Особенности цитокинового профиля больных респираторно-синцитиальной вирусной инфекцией

Смоленский государственный университет

Консультативно-диагностическая поликлиника №1, г. Смоленск

Актуальность. Цитокины представляют собой низкомолекулярные белки, которые вырабатываются преимущественно эффекторными клетками крови и являются универсальными регуляторами, контролирующими важнейшие процессы клеточного гомеостаза. В настоящее время открыто более 100 цитокинов, все они в совокупности образуют цитокиновую сеть, функционирование которой носит универсальный, достаточно стереотипный, врождённый характер, являющейся одной из важнейших регуляторных систем организма наравне с нервной, кроветворной, эндокринной и другими системами. Помимо этого, их эффекты распространяются на весь организм даже в минимальных концентрациях [1, 4, 7].

Цитокины относятся к группе факторов межклеточного взаимодействия, активно участвующих в формировании и регуляции иммунных реакций в месте воспаления, таких как дифференцировка клеток-предшественников иммунной системы, активация клеток, представление антигена, пролиферация, экспрессия молекул адгезии и синтез острофазовых белков (белков воспаления). Помимо этого, цитокины также оказывают влияние на многие жизненно важные процессы, протекающие в организме человека: поддержание температуры на строго определённом уровне, биологического ритма, аппетита, сна и т.п. [1, 7].

Цитокины представляют собой полипептиды с молекулярной массой 8-80 кДа. По биологическому действию их можно условно разделить на провоспалительные (TNF-α, IFN-γ, IFN-α, IL-1, IL-6, IL-8, IL-12 и др.) и противовоспалительные (IL-4, IL-10, IL-13, TGF-b и др.). Цитокины характеризуются сложным сетевым характером функционирования, т.е. один цитокин активирует выработку другого, который, в свою очередь индуцирует выработку третьего и четвертого и т.п. При этом третий и четвертый фактор влияют на выработку первого [1, 7].

В доступной нам литературе оказались лишь единичные работы по изучению цитокинов у больных респираторно-синцитиальной вирусной инфекцией (РСВИ). Так, повышенный уровень IFN-γ, IL-2, IL-4, IL-10 и IL-17 был обнаружен в носоглоточной слизи детей раннего возраста с тяжёлым течением РСВИ [11]. Помимо этого, в крови больных РСВИ было определено повышение концентрации IFN, IL-2, IL-4, IL-6, IL-1 и TNF-α [2].

Целью настоящей работы явилось уточнение состояния основных звеньев цитокиновой сети у больных РСВИ с определением возможной патогенетической и прогностической роли данных факторов при этой патологии.

Материалы и методы исследования. Для исследования концентрации провоспалительных и противовоспалительных цитокинов в сыворотке крови больных РСВИ нами было обследовано 15 больных в форме средней тяжести в возрасте 15-54 лет. Забор крови производили в остром периоде (1-2 день болезни) и периоде реконвалесценции (на 7-9 день болезни). Диагноз подтверждали с помощью реакции непрямой гемагглютинации (выявлением специфических антител с ростом их титра в 4 и более раз). Уровень цитокина определяли в сыворотке крови методом ИФА коммерческими тест-системами ЗАО "Вектор-Бест" (Россия) [6].

Результаты клинических и лабораторных исследований были внесены в специально разработанные карты индивидуального обследования пациентов с последующим представлением в виде электронных таблиц Microsoft Excel 2007. Статистическая обработка результатов исследований была проведена с использованием пакета StatGraphics 15.0.

Нормальность распределения вариационных рядов (соответствие закону Гаусса) проверяли с помощью критериев согласия Колмогорова-Смирнова и Шапиро-Вилкса, одного из самых мощных критериев нормальности. При выполнении гипотезы нормальности распределения в качестве точечной оценки характеристики центра группирования значений случайной величины использовали выборочное среднее (Mo) [3]. В случае нормального распределения каждой из выборок межгрупповые различия выявляли при помощи t-критерия Стьюдента и точного критерия Фишера для сравнения дисперсий. При не выполнении гипотезы нормальности распределения в качестве точечной оценки характеристики центра группирования значений случайной величины использовали медиану (Ме) – показатель наименее подверженный влиянию со стороны индивидуальных колебаний признака. Между собой выборки сравнивали с помощью непараметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни – рангового критерия, хорошо приспособленного для анализа малых выборок и робастного к виду закона их распределения, а также двухвыборочного критерия Колмогорова-Смирнова [3, 5]. Уровень значимости при проверке всех статистических гипотез – р < 0,05 (доверительная вероятность > 0.95).

Контролем служила кровь 17 здоровых доноров в возрасте 19-40 лет и без сопутствующей фоновой патологии.

Результаты. В остром периоде РСВИ выявлено статистически значимое повышение содержания следующих провоспалительных цитокинов (Таблица 1): резкое повышение IL-6 (практически в 100 раз), а также IFN-γ, IFN-α, IL-2, IL-17. К тому при данном заболевании отмечено повышение концентрации всех исследованных противовоспалительных цитокинов (IL-1ra, IL-4, IL-10). Отсутствие достоверных изменений уровня ряда монокинов, таких как TNF-α, IL-1β, IL-8, IL-18, в крови больных РСВИ в остром периоде заболевания, по-видимому, подтверждает достаточные компенсаторные возможности моноцитов/макрофагов в зоне воспаления.

Таблица 1. Сравнительная характеристика концентрации цитокинов в сыворотке крови больных РСВИ, пг/мл

Таблица 1. Сравнительная характеристика концентрации цитокинов в сыворотке крови больных РСВИ, пг/мл

Примечания: * – достоверные различия показателей в динамике заболевания (р ≤ 0,05); # – достоверное отличие от контроля (р 0,05).

Для большей части группы цитокинов, вырабатываемых Th2-лимфоцитами (IL-4, IL-10), а также моноцитами/макрофагами (IL-1β, IL-6) характерна динамика с уменьшением уровня их к периоду реконвалесценции, нередко ниже нормы, что подтверждает истощение компенсаторных возможностей организма с течением времени. В тоже время, отмечено повышение активности Th-17-лимфоцитов, о чём может свидетельствовать увеличение выработки ими IL-17.

В реконвалесцентном периоде заболевания выявлено статистически значимое повышенное содержание лимфокинов (IFN-γ, IL-4, IL-17) при нормальном уровне преимущественно монокинов: TNF-α, IFN-α, IL-1β, IL-1ra, IL-2, IL-6, IL-8, IL-18. Ниже контрольных цифр зарегистрирована концентрация IL-10.

Выводы. Статистически значимое повышение содержания лимфокинов IFN-γ, IL-4 и IL-17 не только в остром периоде, но и в периоде реконвалесценции свидетельствует об активном участии Т-клеток, относящихся к различным клеточным популяциям (Th1, Th2 и Th17), в патогенетических процессах на протяжении всего инфекционного процесса.

Высокий уровень IFN-α, IL-1ra, IL-2, IL-6 в остром периоде заболевания с нормализацией к периоду реконвалесценции подтверждает участие данных цитокинов, вырабатываемых Th1-лимфоцитами и моноцитами/макрофагами, преимущественно на ранних этапах инфекционного процесса с последующим замещением к периоду реконвалесценции на другие белки-регуляторы.

Отсутствие достоверного повышения ряда монокинов (TNF-α, IL-8, IL-18) в крови, по-видимому, подтверждает наличие достаточных компенсаторных возможностей клеточных популяций, синтезирующих данные белки, прежде всего, моноцитов/макрофагов.

Снижение уровня IL-10 ниже нормы к периоду реконвалесценции свидетельствует о значительном истощении компенсаторных возможностей Th2-лимфоцитов в связи с их повышенным потреблением и малым синтезом.

Заключение. Таким образом, оценка роли цитокинов в патогенезе РСВИ возможна только при комплексном изучении их концентрации в крови больных на различных этапах заболевания. Необходима комплексная оценка как провоспалительных, так и противовоспалительных цитокинов в течение заболевания. Соотношение и динамика монокинов и лимфокинов во многом определяет особенности формирования, развития и прекращения воспалительного процесса. Только их адекватный баланс способствует, с одной стороны, эффективному уничтожению респираторного вируса, с другой - отсутствию повреждения органов и тканей (при избытке провоспалительных цитокинов) как в месте воспаления, так и во всем организме.

Полученные данные о состоянии основных факторов цитокиновой сети в норме и у больных РСВИ нами были использованы при разработке следующих экспертных систем: «Экспресс-диагностика и прогноз течения ОРВИ», «Нарушения функционирования цитокиновой сети у больных ОРВИ» и «Рекомендации по лечению больных ОРВИ» [8-10].

Список использованных источников:

  1. Иванов А.А., Гладких О.П., Кузнецова А.В., Данилова Т.И. Межклеточные и клеточно-матриксные взаимодействия в патологии// Молекулярная медицина. – 2005. – №2. – С. 16-21.
  2. Климова Ю.А. Клиническое течение и цитокиновый статус при аденовирусной и респираторно-синцитиальной вирусной инфекциях у взрослых: Автореф. дис. … канд. мед. наук. - М., 2011. 24 с.
  3. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. – М.: Физматлит, 2006. – 816 с.
  4. Нагоев Б.С., Нагоева М.Х., Камбачокова Э.А. О роли цитокинов в регуляции иммунной системы при инфекционных заболеваниях // Матер. III Ежег. Всеросс. Конгр. по инфекционным болезням// Инфекционные болезни, 2011, т. 9, прил. №1. С. 260.
  5. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. – М.: МедиаСфера, 2002. – 312 с.
  6. Рябичева Т.Г., Вараксин Н.А., Тимофеева Н.В., Рукавишников М.Ю.. Определение цитокинов методом иммуноферментного анализа// Информационный бюллетень "Новости "Вектор-Бест". – 2004. – № 4 (34).
  7. Симбирцев А.С. Цитокины – новая система регуляции защитных реакций организма// Цитокины и воспаление. – 2002. – №1. – С. 9-17.
  8. Усков А.А., Иванов В.В., Шипилов М.В. Интерфейс экспертной системы «Экспресс-диагностика и прогноз течения ОРВИ». Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ №2011615981 от 02.08.2011.
  9. Усков А.А., Иванов В.В., Шипилов М.В. Интерфейс экспертной системы «Нарушения функционирования цитокиновой сети у больных ОРВИ». Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ №2011618451 от 27.10.2011.
  10. Усков А.А., Иванов В.В., Шипилов М.В. Интерфейс экспертной системы «Рекомендации по лечению больных ОРВИ». Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ №2011618450 от 27.10.2011.
  11. Bermejo-Martin J.F., Garcia-Arevalo M.C., De Lejarazu R.O. et al. Predominance of Th2 cytokines, CXC chemokines and innate immunity mediators at the mucosal level during severe respiratory syncytial virus infection in children// Eur. Cytokine Netw. – 2007, Vol. 18(3). – P. 162-167.