Некоторые цитокины у больных метаболическим синдромом с желчнокаменной болезнью и инфицированием вируса гепатита С

Мансуров Х.Х., Мансурова Ф.Х., Мирзоева П.Ф.
Институт гастроэнтерологии АН Республики Таджикистан

Термин цитокины предложен S. Cohen в 1974 г. Это небольшие белково-пептидные информационные молекулы. Цитокинам принадлежит важная роль в развитии и течении заболеваний различных органов и систем, в том числе и органов пищеварения. Цитокины – эндогенные биологически активные медиаторы – представляют собой обширную гетерогенную группу низкомолекулярных белков, полипептидов. Состоят цитокины из одной – двух, реже более, полпептидных (гомо- и гетерологичных) цепей (мономеры, димеры, триммеры) с молекулярной массой от 8 до 90 кД, в основном 15-35 кД, кодируемых собственными генами. Цитокины продуцируются активированными клетками, преимущественно лимфоцитами, моноцитами и тканевыми макрофагами в ответ на внешний, внеклеточный стимул. Кроме вышеперечисленных клеток, в синтезе цитокинов могут принимать участие фибробласты, эндотелиальные, эпителиальные и другие клетки. В зависимости от типа продуцирующих клеток (лейкоциты, моноциты), цитокины обозначают как интерлейкины (ИЛ), монокины и др. [Царегородцева Т.М., Серова Т.И., 2003].

Они регулируют межклеточные и межсистемные взаимодействия, определяют выживаемость клеток, стимуляцию или подавление их роста, дифференциацию, функциональную активность и апоптоз. Они обеспечивают согласованность действия иммунной, эндокринной и нервной систем в нормальных условиях и в ответ на патологические воздействия.

В настоящее время идентифицировано более 100 цитокинов, и их число продолжает увеличиваться. Цитокины обеспечивают передачу сигнала, обмен информацией между клетками внутри одного органа, связь между органами и системами, как в физиологических условиях, так и действии различных патогенных факторов – инфекционных микроорганизмов, механических, термических, химических травм. У здоровых содержание цитокинов минимально, они выявляются лишь в следовых количествах. При патологических состояниях общее число и содержание отдельных цитокинов резко возрастает. Индукторами повышенного синтеза цитокинов являются инфекционные микроорганизмы (вирусы, бактерии), продукты их жизнедеятельности, токсины, метаболиты, а также измененные, модифицированные клетки собственного организма, некоторые белки растительного происхождения, пищевые, лекарственные аллергены и др.

Цитокины активны в очень малых концентрациях. Их биологический эффект на клетки, реализуется через взаимодействие со специфическим рецептором, локализованным на клеточной цитоплазматической мембране. Образование и секреция цитокинов происходит кратковременно и строго регулируется.

Все цитокины по структурным особенностям и биологическому действию делятся на несколько самостоятельных групп. Группировка цитокинов по механизму действия позволяет разделить цитокины на следующие группы:

провоспалительные, обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа;
противовоспалительные, ограничивающие развитие воспаления;
регуляторы клеточного и гуморального иммунитета - естественного или специфического), обладающие собственными эффекторными функциями (противовирусными, цитотоксическими).
Нас заинтересовали корреляционные взаимодействия между провоспалительными цитокинами - гамма-интерферона (g-ИФН), интерлейкина 2 (IL2), и противовоспалительного интерлейкина 10 (IL10) в сыворотке крови больных метаболическим синдромом (МС) с манифестацией желчнокаменной болезни (ЖКБ). Так как мы выяснили, что в ряде случаев МС и ЖКБ сопровождается инфицированием различными гепатотропными вирусами с последующим развитием стеатогепатита, хронического гепатита, цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы, обусловленными нарушениями циокинового баланса. Именно цитокиновому дисбалансу, по нашему мнению, отводится одна из ключевых ролей в генезе формирования хронизации патологии печени.

Как известно, спектры биологических активностей цитокинов в значительной степени перекрываются: один и тот же процесс может стимулироваться в клетке более чем одним цитокином. Во многих случаях в действиях цитокинов наблюдается синергизм. Цитокины - антигеннеспецифические факторы. Поэтому специфическая диагностика инфекционных, аутоиммунных и аллергических заболеваний с помощью определения уровня цитокинов невозможна. Но определение их концентрации в крови даёт информацию о функциональной активности различных типов иммунокомпетентных клеток; о тяжести воспалительного процесса, его переходе на системный уровень и о прогнозе заболевания.

Из кросс-секционных исследований выяснено, что лишь небольшая группа пациентов имеет факторы риска развития неалкогольной жировой печени, встречаемой при метаболическом синдроме, включая манифестацию желчнокаменной болезни, и которая впоследствии развивается от простой жирной печени (стеатоз) до воспаления (стеатогепатита), фиброза и, в конце концов, цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы [Day C.P., 2005]. Необходимо ясное понимание механизмов, приводящих к прогрессированию заболевания для разработки стратегий предотвращения заболеваний. Данные из нескольких исследований опубликованных в течение последних 2 лет - в основном, в области инсулинорезистентности - начали проливать свет на связь между стеатозом печени - до сих пор считавшимся чисто метаболической болезнью, стеатогепатитом и инсулинорезистентностью, связанной с ожирением и сахарным диабетом 2 типа.

Последние генетические исследования в эксперименте на крысах показали, что стеатоз печени связан с состоянием хронического печеночного воспаления [Arkan M.C. et al., 2005; Cai D. et al., 2005]. Обе этих модели характеризуются увеличением активности ядерного показателя B (NF- B) и ко-активатора потока IKK-NF-B - специфического показателя последовательности транскрипции, который функционирует как про-воспалительный основной ключ в течение воспаления, регулирующий выделение большого разнообразия воспалительных посредников. Соответственно, повышенная деятельность ядерного фактора (NF-B) в печени тучных мышей при высоко жировой диете связана с повышенным печеночным выделением провоспалительных цитокинов, включая TNF, IL-6, IL-2 и IL-1 и активизацией клеток Купфера.

Гепатоцит выделяет специфический ядерный фактор NF-B, который снижает повышенное выделение воспалительного гена и активизацию клеток Купфера в ответ на прием жирной пищи. В результате этого может восстанавливаться специфическое выделение гепатоцитом ко-активатора (IKK- HFD). В эксперименте у тучных мышей обнаружена печеночная и системная инсулинорезистентность, которая может быть подавлена выделяемым гепатоцитом нуклеарным фактором NF-B, содержащим известные цитокины TNF , Il-6 и Il-1 [Samuel V.T. et al., 2004; Ueki K. Et al., 2004].

Исследование, проведенное Day C.P. [2005] ясно показывает, что связанный с ожирением стеатоз печени обусловлен повышенным выделением воспалительных цитокинов гепатоцитов, которые активизируют нуклеарный фактор NF-B, клетки Купфера, и увеличивают инсулинорезистентность. Выделенные воспалительные цитокины гепатоцитов активизируют клетки Купфера, и вероятно играют основную роль в формировании стеатогепатита из стеатоза.

Цитокины способны обусловить все классические гистологические характеристики неалкогольного стеатогепатита (НАСГ), включая некроз/апоптоз гепатоцитов, нейтрофильный хемотаксис, IL-8, активизируя звездчатые клетки печени и тельца Мэллори. Было показано повышенное содержание цитокина в печени больных НАСГ в сравнении с контрольными пациентами [Crespo J. et al., 2001]. Последний сообщает, что апоптоз важный способ смерти клетки при НАСГ обусловлен влиянием тумор-некротического фактора (TNF), способного играть роль в промежуточном повреждении печени, а также порождать апоптоз в гепатоцитах в условиях оксидативного напряжения, обнаруженного в печени пациентов с НАСГ. Тучность же способствует провоспалительному выделению цитокинов и формированию воспалительного процесса в печени [Li Z. 2005].

Гиперлипидемия и гиперинсулинемия, гипоксия и вирусные инфекции могут нарушить гомеостаз эндоплазматического ретикулума и активизировать множество показателей транскрипции и киназ [Ron D., 2002]. Это координирует открытый белковый ответ (UPR), который замедляет белковый синтез и усиливает белковое разложение. Тем не менее, если этот ответ неадекватный, ряд белков активизируются и нарушают эндоплазматический ретикулум, что может привести к инсулинорезистентности (через IRE1, JNK1), апоптозу (через caspase-12 в клетках мыши и caspase-4 в человеческих клетках), воспалению (через NF- B) и дисфункции митохондрий [Hidvegi T. et al., 2005]. В настоящее время считается, что именно этот ответ играет косвенную роль в формировании НАСГ, подобно алкоголю, вызывающему повреждение печени.

Дополнительно к гепатоцитам, синтезирующим цитокины, постулированы, по крайней мере, два других механизма, играющих роль в активации клеток Купфера при НАСГ и, следовательно, способствующих патогенезу повреждения печени путем клеточного воспаления. Во-первых, клиренс оксидативных депозитов играет большую роль в жизни клеток Купффера, регулируя число рецепторов. Сочетание стеатоза и оксидативного стресса, наблюдаемого при НАСГ, может привести к активизации клеток Купфера. Во-вторых, считают, что эндотоксинемия портальной крови, поступающей из кишечника, в последующем может способствовать активизации клеток Купфера при НАСГ. Чрезмерный бактериальный рост тонкой кишки был описан у тучных и пациентов с диабетом и гиперинсулинемией, обусловленной снижением сократительной способности кишечника. Исследование показало, что обусловленное гепатоцитом ингибирование белка NF-kB - достаточно, чтобы блокировать увеличенное выделение провоспалительного гена и активизировать макрофаги в модели тучной мыши со стеатозом, и, тем не менее, свидетельствует против своего участия в активизации клеток Купфера [Day C.P., 2005].

Наконец, последнее подтверждение нашего предположения о том, что жировая ткань в печени при ожирении характеризуется инфильтрацией макрофагов, и обуславливает хроническое воспаление, является источником образования цитокинов и благодаря ее эндокринной роли, способствует трансформированию стеатоза в стеатогепатит.

Точный механизм активизации макрофагов жировой ткани пока не известен, но цитокины, выделяемые из метаболически измененных адипоцитов, макрофаги, адсорбирующие окисленные липиды и системная эндотоксемия могут играть важную роль в раскрытии патогенеза печеночного воспаления. На сегодня выделение классических провоспалительных цитокинов макрофагами жировой тканью кажется наиболее вероятным фактором, играющим роль в формировании инсулинорезистентности, обусловленной ожирением путем паракринных свойств адипоцитов и мышечных клеток [Arkan M.C. et al., 2005]. С другой стороны, это кажется маловероятным, чтобы объяснить значимые эндокринные эффекты в печени, вырабатывающей сильные интрапеченочные источники цитокинов. Тем не менее, циркулирование повышенных уровней цитокинов, выделяемых адипоцитами ( адипокины ), и лептин, обнаруженный при ожирении, могут играть ключевую роль в прогрессировании стеатоза в НАСГ [Day C.P., 2005].

Как было отмечено выше, цитокины играют определяющую роль в иммунном ответе. Они принимают участие в развитии воспалительного процесса и играют важную роль в повреждении печени, активируя цитотоксические эффекторные механизмы. По данным ряда авторов, HCV инфекция приводит к стимуляции продукции цитокинов Тh1 типа-интерферона-gamma и IL-2. Повышенные уровни провоспалительных цитокинов IL-1beta и TNF-alpha установлены при хроническом гепатите С. Согласно другим данным, ВГС и ВГВ инфекции повышают сывороточную концентрации IL-4 и IL-6, одновременно снижая уровень интерлейкина 2.

Для уточнения влияния некоторых цитокинов на ткань печени больных нами были изучены концентрации провоспалительных g – интерферона, интерлейкина (ИЛ) 2 и противовоспалительного ИЛ-10 у 20 больных метаболическим синдромом с манифестацией желчнокаменной болезни II-1 и HCV инфицированием (табл. 1).

Таблица 1. Концентрации γ – ИФН, IL 2 и IL 10 в сыворотке крови больных МС+ЖКБ, инфицированных HCV инфекцией. 

Результаты исследования концентрации цитокинов позволили разделить больных на 2 подгруппы в зависимости от уровня провоспалительного IL 2 (табл. 1). Отмечена повышенная концентрация IL2, составившая 165.8 %, сопровождающаяся сниженным количеством IL10 (62.8%) и невысоким значением g – интерферона (128%). Данный результат свидетельствует о более выраженном воспалительном процессе в ткани печени в первой подгруппе.

В противоположность этим данным, в крови больных второй подгруппы наблюдалось умеренное повышение концентрации IL2, составившее 127%, но на фоне более высоких показателей IL10 (85.7%) свидетельствует, об умеренно выраженном воспалительном процессе. С другой стороны, обращает на себя внимание высокий уровень g – интерферона, составивший 184%.

g-ИФН, как известно, синтезируется в сыворотке крови больных в ответ на высокую вирусную нагрузку, являясь универсальным эндогенным иммуномодулятором, оказывает противовирусный, антипролиферативный эффект. Высокий уровень g-ИФН способствует поддержанию воспалительного процесса в очаге поражения, увеличению цитотоксической активности клеток, инфильтрирующих пораженные ткани. Перечисленные свойства позволяют отнести g-ИФН к провоспалительным цитокинам.

ИЛ-2 играет ключевую роль в формировании иммунного ответа, синтезируется Т-лимфоцитами-хелперами I типа. Наличие рецептора к ИЛ-2 (CD-25) служит одним из показателей морфо-функциональной зрелости иммунокомпетентных клеток. Увеличение в периферической крови содержания растворимых рецепторов к ИЛ-2 – показатель активации иммунокомпетентных клеток, прежде всего Тх I типа. Вместе с тем повышение уровня растворимых рецепторов к ИЛ-2 в циркулирующей крови ограничивает системное действие цитокина, снижая его концентрацию в кровотоке. Длительная стимуляция, в частности антигенами вирусов, способствует дефициту ИЛ-2, развитию хронических воспалительных, аутоиммунных заболеваний желудочно-кишечного тракта.

ИЛ-10 продуцируются Т-лимфоцитами-хелперами II типа, макрофагами, тучными клетками. Клетки-мишени ИЛ-10 это Тх I типа, В-лимфоциты и др. ИЛ-10 обладает мощным противовоспалительным, иммуномодулирующим, иммуносупрессивным эффектом. ИЛ-10, как и ИЛ-4, регулирует интенсивность воспалительных и регенераторных процессов, ингибирует фиброз и атрофию в различных тканях и органах пищеварения, уменьшает антигенпрезентирующую и цитокинпродуцирующую активность макрофагов.

Следовательно, мы можем предположить, что пациенты первой подгруппы имеют меньший срок заболевания HCV вирусной инфекцией на основании высокой концентрации g-ИФН и ИЛ-2 и низкого количества ИЛ-10, чем пациенты второй подгруппы. Так как по мере прогрессирования воспалительного процесса в ткани печени, по мере увеличения HCV вирусного влияния и формирования иммунодефицита, концентрация ИЛ-2 постепенно снижается, и сопровождается возрастанием концентрации g-ИФН и ИЛ-10.

Судя по показателям цитокинов, в ткани печени пациентов первой подгруппы имеет место стеатоз, а в ткани печени пациентов второй подгруппы – стеатогепатит и хронический гепатит. Таким образом, на основании определения уровня некоторых цитокинов в сыворотке крови можно предположить гистологическую картину в печени пациентов, и, следовательно, цитокины могут служить неинвазивными маркерами фиброза печени.

Литература

1. Мансуров Х.Х. Желчнокаменная болезнь. Душанбе, 1991. – 222 с.

2. Мироджов Г.К. Цитокины в патогенезе и патогенетической терапии хронического вирусного гепатита С. В кн: Клинические очерки по гепатологии и гастроэнтерологии. – Душанбе, 2006. – С. 74-84.

3. Arkan M.C., Hevener A.L., Greten F.R., Maeda S., Li- Z.-W., Lond J.M., Wynshaw-Boris A., Poli G., Olefsky J., Karin M. IKK-β links inflammation to obesity-induced insulin resistance. //Nat. Med. – 2005. – N. 11. – P. 191-198.

4. Cai D., Yuan M., Frantz D., Melendez P.A., Hansen L., Lee J., Shoelson S.E. Local and systemic insulin resistance resulting from hepatic activation of IKK-β and NF-κβ. //Nat. Med. – 2005. - N11. – P.183-190.

5. Crespo J., Cayon A., Fernandez-Gil P., Hernandez-Guerra M., Mayorga M., Dominguez-Diez A., Fernandez-Escalante J.C., Pons-Romero F. Gene expression of tumour necrosis factor a and TNF-receptors, p55 and p75, in onalcoholic steatohepatitis patients. //Hepatology. - 2001. – N 34. – P. 1158-1163.

6. Day C.P. Natural History of NAFLD: Remarkably benign in the absence of cirrhosis. //Gastroenterology. – 2005. – Vol.129. – P. 375-378.

7. Hidvegi T, Schmidt B, Hale P, Perlmutter DH. Accumulation of mutant a1ATZ in the ER activates caspases -4 and -12, NFB and BAP31 but not the unfolded protein response. J Biol Chem 2005 Sep 23.

8. Li Z, Soloski MJ, Diehl AM. Dietary factors alter hepatic innate immune system in mice with nonalcoholic fatty liver disease. Hepatology 2005;42:880-885.

9. Ron D. Translational control in the endoplasmic reticulum stress response. J Clin Invest 2002;110:1383-1388.

10. Samuel V.T., Liu Z.-X., Qu X., Elder B.D., Bilz S., Befroy D., Romanelli A.J.,cytokine signaling proteins in hepatic steatosis, insulin resistance, and the metabolic syndrome in the mouse. //Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. – 2004. - Vol. 101. – P. 10422-10427.