CC BY
33
ЦИТОКИНОВЫЙ ПРОФИЛЬ У БОЛЬНЫХ ПРОСТЫМ ХРОНИЧЕСКИМ БРОНХИТОМ С ДИСПЛАСТИЧЕСКИМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ БРОНХИАЛЬНОГО ЭПИТЕЛИЯ
Л.В. Гердт, О.В. Черемисина, М.Н, Стахеева, О.В. Панкова, Н.Г. Крицкая
НИИ онкологии Томского научного центра СО РАМН
У 110 больных простым хроническим бронхитом с дисплазией бронхиального эпителия различной степени тяжести вне стадии обострения основного заболевания определен уровень про- и противовоспалительных цитокинов в БАЛЖ. Проведенный анализ показал, что интегральный эффект цитокинов обеспечивает провоспалительное регуляторное влияние на поверхности слизистых оболочек бронхов. Наиболее выраженный характер изменений в локальной продукции цитокинов наблюдается у больных с катаральной формой эндобронхита и дисплазией бронхиального эпителия I и II степени. У пациентов с катарально-склерозирующей формой бронхита и дисплазией бронхиального эпителия II и III степени сохраняется дисбаланс цитокинов, однако отличия от контрольных значений выражены в меньшей степени.
CYTOKINE PROFILE IN PATIENTS WITH SIMPLE CHRONIC BRONCHITIS AND DYSPLASTIC CHANGES IN
BRONCHIAL EPITHELIUM
L.V. Gerdt, O.V Cheremisina, M.N. Stakheeva,
O.V. Pankova, N.G. Kritskaya
Cancer Research Institute, Tomsk
The level of pro-and anti-inflammatory cytokines in bronchial alveolar lavage was determined in 110 patients with simple chronic bronchitis and bronchial epithelium dysplasia. The analysis showed that cytokines had the anti-inflammatory regulatory effect on the surface of bronchus mucosa. The most pronounced changes in lacal production of cytokines were observed in patients with bronchial catarrh and grade I—II dysplasia of bronchial epithelium. Cytokine unbalance was observed in patients with catarrhal-sclerosal bronchitis and grade II-III grade dysplasia of bronchial epithelium, however the differences from the control values were inconsiderable.
Развитие хронических неспецифических заболеваний легких связано с длительным и интенсивным воздействием факторов внешней среды (полютанты, низкая температура воздуха), курения, профессиональных вредностей на слизистую оболочку бронхиального дерева [7, 18, 20]. Одним из наиболее серьезных осложнений хронического воспаления в слизистой бронхов следует признать риск злокачественной трансформации эпителия: повреждение микроциркуляторного русла и развитие пери-васкулярного склероза сопровождаются нарушениями эпителиостромальной дифференци-ровки, которая, в свою очередь, ведет к развитию метаплазии и дисплазии бронхиального эпителия, рассматриваемых как предраковые состояния [5, 24].
Механизмы пролиферации, злокачественной трансформации клеток и хроническое воспаление тесно сопряжены с дисбалансом иммунитета и реализуются через нарушения кооперации иммунокомпетентных клеток и межкле-
точных взаимодействий на других уровнях [6, 10]. Особую роль в регуляции местных защитных реакций в тканях с участием различных типов клеток играют цитокины [2, 4, 9, 11]. В последние годы изучению свойств и функций цитокиновой сети посвящено большое число работ, среди которых значительное место занимают исследования ее роли при болезнях органов дыхания [13—21, 23, 25]. При заболеваниях легких цитокины вовлекаются в инфекционно-воспалительный процесс и аллергический ответ на уровне специфического иммунного ответа и неспецифического эффекторного звена, во многом определяя направление, тяжесть и исход патологического процесса.
Провоспалительные цитокины стимулируют на поверхности эндотелиальных клеток и нейт-рофилов экспрессию адгезивных молекул, которые чрезвычайно важны для целенаправленной трансэндотелиальной миграции лейкоцитов при их мобилизации в очаг воспаления. В очаге воспаления ИЛ-1 и ФНО-СХ активируют
нейтрофилы, что сопровождается развитием респираторного взрыва, стимуляцией дегрануляции, выделением свободных радикалов и протеаз. В свою очередь, повышенный уровень генерации нейтрофилами активных форм кислорода может приводить к повреждающему их действию на ткани легкого [3, 5]. Е.А. Варю-шина и соавт. [1] обнаружили в бронхоальвеолярной жидкости (БАЛЖ) больных с гнойнодеструктивными заболеваниями легких высокие концентрации ИЛ-1, ФНО-й и ИЛ-8, тогда как в сыворотке крови этих больных определялось менее заметное нарастание концентрации только ИЛ-1 и ФНО-а. Т. Welte et al. [25] отмечают повышение синтеза и секреции провоспалитель-ных цитокинов ИЛ-8, ИЛ-6 и ФНО-а в альвеолярном пространстве при пневмонии. Инфекционные агенты и аллергены могут вызывать дисбаланс цитокиновой сети. Так, наличие потенциально-патогенных микроорганизмов (Str. pneumonia, Haem. influenzae, Moraxella cataratalis) в браш-биоптатах слизистой у больных хроническим бронхитом в фазе ремиссии коррелирует, по данным литературы, с высоким процентным содержанием нейтрофилов и ИЛ-8 в БАЛЖ [22].
Предметом настоящего исследования явилось изучение особенностей локальной продукции про- и противовоспалительных цитокинов, уточнение связи между уровнем цитокинов в БАЛЖ и стадией воспалительного процесса у больных простым хроническим бронхитом с дисплазией бронхиального эпителия I—Ш степени вне стадии обострения основного заболевания.
Материалы и методы
В исследование были включены 110 пациентов с простым хроническим бронхитом (ПХБ), из них 94 мужчины и 16 женщин в возрасте от 31 до 64 лет. Продолжительность заболевания составила от 7 до 45 лет. На момент обследования пациенты с ПХБ находились в стадии длительной ремиссии по поводу основного заболевания. Оценка состояния слизистой оболочки бронхов проведена всем пациентам с
ПХБ методом фибробронхоскопии, выполненной в соответствии с общепринятыми правилами анестезии и асептики. При проведении фибробронхоскопии были выявлены следующие основные эндоскопические признаки, характе-ризирующие хронические процессы в трахеобронхиальном дереве: гиперемия и отек слизистой оболочки, контактная кровоточивость и атрофия слизистой оболочки. Наблюдаемые изменения в стенке бронхов носили очаговый характер.
При гистохимическом исследовании были выявлены следующие формы изменений слизистой оболочки бронхов: 1) собственно катаральные; 2) катарально-склеротические; 3) склеротические [8]. Во всех бронхобиоптатах независимо от вида бронхита выявлены выраженные повреждения покровного эпителиального пласта. На значительных участках поверхности слизистой оболочки реснитчатые и бокаловидные клетки слущивались в просвет бронхов с обнажением подлежащих базальных клеток. Дисп-ластические изменения бронхиального эпителия различной степени тяжести наблюдались при всех формах бронхита. Дисплазия I степени (DI) определялась в 46 случаях, II степени (DII) — в 31 случае и III степени (Dili) — в 4 случаях. Комплексный цитологический анализ подтвердил и уточнил степень тяжести диспласти-ческого процесса.
У 12 пациентов не было выявлено ни морфологических, ни эндоскопических признаков хронического воспаления в слизистой оболочке бронхов. Эта группа больных служила группой сравнения (контроль), так как обследование здоровых лиц в настоящем исследовании не проводилось.
Во время эндоскопического исследования у всех пациентов был произведен забор БАЛЖ для изучения локальной продукции цитокинов. Концентрацию цитокинов ИЛ-1, 4, 8, ФНО-а, ИНФ-у в БАЛЖ определяли твердофазным им-муноферментным методом (ИФА) с использованием наборов реагентов ProCon (OOO "Протеиновый контур", Санкт-Петербург). Содержание ИЛ-10 оценивали методом ELISA с использованием набора для определения ИЛ-10
Таблица
Частоты встречаемости минимальных достоверно определяемых набором концентраций исследуемых
цитокинов
Диапазон концентраций Частоты встречаемости диапазонов концентраций исследуемых показателей в группах обследованных
Контроль КБ (Dl, D1I) КСБ (Dl, DII - III) СБ (DII - III)
% п % п % п % п
ИЛ-4, пг/мл: <20 20-120 100,00 0,00 12 0 71,74 28,86 р ,<0,05 33 13 97,22 2,78 р2<0,05 35 1 100,00 0,00 р2<0,05 11 0
ИЛ-10, пг/мл:
<1 100,00 12 93,30 36 77,27 17 100,00 6
1-10 0,00 0 7,70 3 22,73 5 0,00 0
ФНО-а, пг/мл: <1 1-4 100,00 12 0 93,75 15 76,19 16 100,00 7
0,00 6,25 1 23,81 5 0,00 0
ИНФ-у, пг/мл:
<100 100,00 12 91,84 45 100,00 36 100,00 11
100-700 0,00 0 8.16 4 0,00 0 0,00 0
Таблица 2 Концентрация ИЛ-1 и ИЛ-8 в бронхиальной лаважной жидкости (М + т)
Группа обследованных
Показатель Контроль КБ (DI, DII) КСБ (DI, Dll - 111) СБ (DII-III)
пг/мл п пг/мл п пг/мл п пг/мл п
ИЛ-1 5,34 ± 0,86 12 117,70*23,41 Pi<0,001 46 16.02±2,80 р,<0,001 р2<0,001 32 10,63±2,81 Pi<0,05 р2<0,05 11
ИЛ-8 3,91 ± 1,66 12 298,39±54,44 Pi <0.001 41 12,41±2,90 р2<0,001 28 4,13±0,87 р2<0,001 11
При мечан и е . р, - уровень значимости различий с группой контроля (больные ХБ без эндобронхита и без дисплазии); р,— уровень значимости различий с группой больных катаральным эндобронхитом
("BioSourse Europe S.A.", Belgium). Для статистической обработки данных использовали стандартный пакет программ Staistica for Windows (версия 6.0), Проведена проверка законов распределения исследуемых переменных на нормальность по критериям Колмогорова —Смирнова и Лиллиефорса. Для оценки значимости различий выборок использовали непараметрический критерий Вилкоксона - Манна - Уитни. Проверка гипотезы о равенстве частот проводилась с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты и обсуждение
В табл. 1 и 2 представлены результаты определения цитокинов в БАДЖ у больных ПХБ, которые по морфофункциональным признакам разделены на 4 группы: контроль (п=12, DO), катаральный бронхит (КБ, п=50, DI, II), катараль-но-склерозирующий (КСБ, п=36, DI, DII - III) и склерозирующий бронхит (СБ, п=12, DП-Ш).
Следует отметить, что каждый набор реагентов РгоСоп предназначен для количественного
анализа цитокинов в исследуемых биологических жидкостях в определенном интервале концентраций. При проведении ИФА мы получили большое количество значений концентраций ИЛ- 4, 10, ФНО-а, ИНФ-у в образцах БАЛЖ, которые были ниже минимальных достоверно
определяемых наборами концентраций. В связи с этим полученные данные были сгруппированы следующим образом: в первую группу вошли все значения меньше минимальной достоверно определяемой набором концентрации цитокинов в исследуемых образцах; во вторую — от минимальной до максимально встречающейся концентрации в полученной области значений. Частоту встречаемости каждого диапазона концентраций выражали в процентах от общего числа наблюдений. Проведенный анализ показал, что у больных контрольной группы наблюдались наименьшие в сравнении с другими группами обследованных концентрации ИЛ- 1, 4, 8,10, ФНО-а, ИНФ-у (табл. 1, 2). Низкий уровень в БАЛЖ провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, 8, ФНО-а) и противовоспалительных (ИЛ-4, 10) у больных без морфологических признаков воспаления на слизистой оболочке бронхов свидетельствует о слабой
функциональной активации макрофагов, ТЬ-1 и ТЪ- 2, участвующих в регуляции иммунного ответа. Активность ТЪ-1 (продуцентов ИНФ-у), ТЪ- 2 (продуцентов ИЛ-4,10) оказалась невысокой и в других исследуемых группах. Однако следует отметить, что минимальные концентрации ИЛ-4 (<20 пг/мл) в БАЛЖ больных с катаральной формой эн-
добронхита и дисплазией бронхиального эпителия I и II степени наблюдались в 71% случаев, а в 29 % случаев находились в диапазоне 20—120 пг/мл, в отличие от
контрольной и других исследуемых групп (р<0,05). При этом уровень
провоспалительных цитокинов ИЛ-1,8 в БАЛЖ больных этой группы достигал максимальных значений. Так, концентрация ИЛ-1 превысила контрольное значение в 22 раза, а ИЛ-8 — в 76 раз (р<0,05). В то же время у пациентов с катарально-склерозирующей формой бронхита и
дисплазией бронхиального эпителия II и III степени наблюдалось увеличение
концентрации
ИЛ-1 и ИЛ-8 в 3 раза (р<0,05), а у пациентов со склерозирующим эндобронхитом и дисплазией бронхиального эпителия II и III степени концентрация ИЛ-1 была увеличена лишь в 2 раза (р<0,05) по сравнению с группой контроля. Концентрация других провоспалительных цитокинов (ИНФ-у, ФНО-а) в образцах БАЛЖ всех исследуемых групп находилась в диапазоне минимальных значений.
Оценивая в целом цитокиновый профиль БАЛЖ больных ПХБ, находящихся в стадии клинической ремиссии, можно заключить, что интегральный эффект цитокинов обеспечивает провоспалительное регуляторное влияние на поверхности слизистых оболочек бронхов. Наиболее выраженный характер изменений в локальной продукции цитокинов наблюдается у больных с катаральной формой эндобронхита и дисплазией бронхиального эпителия I и II степени. У пациентов с катарально-склерозирую-щей формой бронхита и дисплазией бронхиального эпителия II и III степени сохраняется дисбаланс цитокинов, однако отличия от контрольных значений выражены в меньшей степени, по-видимому, вследствие истощения функциональных возможностей иммунной системы. Полученные данные вполне согласуются с мнением ряда авторов и при других заболеваниях, что важен не сам факт повышения или снижения уровня цитокинов, а их динамика и соотношение оппозиционных пулов, т.е. про-воспалительных и противовоспалительных, а высокий уровень цитокинов, прежде всего провоспалительных, является неблагоприятным фактором, отражающим степень активности и тяжести патологического процесса.
Литература
1. Варюшина Е.А., Котов А.О., Симбирцев А.С. и др. Изучение влияния местного применения препарата рекомбинантного интерлейкина-Р на продукцию цитокинов и функцию лейкоцитов в очаге воспаления // Иммунология. 1998. №6. С. 37.
2. Кетлинский С.А., Калинина Н.М. Цитокины моно-нуклеарных фагоцитов в регуляции воспаления и иммуни тета//Иммунология. 1995. № 3. С. 30-44.
3. Ковальчук Л.В., Ганковская Л.В., Борисова A.M. и др. Действие цитокинов на генерацию активных форм
СИБИРСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ. 2004. №4 (12)
кислорода фагоцитами легких и периферической крови // Бюл. экспер. биол. 1998. Т. 126, № 10. С. 440-443.
4. КоеалъчукЛ.В., Ганковская Л.В., Рудакова Э.И. Си стема цитокинов. М.: РГМУ, 1999.
5. Коган Е.А. Молекулярная патология предракаирака легкого // Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина рАМН. 2О0З. № 1.С. 13-22.
6. Коган Е.А. Межклеточные взаимодействия при опу холевом росте // Межклеточные взаимодействия / Под ред. М.А. Пальцева, А.А. Иванова. М.: Медицина, 1995. С. 127-189.
7. Механизмы воспаления бронхов и легких и противо воспалительная терапия / Под ред. Г.Б. Федосеева. СПб.: Нормед-Издах, 1998. 688 с.
8. Непомнящих Г.И., Кононов А.В., Непомнящих Л.М. //Бюл. экспер. биол. 1986. № 3. С. 359-363.
9. Нестерова И.В., КолесниковаН.В. Цитокиновая ре гуляция и функционирующая система нейтрофильных гра-нулоцитов // Гематол. и трансфузиол. 1999. Т. 44, № 2. С. 43-47.
10. Пальцев М.А., Иванов А.А. Межклеточные взаимо действия. М.: Медицина, 1995. 224 с.
11. ПотапневМ.П. Цитокиновая сеть нейтрофилов при воспалении// Иммунология. 1995. № 4. С. 34-40.
12. Славянская Т. А., МачарадзеД. Ш., Чикладзе М.В., Сепиашвили Р.И. Реактивные оксигены и органы дыхания // Международ, журн. иммунореабил. 1995. № 1. С. 40-44.
13. ArvaE., AnderssonB. Kinetics of cytokine release and expression of lymphocyte cell-surface activation markers after in vit-ro stimulation of human peripheral blood mononuclear cells with Streptococcos pneumoniae // Scand. J. Immunol. 1999. Vol. 49, №3. P. 237-243.
14. Bhowmik A., Seemungal Т., Sapsford R.J. et al. Cytokines in induced sputum during exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease // Scand. J. Immunol. 1999. Vol. 49, Ka3. P. 1653.
15. Eboriadou M, HatzistilianouA., Haidopoulou K. etal. Serum levels of 1L-6, IL-8 and IL-12 cytokines in children with pneumonia // Eur. Resp J. 1998. Vol. 12, № 28. P. 1365.
16. KampfC, RelovaA., SandierS. etal. Effect ofTNF-alfa, TNF-gamma and IL-1 -beta on normal bronchial epithelial cells // Eur. Respir. J. 1999. Vol. 14, № 1. P. 84-91.
17. Obrien D. P., Briles D. E., Szalai A. H. et al. Tumor necrosis factor alfa receptor I is important for survival from Streptococcus pneumonia infections // Infect and Immun. 1999. Vol. 67, №2. P. 595-601.
18. Ollerenshaw S.L., Woolcock A.J. Characteristic inflammation in biopsies from large airways of with asthma and subjects with chronic airflow lim // Infect and Immun. 1992. Vol. 145. P. 922-927.
19. Pertseva T.A., GoncharM.N., Kusnetsova S.U. Endotoxin and plasma cytokin levels correlate with survival in patientswith nosocomial phneumonia // Infect and Immun. 1992. Vol. 145. P. 1069.
20. PesciA., Balbi В., Majori M. Inflammatory cells and mediators in bronchial lavage of patients with chronic obstructive pulmonary disease//Eur. Respir. J. 1998. Vol. 12. P. 380-386.
21. Simeonova P.P., Leonards., Flood L. et al. Redox-dependent regulation of interleukin-1 by tumor necrosis factoralpha in lung epithelial cell //Lab. Invest. 1999. Vol. 79, № 8. P. 1027-1037.22. SolerN., EwigS., Torres A. et al. Airway inflammation
and bronchial patterns in patients with stable chronic obstructive pulmonary disease//Eur. Respir. J. 1999. Vol. 14. P. 1015-1022.
23. Standiford T.J., Kunkel S.L., GreenbergerM.J. et al. Expression and regulation of chemokines in bacterial pneumonia // J. Leukocyte Biol. 1996. Vol. 59, № 1. P. 24-28.
24. Travis W.D. (ed.). Histological typing of lung and pleural tumors. 3rd ed. Geneva: World Health Organisation, 1999.
25. WelteT, WiesnerO.,ReinholdD. etal. Cytokine profiles in alveolar macrophages of patients with ILD, COPD and acute pneumonia//Ibid. P. 2088.
Поступила 14.07.04
