Immune and cytokine disorders in patients with chronic foot osteomyelitis

Full Text

Лечение хронического остеомиелита - одна из актуальных проблем хирургии. На фоне внедрения в практику новых методов оперативного лечения и программ комбинированной антибактериальной терапии процент инвалидизации больных хроническим остеомиелитом остаётся высоким и колеблется от 8 до 13% [1]. Частота рецидивов остеомиелита достигает 20-30%, что приводит к высокой частоте вторичных ампутаций (7,5-12,1%) и функциональной неполноценности конечности (10,3-57% случаев) [1]. Персистенция возбудителя, некротизированные ткани в зоне воспаления и обусловленная этим интоксикация при хроническом остеомиелите не только повышают нагрузку на иммунную систему, но и серьёзно повреждают её, а само хирургическое вмешательство без соответствующей иммунокоррекции несёт риск диссеминации локального инфекционного процесса [2]. В этой связи одним из наиболее перспективных и патогенетически обоснованных направлений в комплексном лечении таких больных становится иммунокорригирующая и дезинтоксикационная терапия [5, 6]. Цель исследования - изучение состояния клеточного и гуморального звеньев иммунитета и цитокинового статуса при хроническом остеомиелите костей стопы, протекающем на фоне сахарного диабета и атеросклероза. В основу настоящего исследования положены результаты обследования и лечения 20 больных хроническим остеомиелитом костей стопы в возрасте от 30 до 59 лет, поступивших в отделения гнойной хирургической инфекции ГМУ «Курская областная больница» и ОБУЗ «Курская городская клиническая больница скорой медицинской помощи» в период с 2011 по 2012 гг. Критериями включения в исследование были клинически и рентгенологически подтверждённый диагноз, согласие пациентов на участие в исследовании, возраст от 30 до 59 лет. Критериями исключения считали декомпенсированную сердечно-лёгочную недостаточность, гематологические заболевания, беременность, кормление грудью. В числе пациентов были 10 (50%) мужчин и 10 (50%) женщин, средний возраст 50,7±7,8 года. Все больные получали стандартное лечение, включавшее антибактериальные, противовоспалительные препараты, физиотерапию, перевязки. У всех больных до начала лечения и перед выпиской из стационара производили забор 10 мл венозной крови для исследования иммунного и цитокинового статуса. В группу контроля вошли 20 клинически здоровых доноров крови в возрасте от 30 до 59 лет. По полу и возрасту исследуемые группы были сопоставимы. Для оценки иммунного статуса исследовали показатели клеточного и гуморального иммунитета. О состоянии функционально-метаболической активности нейтрофилов крови судили по фагоцитарному числу и фагоцитарному показателю, на основе которых вычисляли индекс активности фагоцитов и завершённость фагоцитоза [4]. Кислород-зависимую активность бактерицидных систем нейтрофилов изучали в тесте восстановления нитросинего тетразолия с расчётом индекса стимуляции нейтрофилов [4]. Фенотипы популяций лимфоцитов крови (СD3+, СD4+, СD8+, СD16+) определяли с помощью набора реагентов «МКА Клоноспектр» («Клоноспектр», Москва) методом иммунофлюоресценции. Концентрацию иммуноглобулинов А, М и G, интерлейкина-1β (ИЛ-1β), рецепторного антагониста ИЛ-1, фактора некроза опухоли альфа, интерферона γ, ИЛ-2, -4, -6 и -10 определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием коммерческих наборов ЗАО «Вектор-Бест» (Россия). Статистическая обработка полученных данных проведена с помощью пакетов прикладных программ «Excel» и «Statisticа 10». Для сравнения иммунологических показателей групп использовали непараметрический вариант критерия Ньюмена-Кейлса [3]. Длительность стационарного лечения пациентов основной группы составила 21,8±9,6 дня. У всех больных диагностирован экзогенный контактный хронический остеомиелит. У 13 (65%) больных остеомиелит развился на фоне сахарного диабета 2-го типа. У 7 (35%) пациентов остеомиелит сочетался с облитерирующим атеросклерозом сосудов нижних конечностей. У 13 (65%) больных течение остеомиелита осложнилось появлением свищей, у 5 (25%) пациентов диагностирована флегмона стопы, в 2 (10%) случаях отмечен абсцесс пальца стопы, у 5 (25%) больных развилась трофическая язва, у 1 (5%) пациента выявлен патологический перелом фаланги пальца стопы. Оценка клеточного звена врождённого иммунитета у больных остеомиелитом до начала лечения выявила существенные отличия исследуемых показателей от данных группы контроля (табл. 1). Развитие заболевания характеризовалось статистически значимо более низкими фагоцитарными показателем и числом, завершённостью фагоцитоза, индексом активности фагоцитов, значением стимулированного теста восстановления нитросинего тетразолия и индекса стимуляции нейтрофилов. Абсолютное количество СD3+-лимфоцитов не отличалось от показателей контроля, тогда как процентное содержание СD3+-клеток было ниже нормы. На фоне снижения абсолютного и относительного содержания CD4+- и CD16+-клеток у больных остеомиелитом количество СD8+-лимфоцитов было статистически значимо выше значений здоровых людей. Это привело к тому, что соотношение CD4+/CD8+ было в 3,2 раза меньше показателей контроля. Всё это свидетельствует о напряжённости иммунного ответа, истощении функционального резерва нейтрофилов и развитии иммунодефицита со стороны клеточного звена врождённого иммунитета у пациентов с остеомиелитом. Исследование сыворотки крови у больных хроническим остеомиелитом выявило достоверное повышение уровня всех исследуемых цитокинов по сравнению с нормой (табл. 2). Среди провоспалительных цитокинов наиболее высокие значения показателей по сравнению с группой контроля отмечены для ИЛ-1β (в 44,8 раза) и ИЛ-2 (в 41,1 раза). С учётом выявленной у больных реакции клеточного звена врождённого иммунитета и данных литературы об источниках секреции этих цитокинов их чрезмерный синтез может быть обусловлен повышенной активностью Т-лимфоцитов как компенсаторной реакцией на снижение их содержания в крови. Концентрация противовоспалительных цитокинов также была повышена (в основном это касалось ИЛ-4), однако степень увеличения была меньшей, чем у провоспалительных. Причём необходимо обратить внимание на тот факт, что концентрация рецепторного антагониста ИЛ-1, являющегося регулятором активности ИЛ-1 - мощного цитокина воспаления, была повышена всего в 5,3 раза по сравнению с нормой. Такой дисбаланс соотношения рецепторного антагониста ИЛ-1 и ИЛ-1β свидетельствует о нарушении функционирования как цитокиновой сети организма, так и иммунной системы в целом. Кроме того, повышение по сравнению с контролем концентрации ИЛ-2 (в 41,1 раза) и интерферона γ (в 27,4 раза) свидетельствует об активности Т-хелперов 1-го типа. Среди цитокинов, синтезируемых Т-хелперами 2-го типа, наиболее высокая концентрация зарегистрирована у ИЛ-6 (в 35,3 раза выше нормы). Содержание же ИЛ-4 было в 13,9 раза, а ИЛ-10 - в 9,2 раза выше контроля. Учитывая это, а также высокое содержание в сыворотке крови интерферона γ, можно прийти к заключению о преимущественной дифференцировке Т-хелперов 1-го типа. При этом достоверных изменений содержания иммуноглобулинов не отмечено. На фоне стандартного курса лечения из-за прогрессирования гнойного процесса у 3 (15%) больных была выполнена резекция фаланги пальца, у 3 (15%) пациентов - экзартикуляция I и II пальцев с резекцией плюсневой кости. Последние операции существенно снижали опороспособность стопы и активность пациентов в послеоперационном периоде. Частичная хирургическая обработка гнойного очага по поводу абсцесса и флегмоны произведена у 7 (35%) человек. После проведённого стандартного курса лечения реакция клеточного звена врождённого иммунитета включала только фагоцитарное число и завершённость фагоцитоза, которые увеличились, оставаясь по-прежнему ниже значений здоровых людей (см. табл. 1). Значительно более выраженной была реакция со стороны исследованных цитокинов. Стандартное лечение привело к достоверному снижению уровня как провоспалительных, так и противовоспалительных цитокинов, который, однако, не достиг значений контроля (см. табл. 2). Наиболее выраженная реакция зафиксирована со стороны ИЛ-1β, -2 и -6. Среди провоспалительных цитокинов наибольшее отклонение от нормы отмечено в случае фактора некроза опухоли альфа и ИЛ-2. Среди противовоспалительных цитокинов на фоне снижения уровня рецепторного антагониста ИЛ-1 и ИЛ-10 концентрация ИЛ-4 осталась по-прежнему высокой (в 10 раз больше нормы). Высокое содержание ИЛ-4 на фоне снижения уровня провоспалительных цитокинов свидетельствует о дифференцировке Т-хелперов 2-го типа и активации гуморального звена иммунитета на фоне проводимой терапии, что подтверждается увеличением в 2 раза концентрации иммуноглобулина M. Дисбаланс между уровнями ИЛ-1β и рецепторного антагониста ИЛ-1, хотя и уменьшился, но продолжал сохраняться. ВЫВОДЫ 1. Развитие хронического остеомиелита костей стопы характеризуется формированием супрессии фагоцитарного звена иммунитета, снижением абсолютного и относительного числа NK-клеток, Т-хелперов и увеличением содержания Т-цитотоксических лимфоцитов. Это сопровождается выраженным повышением концентрации про- и противовоспалительных цитокинов с нарушением функционирования как цитокиновой сети организма, так и иммунной системы в целом. 2. Проведение больным стандартного курса лечения позволяет снизить выраженность дисбаланса цитокинового звена, фагоцитарного числа и завершённости фагоцитоза, но не приводит к нормализации исследованных показателей иммунного и цитокинового статуса. 3. Всё это свидетельствует о необходимости включения в схему лечения хронического остеомиелита костей стопы иммуномодулирующих препаратов, воздействующих на клеточное звено врождённого иммунитета и цитокиновый статус. Таблица 1 Показатели клеточного звена врождённого иммунитета у больных хроническим остеомиелитом костей стопы до и после лечения Показатель Группа контроля (n=20), М±σ Основная группа (n=20) до лечения, М±σ Основная группа (n=20) после лечения, М±σ 1 2 3 Фагоцитарный показатель, % 75,1±3,32 56,6±12,91 59,2±13,4 Фагоцитарное число 5,8±0,732,3 1,7±0,161,3 2,02±0,191,2 Индекс завершённости фагоцитоза 70,7±7,72,3 46,65±10,41,3 53,3±121,2 Индекс активности фагоцитов 4,4±0,62,3 0,94±0,181 1,18±0,221 Спонтанный НСТ-тест 0,1±0,04 0,2±0,07 0,16±0,06 Стимулированный НСТ-тест 0,4±0,062,3 0,24±0,071 0,23±0,071 Индекс стимуляции нейтрофилов 3,1±0,72,3 1,27±0,281 1,52±0,331 CD3+-лимфоциты, ×109/л 1,3±0,2 1,2±0,43 1,22±0,4 CD3+-лимфоциты, % 64,5±4,22,3 47,3±12,01 48,2±11,61 CD4+-лимфоциты, ×109/л 0,9±0,22,3 0,47±0,171 0,5±0,171 CD4+-лимфоциты, % 40,1±2,82,3 28,6±4,61 28,5±5,51 CD8+-лимфоциты, ×109/л 0,4±0,092,3 0,72±0,181 0,71±0,181 CD8+-лимфоциты, % 25,5±4,32,3 44,4±4,41 44,7±2,71 CD16+-лимфоциты, ×109/л 0,2±0,062 0,1±0,031 0,12±0,03 CD16+-лимфоциты, % 10,4±2,42,3 6,4±0,761 7,1±0,81 Индекс CD4+/CD8+ 2,09±0,522,3 0,65±0,111 0,68±0,121 Примечание: цифрами надстрочного индекса указаны группы, по отношению к которым выявлено статистически значимое различие показателей (р <0,05); НСТ-тест - тест восстановления нитросинего тетразолия. Таблица 2 Содержание иммуноглобулинов и цитокинов у больных до и после стандартного лечения Показатель Группа контроля (n=20), М±σ Основная группа (n=20) до лечения, М±σ Основная группа (n=20) после лечения, М±σ 1 2 3 Интерлейкин-1β, пг/мл 3,2±1,82,3 143,3±31,31,3 26,2±6,81,2 Фактор некроза опухоли альфа, пг/мл 1,9±0,92,3 70,3±12,91,3 21,9±4,81,2 Интерлейкин-6, пг/мл 3,1±2,12,3 109,3±23,71,3 14,9±3,31,2 Интерферон g, пг/мл 3,5±2,332,3 95,8±22,11,3 30,2±8,51,2 Рецепторный антагонист интерлейкина-1, пг/мл 236,3±84,32,3 1258,5±224,01,3 828±44,61,2 Интерлейкин-2, пг/мл 1,1±0,92,3 45,3±13,61,3 10,4±3,21,2 Интерлейкин-4, пг/мл 2,4±1,52,3 33,3±10,71 24,1±41 Интерлейкин-10, пг/мл 11,0±5,42,3 100,8±14,51,3 42,8±7,11,2 Иммуноглобулин А, г/л 2,0±0,5 1,2±0,3 1,2±0,5 Иммуноглобулин M, г/л 1,7±0,7 1,2±0,33 2,4±0,52 Иммуноглобулин G, г/л 10,7±2,9 8,0±1,6 9,7±2,3 Примечание: цифрами надстрочного индекса указаны группы, по отношению к которым выявлено статистически значимое различие показателей (р <0,05).

About the authors

D S Tevs

Kursk State Medical University, Kursk, Russia; Kursk Regional Clinical Hospital, Kursk, Russia

Email: dmitriy.tevs@gmail.com

P V Kalutsky

Kursk State Medical University, Kursk, Russia

V A Lazarenko

Kursk State Medical University, Kursk, Russia

References

Supplementary files