CC BY
20
Иммунологические аспекты патогенеза первичной открытоугольной глаукомы
Д.А. Рукина', Л.П. Догадова', Е.В. Маркелова', Е.А. Абдуллин2, A.Л. Осыховский2, А.С. Хохлова3
1 ВГМУ
2 ГБУЗ ККБ №2, Владивосток
3 МУЗ КДЦ, Владивосток
Immunological aspects of the pathogenesis of primary open-angle glaucoma
D.A. Rukina, L.P. Dogadova, E.V. Markelova,
E.A. Abdullin, A.L. Osyhovskiy, A.S. Hohlova
Vladivostok State Medical University
Purpose: to investigate the level of several cytokines (IL17, TGFP-1, IFN-y) and metalloproteinase-9 (MMP-9) with inhibitor (TIMP-1), to reveal their role in the pathogenesis of primary open -angle glaucoma (POAG).
Materials and methods: Serum and lachrymal fluid of 35 patients with POAG, 40 patients from the glaucoma risk group (myopia, hereditary glaucoma, hypertension, and diabetes) were examined with the help of immune-enzyme analysis.
Results: Increased levels of IFN-y, IL-17, MMP-9 have been registered in patients with POAG and from the risk groups. The concentration of TGF|-1in serum and lachrymal fluid was decreased. Conclusion: The dysfunction of cell immune response has been revealed in all glaucoma patients and patients from the risk group. The misbalan-ce of cytokines might be the cause of cell remodeling disorders in various eye structures, which leads to autoimmune inflammation and destruction of tissues.
В настоящее время глаукома трактуется как мульти-факторное заболевание с пороговым эффектом, которое характеризуется развитием глаукомной оптической нейропатии (ГОН) с типичными изменениями структуры головки зрительного нерва (ГЗН) и внутренних слоев сетчатки. Несмотря на активное многолетнее изучение болезни, этиология и патогенез ее до настоящего времени изучены недостаточно, что вызывает значительные трудности в ранней диагностике и делает малоэффективными лечебные мероприятия.
В последнее десятилетие сделаны большие успехи на пути понимания механизмов патогенеза болезни, выявлены многочисленные факторы, способствующие развитию глаукоматозного процесса. Среди них ведущее положение занимают биомеханическая теория, теория сосудистых нарушений и вазоспазма, метаболическая теория и др. [1,2]. Активно изучаются иммунные механизмы глаукоматозного процесса. Длительное и непрерывно прогрессирующее течение болезни, вовлечение в процесс всех структур глаза, обнаружение разнообразного спектра аутоантител предполагает формирование дисфункции иммунной системы с превалированием определенного типа иммунного ответа у больных первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ).
Для характеристики иммунных нарушений большое значение придается исследованию цитокинов - гормоно-подобных медиаторов белковой природы, которые продуцируются клетками иммунной системы в ходе иммунологических и воспалительных реакций. Цитокинам принадлежит центральная роль в ауторегуляции иммунного ответа и его интеграции с функциями всех систем организма (нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой и др.). Большое значение имеет исследование не только системной продукции цитокинов, но и локального их уровня в тканях-мишенях, где развертывается патологический процесс. Иммуногистохимические исследования показали, что в слезной пленке глазного яблока даже в отсутствие воспалительного процесса содержится огромное число ци-токинов [4].
Исследованиям уровней цитокинов у пациентов с ПОУГ посвящены немногочисленные работы [3,7,11]. В них установлена роль повышенного содержания и дисбаланса регуляторных цитокинов в развитии воспалительно-де-
структивных процессов при ПОУГ, активность и выраженность которых была сопряжена со стадией заболевания и превышала системные концентрации в десятки раз [7,10].
Цель работы: исследовать уровень цитокинов, отражающих типы клеточного иммунного ответа у пациентов с ПОУГ разных стадий и группы риска развития ПОУГ.
Материалы и методы
Обследованы 35 пациентов с ПОУГ, 40 пациентов из группы риска. Возраст обследованных (из них 20 женщин, 15 мужчин) колебался от 35 до 75 лет и в среднем составил 55,6 года. Пациенты с ПОУГ разделены на 2 группы: 1-я -18 человек с начальной и развитой стадиями заболевания; 2-я - 17 человек с далеко зашедшей и терминальной стадиями процесса. Внутриглазное давление в группах больных глаукомой было компенсировано применением глазных капель различных групп или их комбинациями. В группу риска были включены пациенты с отягощенной наследственностью по первичной глаукоме, миопией разной степени, гипертонической болезнью II-III стадий, сахарным диабетом 2 типа. Группу контроля составили 20 офтальмологически здоровых человек сопоставимого возраста. Материалом исследования служили сыворотка крови и слезная жидкость.
Количественная оценка уровней цитокинов (IFN-y, IL-17, TGF-ß1), металлопротеиназы-9 (ММР-9) и ее комплекса с ингибитором (MMP-9/TIMP-1) определялась методом сэндвич-варианта твердофазного иммунофермент-ного анализа с использованием реактивов фирмы R&D Diagnostics Inc. (США) с чувствительностью 1 пкг/мл. При статистической обработке результатов использовались программы Statistica 6 и Biostat.
Результаты и их обсуждение
Выбранный спектр исследуемых цитокинов отражал основные типы иммунного ответа: регуляторный цитокин Th1 - IFN-y (характеризующий преимущественно клеточное звено иммунитета), трансформирующий фактор роста (TGF-ß1), отражающий функцию Т-регуляторных клеток (Treg), и IL-17 (Th17), контролирующий развитие аутоиммунных реакций.
Таблица 1. Содержание цитокинов в биологических материалах у больных первичной открытоугольной глаукомой и пациентов группы риска
Группы Сыворотка крови ^±m) Слезная жидкость ^±m)
обследованных IFNy пг/мл IL-17 нг/мл TGFß-1 пг/мл IFNy пг/мл IL-17 нг/мл TGFß-1 пг/мл
Контроль 20 5,4+0,7 7,9 + 2,3 21,2 + 1,7 4,5 + 0,6 0,7 + 0,1 0,8 + 0,1
ПОУГ 35* 12,3 + 2,9*# 1,11+0,4* 14,2 + 1,9* 12,3 + 1,2* 3,5 + 0,8* 0,4+0,1*
1-я группа 18 13,2 + 3,9* 1,7+ 0,6* 15,5 + 1,7* 13,2 + 1,3* 4,3 + 1,5* 0,6 + 0,2
2-я группа 17 8,7 + 02,3*# 0,7 + 0,3*# 13,4+2,1* 11,5 + 1,6* 2,7 + 0,8* 0,3 + 0,1*
Группа риска 40 16,8+5,8* 3,2 +1,4 12,2 + 1,7* 10,2 + 0,7* 2,5 + 0,3* 0,4+0,1
Примечание: статистическая значимость показателей (р<0,01): * - по сравнению с контролем; # - ПОУГ и группы риска
Таблица 2. Активность матриксной металлопротеиназы-9 и ее комплекса с ингибитором у больных первичной открытоугольной глаукомой и пациентов группы риска
Группы обследованных n Сыворотка крови ^±m) нг/мл Слезная жидкость ^±m) нг/мл
ММП-9 ММП-9/ТИМП ММП-9 ММП-9/ТИМП
Контроль 14 205,4+54,4 4,64+0,6 205,4+54,4 0,12 + 0,03
ПОУГ 1-я группа 2-я группа 30 253,9 + 27,37 5,94+0,79 253,9 + 27,37 0,18+0,03*
10 188,62 + 24,6# 3,96+0,99 188,62 + 24,6# 0,12 + 0,02
И 268,98 + 30,7 7,02 + 1,02* 268,98+30,7 0,26+0,03*
Группа риска 9 317,42 + 50,1* 8,41+1,51*# 317,42 + 50,1* 0,12 + 0,01
Примечание: статистическая значимость показателей (р<0,01): * - по сравнению с контролем; # - ПОУГ и группы риска
Интерферон-гамма (№N-7) по праву считается главным активатором макрофагов в отношении развития деструктивных процессов в очаге воспаления. Принадлежность ^N-7 к ТЬ-1 типу иммунного ответа знаменует развитие и усиление клеточного звена иммунитета и подавление гуморальных реакций [6]. При исследовании сывороточных уровней №N-7 (табл. 1) отмечено повышение продукции цитокина у всех больных ПОУГ в 2 раза по сравнению с показателями здоровых лиц (12,3±2,9 пг/мл против 5,4±0,7 пг/мл, р<0,01). Следует отметить, что экспрессия данного провоспалительного цитокина была более выражена при начальной и развитой глаукоме в отличие от далеко зашедшей и терминальной стадий.
Интересно отметить, что у пациентов группы риска уровень №N-7 был увеличен более чем в 3 раза (16,8±5,8 пг/мл, р<0,001). Локальная секреция цитокина у пациентов с глаукомой возросла примерно в тех же пропорциях, что и системная (12,3± 1,8 пг/мл при норме 4,5±0,5, р<0,01). При сравнении уровней локальной секреции у пациентов группы риска и ПОУГ показатели отличались мало (рх>0,05). Таким образом, гиперсекреция №N-7 свидетельствует об активации Т-клеточного звена иммунитета в пользу ТЬ-1, особенно в более ранние сроки болезни и у пациентов из группы риска развития глаукомы.
В последние годы появились публикации о значительной роли цитокина 1Ь-17, характеризующего вновь открытую разновидность Т-хелперов - ТЬ17, участвующего в развитии повреждающих форм воспалительных заболеваний аутоиммунной природы. Основной продуцент 1Ь-17 -CD4+ Т-лимфоциты, а главные клетки-мишени - эпите-лиоциты, эндотелиоциты и фибробласты. Выяснена прямая зависимость продукции 1Ь-17, процессов апоптоза и утилизации нейтрофилов в тканях, усиления активности фибробластов, увеличения экспрессии металлопротеиназ. Эти биологические эффекты определяют самостоятельную роль ТЬ17 в иммунном ответе, индукции воспаления деструктивного аутоиммунного характера. Повышенное содержание цитокина установлено при ряде заболеваний аутоиммунного генеза (ревматоидный артрит, рассеянный склероз, болезнь Бехтерева, аутоиммунный тиреоидит и др.). Считают, что высокие концентрации 1Ь-17 могут способствовать развитию воспаления с деструкцией тканей и аутоиммунными механизмами [4,8].
В наших исследованиях сывороточный уровень 1Ь-17 у больных ПОУГ был резко снижен (1,1±0,4 нг/мл при норме 7,9±1,3, р<0,01). Наиболее низкие значения данного цитокина отмечены у пациентов 2-й группы (более чем в 10 раз в сравнении с контролем). Снижение активности цитокина в группе риска было недостоверным (р>0,05). При исследовании слезной жидкости получены противоположные результаты. Так, секреция 1Ь-17 у пациентов с ПОУГ была увеличена в 5 раз, причем наибольшая концентрация зарегистрирована на начальной и развитой стадиях процесса. В группе риска отмечалось менее выраженное повышение локальной секреции цитокина. Эти результаты свидетельствуют о значительной роли 1Ь-17 в ранних патогенетических механизмах заболевания.
Исследование цитокина TGFp-1, который рассматривается как иммунопатологическая молекула при заболеваниях, связанных с избыточным фиброзом, показало достоверное снижение системного и локального уровней в 1,5 раза. Данные о роли этого цитокина в литературе противоречивы. Повышенные концентрации TGF-p связывают с прогрессированием фиброза и ремоделированием внутриклеточного матрикса у больных ПОУГ [5]. Другие исследования пациентов с глаукомой, напротив, обнаружили
дефицит цитокина, что, по мнению авторов, снижает пролиферацию фибробластов и усиливает прогиб решетчатой пластинки.
Интересно, что самые низкие значения TGFp-1 зарегистрированы у больных с далеко зашедшей и терминальной стадиями глаукомы (0,33±0,1 нг/мл при норме 0,75±0,05 нг/мл, р<0,001 в сыворотке и 12,4±1,76 нг/мл при норме 21,2±1,7 нг/мл, р<0,01 в слезной жидкости). Концентрация цитокина у пациентов группы риска не отличалась от контрольной. Следует отметить, что противовоспалительная активность TGFp-1 проявляется в супрессии продукции про-воспалительных цитокинов, ингибировании активности макрофагов и клеточного деления Т- и В-лимфоцитов и активизации пролиферации фибробластов. В эксперименте дефицит и отсутствие цитокина обусловливают высокую экспрессию адгезивных молекул и МНС II класса, быстрый прогресс аутоиммунных процессов [4].
В характеристике патологических процессов в последние годы придают значение активности металлопротеиназ. Матриксные металлопротеиназы (ММРз) являются эндо-пептидазами, регулирующими характер структурно-функциональных свойств внеклеточного матрикса в норме и патологии. Важное значение имеет определение активности комплекса ММР с ингибитором ^МР (ММРД1МР-1) как маркера фиброза, склероза тканей вследствие нарушения баланса между синтезом и деградацией компонентов внеклеточного матрикса. О значении этих факторов в патогенезе ПОУГ сообщается в единичных работах зарубежных авторов [11,12].
В слезной жидкости и сыворотке крови пациентов с глаукомой регистрировался повышенный уровень ММР-9 (табл. 2), причем наиболее высокие значения отмечены во 2-й группе. При анализе комплекса ММР- 9/TIMP-1 в слезной жидкости установлено повышение его уровня в общей группе ПОУГ, при этом также во второй группе его значения значительно превышали показатели первой. В сыворотке крови обследованных пациентов уровень МПП-9/ТИМП-1 мало отличался от показателей контрольной группы. Однако при далеко зашедшей и терминальной стадиях заболевания содержание в крови исследуемого комплекса оказалось увеличенным в 1,5 раза. Интересно, что изменения показателей протеазы и ее комплекса с ингибитором демонстрировали прямую однонаправленную корреляцию в сыворотке крови пациентов.
Отдельно следует отметить выявленные изменения уровней ММР-9 и ММР-9ДШР-1 у пациентов из группы риска. В слезной жидкости зарегистрировано повышение концентрации МПП-9 более чем в 5 раз. В то же время уровень протеазы в сыворотке крови был увеличен лишь в 1,5 раза по сравнению с контрольной группой.
Учитывая разную степень увеличения металлопротеи-назы-9 и ее комплекса с ингибитором и особенности их экспрессии на системном и локальном уровнях, рассчитаны коэффициенты соотношения данных показателей в исследованных биологических жидкостях. В контрольной группе этот коэффициент составил 47,4±1,6 в сыворотке крови и 489,6±74,0 в слезной жидкости. У пациентов с глаукомой в сыворотке крови этот показатель был близок к норме. Однако в слезной жидкости отмечено его достоверное увеличение более чем в 3 раза. В группе риска развития данного заболевания при наличии нормального сывороточного коэффициента его значение в слезной жидкости было достоверно высоким (р<0,001) и близким таковому у пациентов с глаукомой (р>0,05). Это свидетельствует о высокой информативности данного показателя, позволяющего выявить начальные признаки глаукомного
процесса у лиц с миопией, гипертонической болезнью, сахарным диабетом.
Таким образом, наибольшие изменения концентрации металлопротеиназы и ее комплекса с ингибитором зарегистрированы в группе больных с более ранними стадиями глаукомы, что свидетельствует о нарушении тканевого барьерного равновесия как на локальном, так и на системном уровнях. Так, концентрация МПП-9 в слезной жидкости превышала уровень ее комплекса с ингибитором почти в 3 раза. На системном уровне выявленная гиперфункция МПП-9, особенно у пациентов с далеко зашедшей и терминальной стадиями глаукомы, компенсируется активацией тканевых ингибиторов металлопротеиназ. Полученные данные свидетельствуют о существенной роли этих медиаторов в патогенезе ПОУГ.
Заключение
Результаты исследования системной и локальной экспрессии цитокинов, опосредующих разные типы иммунного ответа, показали тесную связь в механизмах патогенеза ПОУГ. Исследуемый набор цитокинов IFNy, IL-17, TGF-ß имеет много общего по совокупности биологических эффектов, спектру клеток-продуцентов и клеток-мишеней, регуляции процессов преимущественно аутоиммунного воспаления и угнетению апоптоза. Аутоиммунные процессы отличаются сложностью иммунного ответа, т.к. Т-клетки одновременно способны продуцировать IFNy, IL-17, a TGF-ß - индуцировать дифференцировку Th17 [6]. Исследование локальной концентрации изучаемых показателей (слезная жидкость) по сравнению с системной (сыворотка крови) было более информативным и выявляло значимый дисбаланс в регуляции иммунного ответа не только у больных глаукомой, но и в группе риска, что, возможно, свидетельствует о доминировании сосудистых нарушений в первоначальных механизмах патогенеза заболевания.
Высокие концентрации металлопротеиназы-9 как в системном кровотоке, так и локально также демонстрируют иммунный дисбаланс на более ранних стадиях глаукомы и у пациентов в группе риска развития болезни. Локальная активность ММР-9 может служить дополнительным критерием остроты и прогрессирования болезни. Выявленные нарушения могут свидетельствовать о нарушении процессов клеточного ремоделирования в различных структурах глаза — трабекулярной сети, решетчатой пластинке, диске зрительного нерва, что формирует у больных глаукомой аутоиммунное воспаление с нарастающей деструкцией тканей.
Литература
1. Волков В.В. Глаукома открытоугольная. - М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2008. - 352 с.
2. Егоров Е.А., Тагирова С.Б., Алябьева Ж.Ю. Роль сосудистого фактора в патогенезе глаукомной оптической нейропатии // Клин. офтальмол. - 2002. - Т. 3. - № 2. - С. 61-64.
3. Еричев В.П., Ганковская Л.В., Ковальчук Л.В., Ганковская О.А., Дугина А.Е. Интерлейкин-17 и его возможное участие в репара-тивных процессах при глаукоме // Глаукома. - 2009. - № 1. — С. 23-25.
4. Кетлинский С.А., Симбирцев А.С. Цитокины. - СПб.: ООО «Издательство Фолиант», 2008. - 552 с.
5. Курышева Н.И. Глаукомная оптическая нейропатия. - М.: МЕДпресс-информ, 2006. - 136 с.
Полный список литературы Вы можете найти на сайте http://www.rmj.ru
