МОНИТОРИНГ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ЦИТОКИНОВ У БОЛЬНЫХШИГЕЛЛЕЗАМИ | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

МОНИТОРИНГ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ЦИТОКИНОВ У БОЛЬНЫХШИГЕЛЛЕЗАМИ

Научная статья

Омарова С.М.^{1, *}, Саидова П.С.², Исаева Р.И.³, АкаеваФ.С.⁴, Багандова Д.Ш.⁵, Муслимов М.О.⁶

¹ ORCID: 0000-0002-4034-0742;

² ORCID: 0000-0003-0236-891X;

³ ORCID: 0000-0001-5959-2125;

⁵ ORCID: 0000-0002-0738-1008;

^1-6 Дагестанский государственный медицинский университет, Махачкала, Россия

* Корреспондирующий автор (omarovanpo[at]mail.ru)

Аннотация

Актуальность. Исследованиями последнего десятилетия показана значимая роль определенного класса полипептидных молекул, цитокинов в регуляции иммунного ответа. Баланс между эффектами провоспалительных (ИЛ-l, ИЛ-2, ИЛ-6, ФНО-α) и противовоспалительных (ИЛ-4, ИЛ-10) цитокинов во многом определяет течение и исход инфекционного процесса, в частности, при острых кишечных инфекциях (ОКИ) бактериальной этиологии.

Цель. Мониторинг изменения показателей уровня цитокинов у больных шигеллезами.

Результаты. Уровень интерлейкинов, как про-, так и противовоспалительного спектра в острый период повышались в 1,6 – 4,3 раза. В наименьше степени повышались уровни ИЛ-1 и ФНО-α, в наибольшей – ИЛ-6. Из противовоспалительных цитокинов уровень ИЛ-4 повышался в 3,4 раза. Установлено, что частота сохранения повышенного уровня Ил-1 и симптомов дисфункции кишечника коррелировали с тяжестью течения шигеллеза. В остром периоде содержание ИЛ- 1 у больных с легким течением дизентерии было достоверно ниже, чем у больных со средне-тяжелым, а так же с тяжелым течением и составило соответственно: 16,18±0,59 пг/мл; 18,23±0,78 пг/мл и 21,36±1,02 пг/мл (р<0,05).

Выводы. Уровень про- и противовоспалительных цитокинов значительно повышается в острый период и снижается в периоде реконвалесценции. Однако, у части больных процесс нормализации цитокинового профиля затягивается, что сопровождается явлениями дисфункции кишечника. Этому может способствовать, по нашим данным, тяжесть течения шигеллеза, а также преморбидная отягощенность.

Ключевые слова: инфекционный процесс, шигеллез, цитокиновый профиль.

MONITORING OF CHANGES IN CYTOKINE LEVELS IN PATIENTS WITH SHIGELLOSIS

Research article

Omarova S.M.^{1, *}, Saidova P.S.², Isaeva R.I.³, Akaeva F.S.⁴, Bagandova D.Sh.⁵, Muslimov M.O.⁶

¹ ORCID: 0000-0002-4034-0742;

² ORCID: 0000-0003-0236-891X;

³ ORCID: 0000-0001-5959-2125;

⁵ ORCID: 0000-0002-0738-1008;

^1-6 Dagestan State Medical University, Makhachkala, Russia

* Corresponding author (omarovanpo[at]mail.ru)

Abstract

Relevance. Over the last decased, various studies have shown the significant role of a certain class of polypeptide molecules, cytokines, in the regulation of immune response. The balance between the effects of pro-inflammatory (IL-l, IL-2, IL-6, TNF-α) and anti-inflammatory (IL-4, IL-10) cytokines largely determines the course and outcome of the infectious process, particularly in acute intestinal infections of bacterial etiology.

Objective. Monitoring of changes in cytokine levels in patients with shigellosis.

Results. The level of nterleukins, both pro- and anti-inflammatory spectrum in the acute period increased by 1.6 – 4.3 times. The levels of IL-1 and TNF-α increased to a lesser extent, while IL-6 increased to the greatest extent. Among the anti-inflammatory cytokines, the level of IL-4 increased 3.4 times.    It was found that the frequency of maintaining elevated levels of Il-1 and symptoms of intestinal dysfunction correlated with the severity of the course of shigellosis. In the acute period, the IL-1 content in patients with mild dysentery was significantly lower than in patients with moderate to severe, as well as with severe case, and equaled 16.18±0.59 pg/ml; 18.23±0.78 pg/ml and 21.36±1.02 pg/ml (p<0.05) 

Conclusions. The level of pro- and anti-inflammatory cytokines increases significantly in the acute period and decreases in the period of convalescence. However, in some patients, the process of normalization of the cytokine profile is delayed, which is accompanied by the phenomena of intestinal dysfunction.  Based on the data acquired, the severity of the clinical course of shigellosis, as well as premorbidity burden, can contribute to this.

Keywords: infectious process, shigellosis, cytokine profile.

Введение

 Инфекционный процесс есть, прежде всего, иммунологический феномен, в котором задействовано большое количество специфических и неспецифических факторов. Благополучный исход взаимодействия макроорганизма с патогенами зависит от нормальной работы иммунной системы [1]. Исследованиями последнего десятилетия показана определяющая роль определенного класса полипептидных молекул, цитокинов в регуляции иммунного ответа и многих других функций в норме и при патологии [2]. Цитокины синтезируются клетками различных тканей человека в ответ на экзогенные стимулы патоген-ассоциированных молекулярных структур микроорганизмов. Их распознавание стимулирует реакции иммунитета, которые могут развиваться, по крайней мере, в двух формах: антибактериальной защите с развитием воспалительной реакции в тканях и противовирусном ответе, при котором воспаление дополняется синтезом антител и интерферона I типа [3], [4].

Баланс между эффектами провоспалительных (ИЛ-l, ИЛ-2, ИЛ-6, ФНО-α) и противовоспалительных (ИЛ-4, ИЛ-10) цитокинов во многом определяет течение и исход инфекционного процесса, в частности, при острых кишечных инфекциях (ОКИ) бактериальной этиологии [5], [6].

В любом случае определяющим в развитии воспаления является синтез провоспалительных цитокинов, прежде всего, семейства интерлейкинов-1 (ИЛ-1) – медиаторов ранней фазы иммунного ответа и катализаторов выработки ряда других про- и противовоспалительных цитокинов. ИЛ-1 является главным медиатором развития местной воспалительной реакции и острофазового ответа на уровне организма, хотя действует кратковременно и обычно на небольшом расстоянии от места выработки [7].

ФНО-α, как и ИЛ -1β является классическим провоспалительным цитокином, он обладает цитотоксичностью по отношению к инфицированным клеткам [8], [9]. Уровень ИЛ-6 тесно коррелирует с классическими маркерами воспалительного процесса: С-реактивным белком, лактатом. Исследованиями показано, что концентрация в плазме крови ИЛ-6 отражает тяжесть течения и может служить критерием прогнозирования исхода сепсиса [10].

ИЛ-4 ограничивает реакции инфекционного воспаления, кроме того, возможно, он ответственен за развитие ряда соматических болезней, в частности атеросклероза [11]. ИЛ-4 блокирует продукцию оксида азота, стимулирует дифференцировку Тh₂-клеток. ИЛ-10, являясь так же антивоспалительным фактором, подавляет секрецию ИЛ-1, ИЛ-6, и ФНО-α, причем, чем выше отношение ИЛ-10/ФНО, тем хуже прогноз заболевания [12], [13].

Для цитокинов характерно взаимодействие в ходе реализации эффектов, выражающееся в синергизме или антагонизме, поэтому их активность рекомендуется оценивать в комплексе, определяя и про-, и противовоспалительное звено, а не изолированно [7]. В настоящее время цитокины привлекают внимание исследователей как маркеры прогноза течения и исхода широкого круга заболеваний [6], [14], [15], [16].

В последние годы исследователи отмечают патоморфоз ОКИ, который заключается в значительной частоте атипичных вариантов, трудных в диагностике, а также склонностью к затяжному течению, развитию постинфекционных осложнений, к которым относят постинфекционный вариант синдром раздраженного кишечника (ПИ-СРК), синдром избыточного бактериального роста (СИБР) и некоторые другие [17], [18].

Цель исследования. Мониторинг изменения показателей уровня цитокинов у больных шигеллезами.

Методы и принципы исследования

 Нами проведено исследование содержания провоспалительных ИЛ-1, ИЛ-6 и ФНО-α и противовоспалительных ИЛ-4 и ИЛ-10 в сыворотке крови 204 больных острой дизентерией различной степени тяжести в остром периоде и в периоде ранней реконвалесценции, группу сравнения составили 30 условно здоровых лиц.

Верификация этиологии ОКИ проводилась путем бактериологического посева калового материала по общепринятой методике в первые часы после поступления больного в стационар до начала антибактериальной терапии. Оценка тяжести течения заболевания и его клинических вариантов осуществлялась в соответствии с методическими рекомендациями «Бактериальная дизентерия у взрослых. Диагностика и лечение на современном этапе» (Покровский В.И. и соавт., 1991).

Основные результаты

Установлено, что в острый период шигеллеза, на 1-3 день заболевания, концентрация всех цитокинов достоверно повышается.

Таблица 1 – Содержание цитокинов у больных острой дизентерией и здоровых в острый период

Показатель	Больные дизентерией, М±SD (n=204)	Группа сравнения, М±SD (n=30)
ИЛ-1,пг/мл	18,2±1,3*	11,2±1,2
ИЛ-6, пг/мл	27,4±2,1*	6,3±0,71
ФНО-α, пг/мл	9,9±0,53*	6,0±0,27
ИЛ-4, пг/мл	20,8±1,7*	6,2±0,6
ИЛ-10, пг/мл	33,5±7,3*	14,3±3,4

Примечание: * – Р<0,05 для критерия Крускала-Уоллиса – достоверность различий показателей по отношению к здоровым

Анализируя данные, можно отметить, что уровни всех интерлейкинов, как про-, так и противовоспалительного спектра в острый период повышались в 1,6 – 4,3 раза. В наименьше степени повышались уровни ИЛ-1 и ФНО-α, в наибольшей – ИЛ-6. Из противовоспалительных цитокинов более выраженной была реакция ИЛ-4, его уровень повысился в 3,4 раза по сравнению с условно-здоровыми. Во всех случаях различия были достоверными (р<0,05). Если сравнить коэффициент ИЛ-10/ФНО-α, который отражает тяжесть воспалительного процесса, то в остром периоде шигеллеза он составил 3,4 (у здоровых 2,4).

Успешное окончание инфекционного процесса сопровождается нормализацией цитокинового статуса. У части больных через 2-3 дня после купирования основных симптомов, в периоде ранней реконвалесценции, то есть на 7-10 день от начала заболевания нами было проведено повторное определение уровня цитокинов.

Согласно полученным результатам, в периоде ранней реконвалесценции происходит снижение по всем анализируемым показателям, при этом по уровню ИЛ-6, Ил-4 и ФНО-α различия между исследуемой группой и группой сравнения в этот период достоверны (Таб. 2).

Таблица 2 – Содержание цитокинов у больных острой дизентерией и здоровых в период ранней реконвалесценции

Показатель	Больные дизентерией, М±SD (n=204)	Группа сравнения, М±SD (n=30)
ИЛ-1,пг/мл	15,2±1,2	11,2±1,2
ИЛ-6, пг/мл	16,7±1,4*	6,3±0,71
ФНО-α, пг/мл	7,3±0,43*	6,0±0,27
ИЛ-4, пг/мл	13,3±1,1*	6,2±0,6
ИЛ-10, пг/мл	19,6±5,3	14,3±3,4

Примечание: * – Р<0,05 для критерия Крускала-Уоллиса – достоверность различий показателей по отношению к здоровым

Заключение. Таким образом, в динамике течения шигеллеза для исследуемой группы в целом характерны однотипные изменения цитокинового профиля – выраженный подъем в острый период и затем постепенное снижение всех цитокинов (Рис. 1). В то же время у части больных высокие показатели, особенно ИЛ-1 сохранялись и на 7-10 день, когда острый период инфекционного процесса должен завершиться и начинаться процесс восстановления, в том числе и иммунной системы. Известно, что постоянное повышение уровня ИЛ-1 может развиваться при хроническом инфекционном воспалении или воспалительном процессе на фоне аллергии и приводить к патологическим изменениям в тканях [2].

Рис. 1 – Динамика содержания ИЛ-1, ИЛ-6 иФНО-α у больных острой дизентерией
в острый период и период ранней реконвалесценции

Нами была выделена группа пациентов, у которых сохранялся повышенный уровень ИЛ-1, характерный для острого периода и проанализированы особенности клинической симптоматики в периоде ранней реконвалесценции. Согласно полученным данным, повышенное содержание в крови данного цитокина сохранялось у 36 больных (17,6%). У этих пациентов нами по данным повторного бактериологического обследования нами было подтверждена элиминация возбудителя ОКИ, однако, у большей части сохранялись абдоминальные боли и неустойчивый стул. Очевидно, в этой группе мы можем говорить о более или менее стойких постинфекционных осложнениях.

Нами отмечено, что частота длительного сохранения повышенного уровня Ил-1 и симптомов дисфункции кишечника коррелировали с тяжестью течения шигеллеза (Рис2). В остром периоде содержание ИЛ- 1 у больных с легким течением дизентерии было достоверно ниже, чем у больных со средне-тяжелым, а так же с тяжелым течением и составило соответственно: 16,18±0,59 пг/мл; 18,23±0,78 пг/мл и 21,36±1,02 пг/мл (р<0,05). Имела место сильная корреляционная связь между содержанием ИЛ-1 в дебюте дизентерии и тяжестью ее течения (Rxy=0,99; р<0,001).

Эти тенденции сохранялись и в периоде ранней реконвалесценции: из 98 больных с легким течением, повышенный уровень ИЛ-1 имел место только у 4 (4,1%), из 84 пациентов со средне – тяжелым течением у 19 (22,6%) и из 22 больных с тяжелой дизентерией повышение ИЛ-1 к 10 дню заболевания сохранялось у 13 (59,1%). (Рис. 2).

 

Рис. 2 – Частота сохранения повышенного уровня ИЛ-1 в крови больных острой дизентерией
различной степени тяжести в периоде ранней реконвалесценции.

Заключение

Таким образом, одними из наиболее информативных маркеров, отражающих течение инфекционного процесса и его исходы являются цитокины. Уровень как провоспалительных (ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-α) так и противовоспалительных (ИЛ-4, Ил-10) цитокинов значительно повышается в острый период и снижается в периоде реконвалесценции. Однако, у части больных процесс нормализации цитокинового профиля затягивается, что сопровождается явлениями дисфункции кишечника, несмотря на доказанную бактериологически элиминацию возбудителя. Этому может способствовать, по нашим данным, тяжесть течения шигеллеза, а также преморбидная отягощенность.

Вместе с тем, на основании полученных данных мы пока не можем говорить о формировании стойких постинфекционных нарушений, для этого требуется более длительное наблюдение, по меньшей мере, в течение 3-6 месяцев и дополнительные обследования, позволяющие установить их механизмы и факторы развития.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Кетлинский, С. А. Цитокины / С. А. Кетлинский, А. С. Симбирцев. – СПб: Фолиант, 2008. – 552 с.
2. Симбирцев, А. С. Цитокины в патогенезе инфекционных и неинфекционных заболеваний человека / А. С. Симбирцев // Медицинский академический. журнал. – 2013. – Т.13, № 3 – С. 18 – 40
3. Beutler, B. Microbe sensing, positive feedback loops, and the pathogenesis of inflammatory diseases / B. Beutler // Immunol. Rev. – 2009. – Vol. 227. – P. 248–263.
4. Ting J. The NLR gene family: a standard nomenclature / J. Ting, R. Lovering, E. Alnemri et al. // Immunity. – 2008. – Vol. 28. – P. 285–287.
5. Симбирцев, А.С. Цитокины – новая система регуляции защитных реакций организма / А. С. Симбирцев // Цитокины и воспаление. – М., 2002. – Т.1, № 1. – С. 9-17.
6. Мартынова Н.Н. Клинико-патогенетическое значение провоспалительных цитокинов (ИЛ-1β, ИЛ-6 и ФНО-α) и противовоспалительного ИЛ-10 у больных сальмонеллезом и острым шигеллезом: автореф. дис. … канд. мед. наук: 14.00.10. / Мартынова Наталья Николаевна. – М., 2007. – 24 с.
7. Рабсон А. Основы медицинской иммунологии / А. Рабсон, А. Ройт, П. Делвз / пер. с англ. – М.: Мир, 2006. – 320 с.
8. Ehrenstein M. Compromised function of regulatory T cells in rheumatoid arthritis and reversal by anti-TNF alpha therapy / M. Ehrenstein, J. Evans, A. Singh et al. // J. Exp. Med. – 2004. – Vol. 200. – P. 277–285.
9. Nie H. Phosphorylation of FOXP3 controls regulatory T cell function and is inhibited by TNF-a in rheumatoid arthritis / H. Nie, Y. Zheng, R. Li et al. // Nature Med. – 2013. – Vol. 19. – P. 322–328.
10. Lahoute C. Adaptive immunity in atherosclerosis: mechanisms and future therapeutic targets / C. Lahoute, O. Herbin, Z. Mallat, A. Tedgui // Nat. Rev. Cardiology. – 2011. – Vol. 8. – P. 348-358.
11. Cavaillon J. M. Cytokine cascade in sepsis / J. M. Cavaillon, M. Adib-Conquy, C. Fitting // Scand. J. Infect. Dis.-2003. – Vol. 35. – P. 535–544.
12. Никулин Б. А. Оценка и коррекция иммунного статуса / Б. А. Никулин. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. – 376 с.
13. Van Dissel J. Anti-inflammatory cytokine profile and mortality in febrile patients / J. Van Dissel, P. van Langevelde, R. Westendorp et al. // Lancet. – 1998. – Vol. 351. – P. 950–953.
14. Сапронов Г. В. Новые перспективы персонифицированной терапии хронического вирусного гепатита С / Г.В. Сапронов, Л.И. Николаева // Эпидемиология и инфекционные болезни. – 2013. – № 3. – С.27-36.
15. Жаров С. Н. Значение интерлейкина 1бета при различных формах HCV – инфекции / С.Н. Жаров, С.Е. Самсонова, Б.И. Санин // Российский медицинский журнал. – 2012. – № 6. – С.3-4.
16. Deten A. Cardiac cytokine expression is up-regulated in the acute phase after myocardial infarction. Experimental studies in rats / A. Deten, H. Volz, W. Briest, H. Zimmer // Cardiovascular Research. – 2002. -Vol. 55. – Р.329–340.
17. Хунафина Д. Х. Острые кишечные инфекции / Д. Х. Хунафина, А. М. Шамсиева, А. Н. Бурганова. и соавт. // Успехи современного естествознания. – 2010. – № 9. – С. 35-36.
18. Самсонов А.А. Постинфекционный синдром раздраженного кишечника – особая форма функциональной кишечной патологии / А.А. Самсонов, Е.Ю. Плотникова, М.В. Борщ. [Электронный ресурс]. – URL: http://www.lvrach.ru/2012/07/15435466 (дата обращения: 12.01.2022)

Список литературы на английском языке / References in English

1. KetlinskiyS. A. Tsitokiny [Cytokines] / S. A. Ketlinskiy, A. S. Simbirtsev. – SPb: Foliant, 2008. – 552 p. [in Russian]
2. Simbirtsev A. S. Tsitokiny v patogeneze infektsionnykh i neinfektsionnykh zabolevaniy cheloveka [Cytokines in the pathogenesis of infectious and non-infectious diseases in humans] / A. S. Simbirtsev // Meditsinskiy akademicheskiy. Zhurnal [Medical academic journal]. – 2013. – Vol.13, № 3 – P. 18 – 40. [in Russian]
3. Beutler B. Microbe sensing, positive feedback loops, and the pathogenesis of inflammatory diseases / B. Beutler // Immunological Reviews. – 2009. – Vol. 227. – P. 248–263.
4. Ting J. The NLR gene family: a standard nomenclature / J. Ting, R. Lovering, E. Alnemri et al. // Immunity. – 2008. – Vol. 28. – P. 285–287.
5. Simbirtsev A.S. Tsitokiny – novaya sistema regulyatsii zashchitnykh reaktsiy organizma [Cytokines – a new system for regulating the body’s defense reactions] / A. S. Simbirtsev // Tsitokiny i vospaleniye [Cytokines and inflammation]. – M., 2002. – Vol.1, № 1. – P. 9-17. [in Russian]
6. Martynova N.N. Kliniko-patogeneticheskoye znacheniye provospalitel’nykh tsitokinov (IL-1b, IL-6 i FNO-a) i protivovospalitel’nogo IL-10 u bol’nykh sal’monellezom i ostrym shigellezom [Clinical and pathogenetic significance of proinflammatory cytokines (IL-1β, IL-6 and TNF-α) and anti-inflammatory IL-10 in patients with salmonellosis and acute shigellosis]: author. dis. PhD: 14.00.10. / Martynova Natal’ya Nikolayevna. – M., 2007. – 24 p. [in Russian]
7. Rabson A. Osnovy meditsinskoy immunologii [Fundamentals of Medical Immunology] / A. Rabson, A. Royt, P. Delvz. – M.: Mir, 2006. – 320 p. [in Russian]
8. Ehrenstein M. Compromised function of regulatory T cells in rheumatoid arthritis and reversal by anti-TNF alpha therapy / M. Ehrenstein, J. Evans, A. Singh et al. // J. Exp. Med. – 2004. – Vol. 200. – P. 277–285.
9. Nie H. Phosphorylation of FOXP3 controls regulatory T cell function and is inhibited by TNF-a in rheumatoid arthritis / H. Nie, Y. Zheng, R. Li et al. // Nature Med. – 2013. – Vol. 19. – P. 322–328.
10. Lahoute C. Adaptive immunity in atherosclerosis: mechanisms and future therapeutic targets / C. Lahoute, O. Herbin, Z. Mallat, A. Tedgui // Nat. Rev. Cardiology. – 2011. – Vol. 8. – P. 348-358.
11. Cavaillon J. M. Cytokine cascade in sepsis / J. M. Cavaillon, M. Adib-Conquy, C. Fitting // Scandinavian Journal of Infectious Diseases. -2003. – Vol. 35. – P. 535–544.
12. Nikulin B. A. Otsenka i korrektsiya immunnogo statusa [Assessment and correction of the immune status] / B. A. Nikulin. – M.: GEOTAR-Media, 2007. – 376 p.[in Russian]
13. Van Dissel J. Anti-inflammatory cytokine profile and mortality in febrile patients / J. Van Dissel, P. van Langevelde, R. Westendorp et al. // Lancet. – 1998. – Vol. 351. – P. 950–953
14. Sapronov G. V. Novyye perspektivy personifitsirovannoy terapii khronicheskogo virusnogo gepatita S [New perspectives of personalized therapy of chronic viral hepatitis C] / G.V. Sapronov, L.I. Nikolayeva // Epidemiologiya i infektsionnyye bolezni [Epidemiology and infectious diseases]. – 2013. – № 3. – P.27-36. [in Russian]
15. Zharov S. N. Znacheniye interleykina 1beta pri razlichnykh formakh HCV – infektsii [The value of interleukin 1beta in various forms of HCV infection] / S.N. Zharov, S.Ye. Samsonova, B.I. Sanin // Rossiyskiy meditsinskiy zhurnal [Russian Medical Journal]. – 2012. – № 6. – P.3-4. [in Russian]
16. Deten A. Cardiac cytokine expression is up-regulated in the acute phase after myocardial infarction. Experimental studies in rats / A. Deten, H. Volz, W. Briest, H. Zimmer // Cardiovascular Research. – 2002. – Vol. 55. – P.329–340.
17. Khunafina D. Kh. Ostryye kishechnyye infektsii [Acute intestinal infections] / D. Kh. Khunafina, A. M. Shamsiyeva, A. N. Burganova. et al. // Uspekhi sovremennogo yestestvoznaniya [Advances in modern natural science]. – 2010. – № 9. – P. 35-36. [in Russian]
18. Samsonov A. A. Postinfektsionnyy sindrom razdrazhennogo kishechnika – osobaya forma funktsional’noy kishechnoy patologii [Postinfectious irritable bowel syndrome is a special form of functional intestinal pathology] /A. A. Samsonov, Ye.Yu. Plotnikova, M. V. Borshch.[Electronicresource]. – URL: http://www.lvrach.ru/2012/07/15435466 (accessed: 12.01.2022) [inRussian]