Кишечный эндотоксин как вероятный индуктор

АНТИМИКРОБНАЯ ТЕРАПИЯ, ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ,ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ, ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
01 (12) АНТИМИКРОБНАЯ ТЕРАПИЯ. ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ | ФЕВРАЛЯ 23, 2012
КИШЕЧНЫЙ ЭНДОТОКСИН КАК ВЕРОЯТНЫЙ ИНДУКТОР СИСТЕМНОГО
ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ОТВЕТА ПРИ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ
Г.Р.Хасанова1,2, О.И.Биккинина1,2, В.А.Анохин1, C.В. Халиуллина1, М.Ю.Яковлев3
Кафедра детских инфекций Казанского государственного медицинского университета,
Республиканский центр по и профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными
заболеваниями МЗ РТ, г. Казань,
3
Кафедра
патологической
анатомии
Московского
факультета
Российского
государственного медицинского университета, Институт общей и клинической патологии
КДО РАЕН, г. Москва
1
2
Бактериальные липополисахариды (ЛПС), или кишечный эндотоксин играют
важную роль в регуляции активности иммунитета и инициации воспаления [1,2]. Это
свойство связано со способностью гликопида (ГЛП) Re-хемотипа, входящего в состав
молекулы всех ЛПС, взаимодействовать с рецепторами врожденного иммунитета (TLR4)
и определять уровень активности адаптивной иммунной системы [3]. Гиперактивация
иммунитета избытком ЭТ в общем кровотоке может быть одной из причин развития
воспаления (в т.ч. аутоиммунного и аллергического характера) [1-3]. Этот феномен,
формируемый, в частности, микробной транслокацией, отнесен к числу основных
факторов, способствующих формированию и прогрессированию иммунодефицита при
ВИЧ-инфекции [4-6]. Транслокация микроорганизмов и микробных компонентов может
возникать в результате прямого и цитокин-опосредованного повреждения эпителия кишки
вирусом иммунодефицита с последующим повышением проницаемости
кишечной
стенки, а также за счет изменений состава пристеночной и полостной кишечной
микрофлоры [7,8]. Более того, установлено, что наиболее ранимым уже в острой фазе
заболевания является именно «кишечный пул» Т-лимфоцитов (CD4+)[8]. Он, как показали
наблюдения, полностью не восстанавливается даже при использовании высокоактивной
антиретровирусной терапии [9,10].
Учитывая высокую биологическую активность ЭТ, представляется вполне
вероятным участие в этом процессе самого ЭТ, а вернее
– его избытка, т.е.
эндотоксиновой агрессии кишечного происхождения (ЭА), которая квалифицируется как
«предболезнь» или универсальный фактор патогенеза заболеваний человека и животных
[1,11]. Кишечный ЛПС является своеобразным экзогормоном, который при концентрации
от 0,1 до 1,0 EU/ml сыворотки выполняет адаптивную функцию, тогда как, более высокий
его уровень способствует развитию различных воспалительных реакций [12, 13, 14, 15].
1
Пациенты и методы
В исследование включено 138 пациентов с ВИЧ-инфекцией (таблица 1). В качестве
нормативных (физиологических) показателей нами использованы данные Г.Г.Энукидзе и
соавт. [14], полученные при обследовании группы 30 здоровых волонтеров.
Таблица 1
Характеристика пациентов исследуемой группы
Оцениваемые показатели
Показатели
Пол: мужчины
Женщины
Возраст, средний возраст ± SD
CD4 –лимфоциты, средний показатель кл/мкл ± SD
73 чел.(52,9%)
65 чел. (47,1%)
33,34 ± 8,05
205,3 ± 229,3
Стадия ВИЧ-инфекции (по В.И. Покровскому, 2001)
3 стадия
4 а стадия
4б стадия
4в,5 стадии
44 (31,8%)
44 (31,8%)
47 (34,2%)
3 (2,2%)
Вирусная нагрузка, средний log копий/мл ± SD
Оппортунистические заболевания:
 волосистая лейкоплакия языка
 кандидоз желудочно-кишечного тракта
 туберкулез
Сопутствующие заболевания:
 хронические вирусные гепатиты
 урогенитальные инфекции
Употребление психоактивных веществ:
 алкоголь
 героин
3,84 ± 2,0
9 (6,5%)
38 (27,5%)
12 (8,7%)
63 (45,7%)
11 (8%)
26 (18,8%)
12 (8,7%)
Комбинированную антиретровирусную терапию (АРТ) получали 33 пациента
(24%). Средняя продолжительность приема АРТ в исследуемой группе (M±SD) составила
6,8±4,5 месяца.
Концентрация ЭТ в сыворотке крови определялась в EU/ml с помощью ЛАЛ-теста
(E-toxate, Sigma) в адаптированной к клиническим условиям модификации [1]. Для оценки
показателей гуморального звена антиэндотоксинового иммунитета (АЭИ) использовался
иммуноферментный метод определения концентрации антител (АТ) к наиболее общим
антигенным детерминантам молекулы ЛПС - ГЛП и ЛПС E.Coli O14 (ОАЭ) (ЗАО «КДО»),
концентрации интерлейкина1β (ИЛ-1β) – ИФА («Вектор-бест»).
Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием
программы Portable Statistica 8. Нормальность распределения количественного признака в
2
вариационном ряду оценивалась с помощью критерия Шапиро-Уилка. При сравнении
двух групп использовали критерий Краскела-Уоллиса с последующим попарным
сопоставлением при помощи теста Манна-Уитни. Для оценки связи между признаками
применялся коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Уровень статистической
значимости р считали равным 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
ЭТ присутствовал в образцах сыворотки всех пациентов исследуемой группы,
причем у большинства из них (68,8%) его показатели превышали уровни здоровых людей
(рис.1). При этом среднегрупповые цифры концентрации ЛПС (M±SD) составили
2,85±2,42EU/мл и значимо (p<0,0001) превышали показатели контроля (0,19±0,16 EU/мл
[14]).
Рисунок 1
Показатели ЛПС у пациентов с ВИЧ-инфекцией
8
7
6
ЛПС, EU/ml
5
4
3
2
1
Норма
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
NN
Выявлена достоверная обратная корреляционная связь (r = - 0,27, p = 0,0013)
концентрации ЛПС с содержанием АТ к ГЛП. Концентрации АТ к ГЛП (M±SD) в группах
больных с нормальным и повышенным (>1 EU/мл) содержанием ЛПС статистически
значимо различались: 245,3±150,16 и 168,4±120,53, соответственно (р = 0,039).
Выбранные нами показатели АЭИ в физиологических условиях достаточно
стабильны с колебаниями концентрации АТ к ГЛП в интервале от 190 до 200 у.е.о.п. и АТ
к ОАЭ от 380 до 400 у.е.о.п. [14]. Среднегрупповые показатели антиэндотоксинового
иммунитета в исследуемой группе (M±SD: 192,36 ± 150,16 для АТ к ГЛП и 251,94±175,04
для АТ к ОАЭ) не отличались от контроля (М±SD: 192,62±6,03 и 390,67±6,17,
соответственно). Тем не менее, у большинства ВИЧ-инфицированных АТ к ГЛП и ОАЭ
были ниже установленной «физиологической нормы» (у 63% и у 81,2%, соответственно)
3
(рис. 2 и рис.3). Лишь у 2,9%
и у 1,4% больных концентрации АТ к ГЛП и ОАЭ
находились в рамках физиологических границ.
Рисунок 2.
Рисунок 3.
Показатели антител к ОАЭ у больных ВИЧ-инфекцией
Показатели антител к RE - ГЛП у больных ВИЧ-инфекцией
900
1400
800
1200
700
а/т к ОАЭ, у.е.о.п.
а/т к RE - ГЛП, у.е.о.п.
1000
600
500
400
800
600
300
400
200
Норма
норм а
200
100
0
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0
20
NN
40
60
80
100
120
140
160
180
200
NN
Особый интерес представляет факт обнаружения у ряда пациентов довольно
высокой концентрации антиэндотоксиновых АТ. Так, показатели АТ к ГЛП выше
фииологических выявлены у 34%, к ОАЭ – у 17,4% пациентов. На наш взгляд, данный
феномен может являться результатом неспецифической активации иммунной системы
ЛПС, а сами высокие показатели АТ к ГЛП – маркером начинающегося или вялотекущего
синдрома системного воспалительного ответа (ССВО), мощным индуктором которого
является ЛПС [2].
Выявлена положительная корреляция концентрации ЭТ с ИЛ-1β
(r=0,27; p=0,010) и статистически значимая разница показателей интерлейкина крови в
группах пациентов с нормальным и повышенным содержанием ЛПС (M±SD 30,67±20,77 и
71,31±98,4, соответственно, p=0,011) (см. рис. 4).
Рисунок 4.
Корреляция сывороточной концентрации ЛПС с уровнем ИЛ-1β
4
Как известно, ЭТ является универсальной пирогенной субстанцией [1]. В
обследованной нами группе пациентов показатели температуры тела на момент
обследования больного прямо коррелировали с концентрацией ЛПС сыворотки крови
(r=0,42, p=0,0001 (см. рис.5). Более того, отмечена статистически значимая разница
температуры тела больных с нормальным и повышенным содержанием ЛПС (M±SD
36,7±0,36 и 37,06±0,65, соответственно, p = 0,0051).
Рисунок 5.
Корреляция показателей ЛПС с температурой тела
В научной литературе имеются данные о влиянии психоактивных веществ (ПАВ)
на показатели эндотоксинемии [16]. В связи с этим мы оценили концентрации ЭТ и АТ к
нему в 3 группах больных: употребляющих алкоголь, употребляющих героин и не
употребляющих в данный момент ПАВ. Статистически значимой разницы ни по одному
из изучаемых нами показателей выявлено не было, что, по-видимому, свидетельствует о
том, что употребление ПАВ впрямую не влияет на концентрацию ЛПС и активность АЭИ.
Оценивая возможную связь оппортунистических инфекций с изменениями в
системе «эндотоксин-антиэндотоксиновая защита» нами проанализированы показатели
пациентов с признаками вторичных заболеваний. В сравниваемые группы включались
только больные с уровнем CD4+-клеток менее 300 в 1 мкл, не получающие
антиретровирусной терапии. Достоверной корреляции показателей концентрации ЛПС и
активности АЭИ с наличием какого-либо оппортунистического заболевания мы не
выявили. Данный факт, на наш взгляд, может свидетельствовать об универсальности
феномена ЭА в популяции ВИЧ-инфицированных пациентов.
Таким образом, проведенное исследование позволило выявить
повышенный
уровень ЭТ и отклонения от «нормы» показателей АЭИ в крови большинства ВИЧинфицированных пациентов. Кишечник, вне всякого сомнения, – самый ёмкий резервуар
грамотрицательной бактериальной флоры в организме, что, наряду с доказанным ранее
5
фактом ВИЧ-индуцированного повреждения кишечного барьера [6,7,8] позволяет
говорить о том, что регистрируемая в данном случае эндотоксинемия - «кишечного»
происхождения.
Отсутствие
связи
феномена
гиперэндотоксинемии
с
наличием
внекишечных очагов бактериальной природы у наблюдаемых больных отчасти
подтверждает сделанное предположение. Для большинства ВИЧ-инфицированных
пациентов характерны очень высокие концентрации ЭТ и значительное снижение
показателей АЭИ, что позволяет констатировать наличие у них хронической ЭА,
предполагающей
одновременное
формирование
«эндотоксиновой
толерантности».
Преодоление эндотоксиновой толерантности дополнительной порцией кишечного ЭТ
приводит к гиперактивному режиму работы иммунной системы, т.е. развитию ССВО,
маркером которого, помимо провоспалительного интерлейкина 1β, является концентрация
АТ к ГЛП [17]. Спектр проведенных исследований не позволяет нам пока однозначно
определять причинно-следственную связь или последовательность появления этих
изменений. Принципиально важно другое: циркуляция в кровотоке повышенных
концентраций
эндотоксина
действительно
сопровождается
развитием
системного
воспалительного ответа, реализуемого, как известно, компонентами врожденного
иммунитета. Этот феномен гиперактивации иммунной системы с последующим ее
истощением рассматривается сегодня многими исследователями как один из ключевых в
патогенезе иммунодефицита при ВИЧ-инфекции [4,5,9]. Классической иллюстрацией,
подтверждающей эту точку зрения, можно считать, в частности, многочисленные
наблюдения о сравнительно благополучном течении инфекции вируса иммунодефицита
обезьян у низших приматов - дымчатых мангобеев, у которых очень высокая «вирусная
нагрузка» при отсутствии признаков повышенной активности иммунной системы не
приводит к значимому прогрессированию иммунодефицита в течение многих лет
наблюдения [18]. В тоже время, хроническая стимуляция иммунной системы в
эксперименте на мышах способствует развитию оппортунистических заболеваний даже в
отсутствие вирусной инфекции [19].
Все это, в конечном итоге, позволяет рассматривать перспективы расширения спектра
медикаментозных средств в лечении ВИЧ-инфекции именно в этом направлении.
Выводы:
1. Эндотоксиновая агрессия является наиболее вероятным индуктором синдрома
системного воспалительного ответа у больных ВИЧ-инфекцией;
она характерна для
большинства больных ВИЧ-инфекцией независимо от наличия оппортунистических
инфекций и употребления ПАВ.
6
2. Гиперактивация иммунной системы может быть следствием чередования острой
(подострой) и хронической эндотоксиновой агрессии (эндотоксиновой толерантности), о
чем свидетельствует весьма широкий интервал колебаний концентрации бактериальных
липополисахаридов и активности антиэндотоксинового иммунитета, их обратная связь.
Литература
1. Яковлев М.Ю. Системная эндотоксинемия в физиологии и патологии человека
(автореф. докт. дис.), М., 1993. - 57 с.
2. Яковлев М.Ю. Кишечный липополисахарид: системная эндотоксинемия –
эндотоксиновая агрессия – SIR-синдром и полиорганная недостаточность как
звенья одной цепи. Бюлл. ВНЦ РАМН 2005; 6: 91-96.
3. Medzhitov R., Janeway C.A. Innate immunity: impact on the adaptive immune response.
Curr. Opin. Immunol 1997; 9: 4-9.
4. Hazenberg T., Otto S.A., van Benthem B.H. et al. Persistent immune activation in HIV-1
infection is associated with progession to AIDS. AIDS 2003; 17: 1881-1888.
5. Deeks S.G., Kithen C.M., Liu L. et al. Immune activation see point during early HIV
infection predicts subsequent CD4+ T-cell changes independent of viral load. Blood
2004; 104: 942-947.
6. Brenchley J.M., Price D.A., Schacker T.W. et al. Microbial translocation is a cause of
systmeic immune activation in chronic HIV infection. Nat Med 2006; 12: 1365-1371.
7. Paiardini M., Frank I., Pandrea I. et al. Mucosal immune disfunction in AIDS
pathogenesis. AIDS Rev 2008; 10: 36-46.
8. Gori A., Tincati C., Rizzardini G. et al. Early impairment of gut function and gut flora
suporting a role for alteration of gastrointestinal mucosa in human immunodeficiency
virus pathogenesis. J Clin Microbiol 2008; 46: 757-758.
9. Marchetti G., Bellistri G.M. et al. Microbil translocation is associated with sustained
failure in CD4+T-cell reconstitution in HIV-infected patients on long-term highly active
antiretroviral therapy. AIDS 2008; 22: 2035-2038.
10. Mehandru S., Poles M.S.,Tenner-Racz K. et al. Lack of mucosal immune reconstitution
during prolonged treatment of acute and early HIV-1 infection. PloS Med 2006; 3: e484.
11. Яковлев М.Ю. Эндотоксиновая агрессия как предболезнь или универсальный
фактор патогенеза заболеваний человека и животных. Успехи современной
биологии 2003; 6: 581-588.
12. Вышегуров Я.Х., Закирова Д.З., Расческов А.Ю., Яковлев М.Ю. Кишечный
эндотоксин как облигатный фактор патогенеза иридоциклитов и эндофтальмитов
неясной этиологии. М., Московские учебники. 2006. 133с.
13. Окороков П.Л., Аниховская И.А., Волков И.Э., Яковлев М.Ю. Кишечный
эндотоксин в индукции сахарного диабета первого типа. Физиология человека
2011; 2: 138-141.
14. Энукидзе
Г.Г.,
Аниховская
И.А.,
Марачев
А.А.,
Яковлев
М.Ю.
Антиэндотоксиновое направление в лечении хронического воспаления и женского
бесплодия. М., Московские учебники, 2007. - 80с.
15. Мешков М.В., Гатауллин Ю.К., Иванов В.Б., Яковлев М.Ю. Эндотоксиновая
агрессия как причина послеоперационных осложнений (новые перспективы
профилаткики). М., Московские учебники, 2007. - 144с.
16. Ancuta P., Kamat A., Kunstman K.J. et al. Microbial translocation is associated with
increased monocyte activation and dementia in AIDS Patients. PLoS One. 2008 Jun25;
3(6): e2516.
7
17. Кишечный эндотоксин и воспаление. Дерматовенерология. Национальное
руководство. М., ГЭОТАР, 2011. С.99-110.
18. Silvestri G., Sodora D.L., Koup R.A. et al. Nonpathogenic SIV infection of sooty
mangabeys is characterised by limited bystander immunopathology despite chronic highlevel viremia. Immunity 2003; 18: 441-452.
19. Tesselaar K., Arens R., van Schijndel G.M. et al. Lethal T cell immunodeficiency
induced by chronic costimulation via CD27-CD70 interactions. Nat Immunol 2003; 4:
49-54.
КИШЕЧНЫЙ ЭНДОТОКСИН КАК ВЕРОЯТНЫЙ ИНДУКТОР СИСТЕМНОГО
ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ОТВЕТА ПРИ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ
Г.Р.Хасанова1,2, О.И.Биккинина1,2, В.А.Анохин1, М.Ю.Яковлев3,C.В. Халиуллина1
Кафедра детских инфекций Казанского государственного медицинского университета,
Республиканский центр по и профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными
заболеваниями МЗ РТ, г. Казань,
3
Кафедра
патологической
анатомии
Московского
факультета
Российского
государственного медицинского университета, Институт общей и клинической патологии
КДО РАЕН, г. Москва
1
2
Проведена оценка эндотоксинемии и антиэндотоксинового гуморального
иммунного ответа у 138 больных ВИЧ-инфекцией. Установлены повышенный уровень
эндотоксина и отклонения от «нормы» концентраций антител к гликолипиду и
липополисахариду E.Coli O14 в крови большинства ВИЧ-инфицированных пациентов.
Наряду с показателями, характеризующими «хроническую эндотоксиновую агрессию», у
части больных выявлены лабораторные маркеры синдрома системного воспалительного
ответа (провоспалительные интерлейкины 1β, высокий уровень антител к гликолипиду).
Ключевые
слова:
эндотоксин,
ВИЧ-инфекция,
синдром
системного
воспалительного ответа.
INTESTINAL ENDOTOXIN AS PROBABLE INDUCTOR OF SYSTEMIC
INFLAMMATORY RESPONSE SYNDROME IN HIV-INFECION
G.R. Khasanova1,2, O.I. Bikkinina1,2, V.A. Anokhin1, M.Yu. Yakovlev3, S.V. Khaliullina
1
Kazan State Medical University, Department of pediatric infectious diseases,
Center of AIDS and Infectious Diseases of Ministery of Health of Tatarstan Republic,
3
Russian State Medical University, Department of pathological anatomy, Institute of general and
clinical pathology, Moscow.
2
The levels of serum endotoxin and antiendotoxic antibodies were investigated in 138
HIV-positive patients. The increased level of endotoxin and deviations from “normal” values for
antibodies to glycolipid and E.Coli O14 lipopolysaccharide were detected in the blood of most
HIV-positive patients. In addition to signs of “chronic endotoxic aggression” in some patients
laboratory signs of SIRS (proinflammatory interleukin 1β, high level of antibodies to glycolipid)
were detected.
Key words: endotoxin, HIV-infection, systemic inflammatory response syndrome.
8