CC BY
42
УДК 616.2-002.7:616.2-002.5]-079.4-097
ЗНАЧЕНИЕ ИММУНОПАТОГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ САРКОИДОЗА И ТУБЕРКУЛЕЗА ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
Т. И. Фролова *, А. Е. Дорошенкова, Т. В. Шаповалова, Н. В. Ставицкая
Кубанский государственный медицинский университет, г. Краснодар, Россия
SIGNIFICANCE OF IMMUNOPATHOGENETIC INVESTIGATIONS FOR EARLY DIAGNOSIS OF RESPIRATORY SARCOIDOSIS AND TUBERCULOSIS
T. I. Frolova, A. E. Doroshenkova, T. V. Shapovalova, N. V. Stavitskaya
Kuban State University of Medicine, Krasnodar, Russia
Цель. Повышение эффективности дифференциально-диагностического поиска при саркоидозе и туберкулезе органов дыхания путем определения уровней цитокинов.
Материалы и методы. Изучены уровни ключевых цитокинов: интерлейкина 12 и интерлейкина 4, а также классического провоспалительного цитокина интерлейкина 8 и главного антимикобактериаль-ного цитокина — гамма-интерферона — у 76 больных саркоидозом и 45 пациентов с туберкулезом. Концентрация цитокинов в сыворотке крови исследовалась на различных стадиях развития болезни. Результаты. Установлены отличительные особенности иммунопатогенеза туберкулеза и саркоидоза. В частности, для туберкулеза в раннем периоде заболевания характерно низкое содержание в сыворотке крови пациентов интерлейкина 12 и значительное увеличение количества интерлейкина 4, что соответствует усилению реакций типа Th2. Саркоидоз на всех этапах эволюции заболевания сопровождается превалированием ТЫ-клеточного ответа. В раннем периоде усиливается образование интерлейкина 12, при хронизации процесса увеличивается концентрация гамма-интерферона, по-видимому, в результате цитокинового каскада.
Выводы. В целях ранней диагностики и адекватной лечебной тактики при затруднениях в распознавании саркоидоза и туберкулеза органов дыхания полагаем необходимым определять количественное соотношение в сыворотке крови пациентов основных иммунорегуляторных цитокинов: IL12, y-IFN, а также провоспалительного IL8 и противовоспалительного IL4. Ключевые слова. Туберкулез, саркоидоз, диагностика, цитокины.
Aim. To increase efficiency of differential-diagnostic search by means of determining cytokine levels in respiratory sarcoidosis and tuberculosis.
Materials and methods. The key levels of cytokines such as interleukine 12 and interleukine 4 as well as classic proinflammatory cytokine interleukine 8 and basic antimycobacterial cytokine gamma-interferon were studied in 76 patients with sarcoidosis and 45 patients with tuberculosis. Blood serum cytokine concentration was investigated at different levels of disease development.
Results. Distinctive features of tuberculosis and sarcoidosis immunopathogenesis were assessed. In particular, tuberculosis at its early period, is characterized by low blood serum interleukine 12 content and significant
© Коллектив авторов, 2012 e-mail: [email protected] тел. 8 (861) 233 66 61
[Фролова Т. И. (* контактное лицо) — заочный аспирант кафедры факультетской терапии; Дорошенкова А. Е. — доктор медицинских наук, профессор кафедры инфекционных болезней и фтизиопульмонологии; Шаповалова Т. В. — доцент кафедры инфекционных болезней ФПК и ППС; Ставицкая Н. В. — доктор медицинских наук, доцент кафедры инфекционных болезней и фтизиопульмонологии].
increase in interleukine 4 amount that corresponds to acceleration of type Th2 reaction. Sarcoidosis at all stages of disease evolution is accompanied by Th1-cellular response prevailing. In an early period, formation of interleukine 12 is accelerated, in case of process chronization gamma-interferon concentration is elevated, probably, as a result of cytokine cascade.
Conclusion. To perform early diagnosis and adequate management in case of difficult identification of respiratory sarcoidosis and tuberculosis it is necessary to determine quantitative ratio of basic immunoregulatory blood serum cytokines IL12, y-IFN as well as proinflammatory IL8 and proinflamma-tory IL4.
Key words. Tuberculosis, sarcoidosis, diagnosis, cytokines.
Введение
В многочисленной группе интерстици-альных заболеваний легких гранулематозы занимают второе место после фиброзирую-щих альвеолитов. При этом туберкулез возглавляет список заболеваний с известной этиологией, а саркоидоз — с неустановленной природой [7]. Дифференциальная диагностика в случае имеющегося морфологически подтвержденного гранулематозного поражения легких и бронхов чаще всего основывается на разграничении эпителиоид-но-клеточных гранулем без некроза (сарко-идных) и некротизирующихся — более характерных для туберкулеза [4, 10].
Вместе с тем, в работах ряда авторов сообщается о выявлении эпителиоидно-кле-точных гранулем без некроза у больных туберкулезом [5, 12, 14].
К примеру, Е. Danila и Е. Zaurauskas (2008) среди больных с подтвержденным грануле-матозным поражением легких, исходно расцененным как саркоидоз, в 24% случаев при микробиологическом исследовании обнаружили возбудителя туберкулеза, тогда как па-томорфологически определялись эпителио-идно-клеточные гранулемы без некроза. Авторы полагают, что наличие эпителиоидно-клеточных гранулем без некроза при туберкулезе может свидетельствовать о ранней стадии воспалительного процесса, когда фокус казеозного некроза в центре гранулемы еще не сформировался.
Учитывая трудности дифференциальной диагностики диссеминированных поражений легких даже после исследования био-псийного материала, некоторые авторы полагают, что современный уровень развития иммунологии позволяет внедрить в клиническую практику иммунопатогенетический подход для постановки нозологического диагноза [6].
В настоящее время принята концепция о том, что последовательность развития туберкулезной инфекции представляет собой отражение взаимодействия между макрофагами, Т-лимфоцитами и самими М. tuberculosis. Установлено, что в патогенезе легочного туберкулеза присутствует двоякий механизм, контролирующий размножение бактерий — тканевое повреждение, способствующее внеклеточной ингибиции М. tuberculosis, и активирование макрофагов, повышающее их способность внутриклеточного киллинга возбудителей [8]. Адекватность реакций организма на всех этапах воспалительно-репаративно-го процесса регулируется с помощью межклеточных взаимодействий путем синтеза цитокинов, интерлейкинов, факторов роста и их рецепторов. Каждому классу клеток присущ свой спектр продуцируемых интерлей-кинов [3].
По профилю секретируемых цитокинов дифференцируют как минимум два варианта Т-хелперов (ТЫ и Th2), которые различаются по активности в реакциях клеточного и гуморального иммунитета. Thl управляют стимуляцией макрофагов (через у-интер-
ферон и др.) и дифференцировкой цитоток-сических Т-клеток CD8+ (через интерлей-кин 2 и др.), №2 — реакциями В-лимфоцитов (через интерлейкины 4, 5 и др.).
Известно, что при туберкулезе у человека защита обеспечивается становлением иммунного ответа первого типа, характеризующегося выработкой цитокинов гамма-интерферона (у-Ш) и интерлейкина 2 [13].
Специфического агента, вызывающего саркоидоз, пока что не найдено. Однако результаты исследования функциональной активности альвеолярных макрофагов и лимфоцитов свидетельствуют о том, что инфекционный агент существует, находится в нижних отделах респираторного тракта и, по-видимому, представляет собой длительно персистирующий, плохо деградируемый антиген или антигены, запускающие ТЫ-тип иммунного ответа [2].
Изучение уровней цитокинов позволяет получить информацию о функциональной активности различных иммунокомпетент-ных клеток и тем самым судить о соотношении процессов активации Т-хелперов 1-го и 2-го типов, что очень важно при дифференциальной диагностике ряда инфекционных и иммунопатологических заболеваний [1, 9].
Цель исследования — повышение эффективности дифференциально-диагностического поиска при саркоидозе и туберкулезе органов дыхания путем определения уровней цитокинов.
Материалы и методы
исследования
Под наблюдением находились 76 больных саркоидозом органов дыхания и 45 — туберкулезом, которым окончательные диагнозы установлены по клиническим и пато-морфологическим данным. Мужчин — 47%, женщин — 53%. При сборе анамнеза выяснено, что всем больным саркоидозом проводи-
лась химиотерапия противотуберкулезными препаратами от 2 до 6 месяцев, а больные туберкулезом неоднократно принимали курсы неспецифической антибиотикотера-пии по поводу предполагаемой пневмонии.
Длительность заболевания при саркоидо-зе у 36 (47,4%) больных была до 1,5 лет, у 40 (52,6%) — до 3 и более лет. Больные туберкулезом обследованы в первые 6—12 месяцев от начала заболевания. Концентрацию цитокинов в сыворотке крови определяли иммуноферментным методом на оборудовании MULTISKAN ASCEP (Финляндия). У всех больных и 30 здоровых лиц исследовали ключевые цитокины — гамма-интерферон (y-IFN) и интерлейкин 4 (IL4), а также классический провоспалительный интерлей-кин 8 (IL8) и главный иммунорегуляторный для Th1-клеток цитокин — интерлейкин 12 (IL12).
Статистическую обработку полученных результатов проводили методом вариационной статистики на основе анализа абсолютных и относительных величин. Наличие взаимосвязи между группами и ее достоверность оценивали с помощью статистики хи-квад-рат, включающую поправку на непрерывность Иэйтса [http://www.biometrica.tomsk.ru]. Различия или показатели считали значимыми при р<0,05. Обработку полученного материала проводили с использованием программ Microsoft Excel и Statistica.
Результаты и их обсуждение
Медиаторами доиммунного воспаления, т. е. первой линии защиты, как известно, являются хемокины, продуцируемые главным образом макрофагами покровных тканей и слизистых в ответ на прямое раздражение микробными продуктами. В качестве важного хемотаксического фактора для нейтро-фильных лейкоцитов на разных стадиях воспаления выступает IL8. Вызывая миграцию
нейтрофилов в очаг проникновения патогена, он является мощным индуктором острой воспалительной реакции, развивающейся, как правило, на неспецифические агенты. Последующий синтез интерлейкинов не только обеспечивает развитие воспалительного ответа, но и регулирует реакции адаптивного иммунитета. При наличии бактериального возбудителя дальнейшее течение воспалительного процесса развертывается по сценарию иммунологических реакций: запускается каскад синтеза цитокинов, регулирующих функции иммунокомпетентных клеток.
Количественное определение 18 в сыворотке крови у наших пациентов показало, что клетки-продуценты, к которым прежде всего относятся мононуклеары крови, слабо реагируют как на микобактериальную инфекцию при туберкулезе, так и на неизвестного агента при саркоидозе (табл. 1, 2).
На раннем этапе развития болезни увеличение 18 отмечено соответственно в 1,6
и 2,1 раза по сравнению с контролем. Примечательно то, что в случаях хронического течения саркоидоза содержание 18 в сыворотке крови у больных было также низким — увеличение отмечено в 1,8 раза по сравнению с контролем.
Одним из ключевых цитокинов ТЬ2-им-мунного ответа считается противовоспалительный цитокин 14. Индуцируя дифферен-цировку Т-лимфоцитов в №2-хелперные клетки, он активирует синтез ^Б В-лимфоци-тами и определяет таким образом гуморальный иммунный ответ. Полученные нами данные подтвердили положение о том, что сдвиг соотношения ТЫДЪ2 в пользу последних определяет слабую возможность сопротивления прогрессированию туберкулезной инфекции и соответственно — развитию туберкулеза. У больных туберкулезом количество 14 в сыворотке крови превысило показатели у здоровых лиц в 5,3 раза. Наоборот, при сар-коидозе особой активности гуморального звена иммунитета не отмечено. Являясь клас-
Таблица 1
Характеристика цитокинов Th1 и Th2 у больных туберкулезом легких в раннем периоде болезни (в сыворотке крови, M±m, pq/ml)
Характер цитокинов Показатели цитокинов (средние значения) Контроль (n=30)
IL8 0/0±m 29,5±6,0 18,14±7,0
х2 2,656
р 0,103
IL12 0/0±m 79,5±6,0 64,8±8,7
х2 1,415
р 0,234
IL4 0/0±m 8,9±3,7 * 1,68±2,5
х2 4,302
р 0,038
Y-IFN 0/0±m 93,6±5,5 * 21,4±7,4
х2 44,985
р <0,001
Примечание. * — достоверность по отношению к здоровым.
Таблица 2
Характеристика цитокинов Th1 и Th2 у больных саркоидозом в раннем и позднем периодах болезни (в сыворотке крови, M±m, pq/ml)
Характер цитокинов Периоды заболевания Показатели цитокинов (средние значения) Контроль
Ранний I—II ст. (n=36) Поздний Ш—1Уст. (n=40) (n=30)
0/0±m 39,0±8,7 32,2±7,3
IL8 х2 7,898 0,621 4,206 18,14±7,0
р 0,05 0,431 0,040
0/0±m 255,3±2,3 * 126,4±1,6 *
IL12 х2 116,220 45,451 19,846 64,8±8,7
р <0,001 <0,001 <0,001
0/0±m 1,56±1,4 1,4±0,8
IL4 х2 0,140 0,423 0,079 1,68±2,05
р 0,708 0,516 0,778
0/0±m 184,2±1,5 * 167,3±1,4 *
Y-IFN х2 63,329 22,244 141,380 21,4±7,4
р <0,001 <0,001 <0,001
Примечание. * — достоверность по отношению к здоровым.
сическим индуцибельным цитокином, ^4 у больных саркоидозом как на раннем этапе развития заболевания, так и при хрониче-отом течении оказался ниже контрольных цифр по сравнению со здоровыми лицами. Результаты сравнительного анализа позволили прийти к выводу о том, что инфекционный агент (если он есть) при саркоидозе, который несет ответственность за активизацию межклеточных отношений в воспалительной реакции, не является микобактерией туберкулеза.
Особого внимания заслуживает соотношение у-^ и ПЛ2 у пациентов с туберкулезом и саркоидозом. Главным предназначе-
нием интерферонов является регуляция клеточной активности, связанной с ростом, дифференцировкой и управлением иммунным ответом. К настоящему времени установлено, что регуляторная активность по отношению к клеткам более выражена у у-^, в частности он является мощным активатором макрофагов.
Важным партнером у-^ в противостоянии бактериальным и вирусным инфекциям считается Ш2, поскольку именно его действие дополнительно требуется для выработки Процессы, инициируемые Ш2, помогают идентифицировать клетки-киллеры (ЕК) — один из решающих клеточных ком-
понентов в защитных реакциях против М. tuberculosis. ЕК-клетки продуцируют y-IFN, что позволяет быстро активировать макрофаги, развернуть их микобактерицидные способности на ранних «доиммунных» этапах туберкулезной инфекции еще до экспансии и дифференциации специфических Т-лимфоцитов.
В литературе имеются сообщения о том, что биологически активный IL12 продуцируют альвеолярные макрофаги, фагоцитировавшие микобактерии. Вместе с тем, мико-бактериям туберкулеза свойственно инги-бировать активность макрофагов, что выражается в снижении выделения ими y-IFN, и тогда основным источником ключевого цитокина иммунной системы становятся активированные CD4+ Т-лимфоциты, а уровень антигенспецифической секреции этого цитокина изменяется параллельно с мико-бактериальной нагрузкой.
При анализе полученных данных в нашем исследовании мы обратили внимание на значительный диссонанс в содержании IL12 в сыворотке крови у больных туберкулезом и саркоидозом. В раннем периоде заболевания концентрация IL12 в сыворотке крови у больных туберкулезом осталась почти на уровне нормальных показателей — увеличение отмечено лишь в 1,2 раза. Несмотря на то, что «помощник» гамма-интерферона можно сказать, не продуцировался, количество y-IFN все-таки достоверно увеличилось — в 4,3 раза по сравнению с контролем. По-видимому, «слабые» макрофаги у больных туберкулезом, нагруженные М. tuberculosis, не могут вырабатывать необходимое количество IL12, a y-IFN как главный анти-микобактериальный цитокин, очевидно, продуцируется другими клетками, но в недостаточном количестве, особенно когда возбудитель обладает повышенной агрессивностью. В таких условиях микобактериаль-
ная инфекция прогрессирует, и развивается заболевание.
По сравнению с туберкулезом, при сар-коидозе на ранних стадиях (1—11) развития болезни количество И 2 увеличилось в 3,2 раза, а по сравнению с контролем — в 4 раза. При этом отмечено нарастание содержания у-1№ его количество в сыворотке крови увеличилось в 8,6 раза по сравнению с контролем. При эволюции процесса, т. е. в III—IV стадиях саркоидоза, отмечено также значительное количество у-1№ его содержание осталось увеличенным в 7,8 раза по сравнению с контролем и лишь в 1,1 раза уменьшилось по отношению к показателю при раннем этапе болезни. В то же время хроническое течение болезни характеризовалось снижением уровня И 2 в 2 раза по сравнению с ранним периодом, но по сравнению с контролем он остался увеличенным в 1,9 раза.
Таким образом, на раннем этапе развития саркоидоза (I—II стадии) установлена высокая активность клеток — продуцентов И2; при хронизации процесса (III—IV стадии) концентрация 112 в сыворотке крови снижается, вместе с тем остается на высоком уровне синтез у-Ш, что определяет превалирование ТЫ -иммунного ответа. При туберкулезе в начальном периоде заболевания отмечено значительное повышение концентрации противовоспалительного цито-кина 14 и почти полное отсутствие продуцирования И 2, что соответствует усилению иммунологических реакций типа №2 и прогрессированию туберкулезной инфекции.
Выводы
Полученные данные свидетельствуют о наличии отличительных особенностей им-мунопатогенеза туберкулеза и саркоидоза. Достоверным показателем недостаточного
сопротивления прогрессированию туберкулезной инфекции и, следовательно, развития заболевания туберкулезом служит низкое содержание IL 12 в сыворотке крови и повышенная концентрация IL4, что обусловливает усиление Th2 -опосредованного иммунного ответа. Саркоидоз на всех этапах эволюции заболевания сопровождается превалированием Thl-клеточного ответа.
В целях ранней диагностики и адекватной лечебной тактики при затруднениях в распознавании саркоидоза и туберкулеза органов дыхания полагаем необходимым определять количественное соотношение в сыворотке крови пациентов основных иммуноре-гуляторных цитокинов: IL12, y-IFN, а также провоспалительного IL8 и противовоспалительного IL4.
Библиографический список
1. Демьянов А. В, Котов А. Ю, Симбирцев А. С. Диагностическая ценность исследования уровней цитокинов в клинической практике. Цитокины и воспаление 2003; 3: 20— 35.
2. Илькович М. М, Новикова Л. Н, Баранова О. П. Саркоидоз органов дыхания. Диссеминированные заболевания легких. Москва 2011; 137—196.
3. Кетлинский С. А. Роль Т-хелперов типов 1 и 2 в регуляции клеточного и гуморального иммунитета. Иммунология 2002; 23 (2): 77—79.
4. Пальцев М. А Лекции по общей патологической анатомии. М.: Медицина 2003; 254.
5. Соловьева И. П., Батыров Ф. А, Пономарев А. Б, Федоров Б. Н. Патологическая ана-
томия туберкулеза и дифференциальная диагностика гранулематозных заболеваний. М.: Медицина 2005; 89.
6. Цветкова О. А, Колосова К. Ю. Трудности дифференциальной диагностики диссе-минированных поражений легких. РМЖ 2009; 14: 940.
7. Шмелев Е. И. Дифференциальная диагностика интерстициальных болезней легких. Consilium medicum 2003; 5 (4): 176-181.
8. Bloom В. R Туберкулез. Патогенез, защита, контроль. М.: Медицина 2002; 676.
9. Chang D. M, Shyne S. К., Lin S. H, Chen Y. T. Dual biological functions of an interleukin-1 receptor antagonist — interleukin-10 fusion protein and its suppressive effects on joint inflammation. Immunology 2004; 112 (4): 643—650.
10. Costabel U, Du Bois, Egan J. J. Diffuse parenchymal lung disease. Prog. Respir. Res. Basel Karger 2007; 36: 2—10.
11. Danila E, Zaurauskas E. Diagnostic value of epithelioid cell granulomas in broncho-scopic biopsies. Inter. Med. 2008; 47: 2121— 2126.
12. Ergete W, Bekele A. Acid fast bacilli in aspiration smears from tuberculous patients. Ethiol J. Health Dev. 2000; 14: 99—104.
13. Pai M, Menzies D. Interferon-y release assays: what is their role in the diagnosis of active tuberculosis? Clin. Infect. Dis. 2007; 44: 74—77.
14. Pavic M, Le Pape E, Debourdeau P, Rabar D, Crevon L, Colle В., Rousset H. Non-tuberculous systemic granulomatosis mimicking sarcoidosis but related to a specific etiology. Study of 67 cases. Rev. Med. Interne 2008; 29 (1): 5—14.
Материал поступил в редакцию 04.06.2012
