ивановна - д.м.н., проф., зав. кафедрой клинической иммунологии КрасГМУ; тел. 8(391)2201552.

Силу и направленность иммунного ответа определяют различные регуляторные системы организма, среди которых важнейшая роль принадлежит симпатоадреналовой системе (САС) [3, 7]. Формирование адекватного иммунного ответа зависит и от внутрисистемной регуляции иммунитета, что обеспечивают вырабатываемые иммунокомпетентными клетками (ИКК) цитокины [11, 12].

Однако функция клетки напрямую зависит от выраженности и направленности в ней основных метаболических процессов, что можно оценить посредством определения активности ключевых ферментов метаболизма, а также состава клеточной мембраны. Влияние функциональных возможностей ИКК на продукцию ими цитокинов, в совокупности с направленностью функционирования САС, изучено недостаточно и является актуальной задачей, так как позволит установить новые элементы иммунопатогенеза и более дифференцированно подойти к иммунокоррекции при различных заболеваниях.

Материалы и методы

Основную группу составили 88 пациентов обоего пола с гнойнодеструктивными и аллергическими заболеваниями легких. Отбор больных в группы осуществлялся методом сплошного наблюдения по мере их госпитализации в отделение торакальной хирургии или аллергологии Красноярской краевой клинической больницы, а также при обращении в консультативную поликлинику. Основная группа обследуемых состояла из 52 пациентов с абсцессом легкого (АЛ), без аллергопатологии в анамнезе, и 36 больных атопической бронхиальной астмой (АБА) средней степени тяжести, получавших ингаляционные ГКС. Анализ результатов проводился в разгар заболевания и в период реконвалесценции.

Контрольную группу составили 44 практически здоровых на момент обследования человек, идентичных по полу и возрасту, без острых патологических процессов в течение 2-х месяцев, предшествующих обследованию, а также хронических заболеваний в анамнезе.

Иммунофенотип лимфоцитов периферической крови (CD3, CD4, CD8, CD19) определялся методом непрямой флуоресценции с моноклональными антителами. Концентрация сывороточных иммуноглобулинов IgA, IgM, IgG измерялась методом Mancini [15]. Оценка функционального состояния фагоцитарного звена производилась методом хемилюминесценции гранулоцитов крови по P. De Soli et al. [13] с опсонизированным зимозаном в качестве активатора индуцированной хемилюминесценции; фагоцитарный индекс и фагоцитарное число - методом латексной агглютинации. С помощью иммуноферментного анализа в сыворотке крови определялись содержание цитокинов (тест-системы «Диамед») и уровень общего IgE (тест-системы АОЗТ «Биоиммуноген», Москва).

Активность ферментов в лимфоцитах периферической крови: глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г6ФДГ), глицерол-3-фосфатдегидрогеназы (Г3ФДГ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), НАД- и НАДФ-зависимой малатдегидрогеназ (НАДМДГ, НАДФМДГ, соответственно), НАД- и НАДФ-зависимой глутаматдегидрогеназ (НАДГДГ и НАДФГДГ, соответственно), НАД- и НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназ (НАДИЦДГ и НАДФИЦДГ

соответственно), глутатионредуктазы (ГР) определялась методом

биолюминесценции по А. А. Савченко и Л.Н. Сунцовой [10].

Определение липидного спектра (фосфолипиды, холестерин, свободные жирные кислоты, триацилглицериды, эфиры холестерина) лимфоцитов

периферической крови проводилось методом тонкослойной хроматографии с экстракцией липидов по методу A. Folch et al. [14].

Преобладание симпатического или парасимпатического тонуса

вегетативной нервной системы (ВНС) оценивали по индексу Кердо, который

вычислялся по следующей формуле: ИК = (1 - ДД/Р8)*100% (ДД - показатель диастолического давления, РБ - частота пульса).

Для оценки адаптационных возможностей организма использовался индекс стресса (ИСтр) по Л.Х. Гаркави с соавт. [4]. ИСтр отражает соотношение относительного содержания в периферической крови лимфоцитов и сегментоядерных гранулоцитов (ИСтр = % лимфоцитов / % сегментоядерных нейтрофилов), что соответствует выраженности стресса по соответствующей шкале адаптационных реакций.

Статистическая обработка результатов исследования проводилась с помощью критерия Колмогорова-Смирнова с поправкой Лилиефорса, при нормальном распределении применялся 1-критерий Стьюдента. В случае отклонения выборок от нормального распределения в сравнительном анализе использовали критерии Уилксона (^) и Манна-Уитни (Т) [5].

Результаты и обсуждение Индекс Кердо у пациентов с АЛ (+11,83±0,81) достоверно превышал контрольное значение (+0,83±0,8; р<0,001), что свидетельствовало о преобладании у них тонуса симпатического отдела ВНС. Последнее подтверждалось и величиной индекса стресса (АЛ - 0,16±0,01; в контроле -

0,52±0,02; р<0,001), соответствовавшей состоянию выраженного стресса [4].

В иммунограмме больных АЛ отмечалось снижение процентного содержания СБ3-лимфоцитов (р<0,001), их абсолютного числа (р<0,001), дисбаланс иммунорегуляторных субпопуляций Т-лимфоцитов за счет дефицита СБ4-клеток (р<0,001). Кроме того, наблюдалось значительное уменьшение количества активно-фагоцитирующих клеток и резкое подавление их поглотительной способности (фагоцитарный индекс при АЛ-29,90±1,72, в контроле - 61,11±1,21; р<0,001; фагоцитарное число при АЛ 3,52±0,20, в контроле - 6,32±0,22; р<0,001). Следует отметить достоверное повышение уровня хемилюминесцентного ответа лейкоцитов крови (32,46±0,79) по сравнению с показателем здоровых лиц (23,80±0,50; р<0,001).

В то же время установлено увеличение уровней 1^М, 1^0 и ]^Е (р<0,001 -для всех показателей), повышенная продукция цитокинов, как провоспалительных а-ФНО (в 6,7 раза выше контрольного показателя; р<0,001) и ИЛ-8 (в 4,4 раза превышал контрольное значение; р<0,001), так и противовоспалительного, стимулирующего антителообразование, ИЛ-4 (в 3,8 раза выше уровня у здоровых лиц; р<0,001).

Как известно, структурно-метаболические параметры ИКК зависят от регуляторного влияния ВНС [3]. В группе АЛ в острый период болезни было установлено, что в клетках происходит активация процессов липолиза и перекисного окисления липидов за счет превалирования тонуса симпатического отдела ВНС. Уменьшение количества фосфолипидов (ФЛ) в мембранах лимфоцитов в результате интенсификации указанных процессов приводит к накоплению холестерина в клеточных мембранах. Это, в свою очередь, снижает проницаемость последних и ограничивает поступление метаболитов в клетки. Сравнительные данные липидного спектра лимфоцитов больных групп АЛ в острый период заболевания и АБА в период обострения приведены в табл. 1.

Уменьшение субстратной обеспеченности внутриклеточных реакций вызывало перераспределение метаболических потоков. Это

характеризовалось, во-первых, «обеднением» пентозофосфатного пути

(ПФП), что привело, вероятно, к снижению способности лимфоцитов к пролиферации и проявилось лимфопенией в периферической крови обследованных больных.

Таблица 1

Структурно-метаболические параметры лимфоцитов

Примечание: р1 - достоверность различий с контролем;р2 -достоверность различий с показателем соответствующей графы.

Во-вторых, при субстратном ограничении реакций ПФП и гликолиза включался компенсаторный механизм пополнения последнего метаболитами с липидного обмена и за счет реакции лактат-пируват. В-третьих,

недостаточная обеспеченность энергетических процессов в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК) субстратами компенсировалась их дополнительным поступлением с аминокислотного обмена, резервы которого пополнялись за счет активации ГР, участвующей не только в антиоксидантной защите клеток, но и в транспорте в них аминокислот. Как известно, такие перестройки внутриклеточного обмена характерны для состояний функционального напряжения лимфоцитов [1, 2, 6, 8]. Данные исследований ферментного состава лимфоцитов пациентов с АЛ в острый период заболевания и АБА в период обострения приведены в табл. 2.

Таблица 2

Показатели активности ферментов

Примечание:р1 - достоверность различий с контролем; р2 -достоверность различий с показателем соответствующей графы.

В отличие от пациентов с гнойной инфекцией, в группе больных АБА в период обострения заболевания отмечено отрицательное значение индекса Кердо (-9,79±0,77 по сравнению с контролем 0,83±0,82; р<0,001), что характеризовало выраженное превалирование тонуса парасимпатического отдела ВНС у пациентов с аллергическим синдромом. Изменение индекса стресса по типу реакции «тренировки» также свидетельствовало в пользу более значимых у них парасимпатических регуляторных влияний (рис. 1).

15.00

10.00 5,00 0,00

-5,00

-10,00

-15,00

11,83

5,20 5,40

0 83 1,60 _ I

Контроль АЛ-остр.пер. АБА-о

-9,79

ИСтрх10  ИК

Примечание: p - достоверность различий показателей с контролем. PDF created with pdfFactory Pro trial version www. pdffactory. com

Рис. 1. Сравнительная характеристика уровня индекса стресса и индекса Кердо у наблюдаемых больных в острый период заболевания.

Превалирование тонуса парасимпатического отдела ВНС у больных АБА сопровождалось и свойственными этому патологическому процессу, протекающему, как правило, без выраженной интоксикации, изменениями в гемограмме и иммунном статусе. В разгар заболевания у этих пациентов, в отличие от группы АЛ, сохранялось на уровне контрольных значений процентное содержание основных популяций ИКК: СБ3, СБ4, СБ8 и СБ19; отсутствовал иммунорегуляторный дисбаланс. Однако абсолютное количество лимфоцитов, СБ3- и СБ19-клеток у этих пациентов превышало, как соответствующие параметры больных АЛ, так и группы здоровых лиц (р<0,001 в обоих случаях). Вероятно, активация специфического иммунного реагирования, отраженная в изменениях перечисленных выше показателей, явилась причиной обострения АБА, которая сопровождалась и значительным повышением концентрации ]^Е (почти в 10 раз в сравнении с контролем, р <0,001).

Механизмами, вызывающими активацию иммунных реакций, по-видимому, могла быть и высокая способность фагоцитов к презентации антигена (аллергена), и стимуляция пролиферации и дифференцировки В-лимфоцитов под действием цитокиновой регуляции. В группе больных АБА при обострении заболевания весьма существенно повышались концентрации провоспалительных цитокинов а-ФНО и ИЛ-8 (в 4,5 и в 2,9 раз соответственно; р<0,001 - по сравнению с контролем), а также, в еще большей степени, - противовоспалительного ИЛ-4 (в 11,1 в сравнении с контролем, р<0,001), что подтверждает значительное изменение

цитокинового профиля пациентов с указанной патологией [9].

Изменения параметров периферической крови больных в период разгара аллергического заболевания сочетались с перестройками липидного спектра лимфоцитов и внутриклеточных метаболических процессов. К структурнометаболическим характеристикам лимфоцитов при обострении у больных

бронхиальной астмы относятся: высокая проницаемость и текучесть

липидного бислоя клеточных мембран за счет низкого уровня в них холестерина, интенсификация липидного обмена с увеличением содержания в клетках свободных жирных кислот и триацилглицеридов. Это сочеталось с сохранением баланса между липолизом и липогенезом на уровне практически здоровых лиц.

Повышенная проницаемость клеточных мембран «обеспечивала» поступление метаболитов в лимфоциты в количестве, достаточном для более интенсивного протекания в них реакций синтеза и пролиферации. Это подтверждалось усилением секреции ]^Е и цитокинов и увеличением абсолютного количества лимфоцитов у больных БА в период обострения. Наряду с активацией синтетических и пролиферативных процессов в клетках, наблюдалось повышение энергопродукции в цикле Кребса, в том числе, и за счет дополнительного субстратного обеспечения с аминокислотного обмена.

Таким образом, при абсцессе легкого и атопической бронхиальной астме имеют место принципиально различающиеся разнонаправленные реакции иммунной системы больных на антиген/аллерген, особенности структурнометаболических параметров лимфоцитов, в значительной степени опосредованные превалированием тонуса симпатического или парасимпатического отделов ВНС (рис. 2).

У больных АЛ ограничение возможностей антибактериального иммунитета происходит не только за счет микробной агрессии, количественных и качественных нарушений в клеточном и фагоцитарном функциональных звеньях, но и сопровождается «истощением» адаптационных способностей иммунной системы на фоне повышенной активности САС. Липидные перестройки в ИКК, происходящие в ответ на интенсификацию процессов ПОЛ и липолиза, ограничивают поступление субстратов в клетки и экспрессию рецепторов на их поверхности. Это в совокупности нарушает адекватность иммунного ответа на бактериальный антиген.

Высокая же способность лимфоцитов больных БА к продукции цитокинов и иммуноглобулинов (в частности, иммуноглобулина Е) формирует повышенную готовность к аллергическим реакциям. При этом, более проницаемая мембрана лимфоцитов способствует повышенной их функциональной активности за счет достаточного поступления в клетки метаболитов, преимущественно для синтетических процессов, и экспрессии на них рецепторов, что в совокупности формирует высокую реактивность иммунной системы.

Литература

1. Булыгин Г.В., Казакова Г.Н. , Каспаров Э. В. Особенности структурно-метаболических параметров Т- и В-лимфоцитов здорового человека и при некоторых патологических состояниях. - Красноярск, 1998. - 127 с.

2. Булыгин Г.В., Камзалакова Н.И. , Андрейчиков А.В.

Метаболические основы регуляции иммунного ответа. - Новосибирск: СО РАМН, 1999. - 346 с.

3. Вейн А.М. Вегетативные расстройства. Клиника, диагностика, лечение. - М.: Мед. информ. агентство, 2003. - 752 с.

4. Гаркави Л.Х, Квакина Е.Б. , Кузьменко Т.С. Антистрессорные реакции и активационная терапия. - М.: Имедис, 1998. - 656 с.

5. Гланц С. Медико-биологическая статистика / Пер. с англ. - М.: Практика, 1999. - 459 с.

6. Камзалакова Н.И., Андрейчиков А.В. , Швецкий

А.Г. Генерализация гнойной хирургической инфекции как следствие метаболического иммунодефицита // Сиб. мед. журн. - 1999. - № 4. -С. 20-23.

7. Клиническая психонейроиммунология / В.Я. Семке, Т.П. Ветлугина, Т.И. Невидимова и др. - Томск, 2003. - 300 с.

8. Лебкова Н.П. Современные представления о внутриклеточных механизмах обеспечения энергетического гомеостаза в норме и при патологии // Вестн. РАМН. - 2000. - № 9. - С. 16-22.

9. Гущин И.С. О физиологическом смысле аллергической реакции // Иммунология. - 2001. - № 3. - С. 16-18.

10. Савченко А. А., Сунцова Л.Н. Высокочувствительное

определение активности дегидрогеназ в лимфоцитах периферической крови человека биолюминесцентным методом // Лаб. дело. - 1989. - № 11. - С. 23-25.

11. Симбирцев А.С. Цитокины: классификация и биологические функции / // Цитокины и воспаление. - 2004. - Т. 3, № 2. - С. 16-22.

12. Симбирцев А.С. Цитокины в диагностике и лечении заболеваний

органов дыхания // Российская ринология: Научно-практический

журнал. - 2004. - № 1. - С. 38-40.

13. De Soli P., Lippa S., Lixxarru G. Whole blood chemiluminescence: a new technical approach to assess oxygen-dependent microbial activity of granulocytes // J. Clin. Lab. Autom. - 1983. - Vol. 3. - P. 391-400.

14. Folch J., Lees M., Sloane-Stanley G. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues // J. Biol. Chem. - 1957. - Vol.226, №1. - P.497-509.

15. Manchini G., Carbonara A.O., Heremas J.F. Immunochemical quantitation of antigens by single radical immunodiffusion // Immunochemistry. - 1965. - Vol. 2. - P. 235-254.