Secretion level of some endogenous antimicrobial peptides and certain cytokines in type 2 diabetes mellitus

Full Text

Экспертная оценка распространённости сахарного диабета (СД) позволяет считать, что в 2010 г. в мире насчитывалось более 230 млн, а к 2025 г. будет 300 млн больных СД, из которых 80-90% составят больные СД 2-го типа [13]. Несмотря на всестороннее изучение механизмов развития СД, некоторые аспекты недостаточно изучены, в частности неясны механизмы развития осложнений, сопровождающихся воспалительными процессами. Есть сообщения, что в патогенезе СД 2-го типа ведущую роль играют различные виды цитокинов и антимикробных пептидов (АМП) [7]. Известно, что в развитии воспалительного процесса включается каскадный механизм, основные компоненты которого - цитокины и АМП. Помимо этого, в литературе существуют данные о взаимосвязи между функционированием цитокиновой системы и АМП [2]. В настоящее время известно 200 видов АМП, из которых особый интерес представляют дефензины, эндотоксины, бактерицидный белок, увеличивающий проницаемость клеточной мембраны. В целях исследования из АМП нами были выбраны дефензин и эндотоксин, функции и секреция которых заметно влияют на уровень про- и противовоспалительных цитокинов. Целью данной работы было исследование уровня АМП (дефензина и эндотоксина) и некоторых цитокинов (интерлейкина-8, фактора некроза опухоли α и трансформирующего фактора роста β) в плазме крови при СД 2-го типа. Работа выполнена при поддержке Фонда развития науки при Президенте Азербайджанской Республики в рамках гранта №EIF-2010-1(1)-03/015. Исследована кровь 87 больных СД 2-го типа в возрасте от 42 до 65 лет. В зависимости от степени компенсации углеводного обмена (уровня глюкозы и гликозилированного гемоглобина в крови) выделили три группы: компенсация - 36 человек, субкомпенсация - 34 человека, декомпенсация - 17 пациентов. Продолжительность болезни колебалась от 2 мес до 23 лет. В контрольную группу входили 10 здоровых добровольцев, возраст которых находился в интервале 33-45 лет. Из цитокинов нами были проанализированы уровни интерлейкина-8 (ИЛ-8), фактора некроза опухоли α (ФНОα) и трансформирующего фактора роста β1 (ТРФβ1). Уровень цитокинов в плазме крови, включая ИЛ-8, ФНОα и ТРФβ1, определяли методом иммуноферментного анализа с использованием коммерческого набора «Bender Medsystems» (Австрия). Концентрацию эндогенных АМП (дефензина, эндотоксина) также определяли с помощью иммуноферментного анализа (набор «Hycult Biotech»). Анализ во всех случаях проводили с помощью микропланшета-ридера «Mindray MR-96A». Кроме того, были исследованы некоторые биохимические показатели (содержание общего белка, альбумина, креатинина, кальция), а также уровень гликемии и гликозилированного гемоглобина на разных стадиях СД 2-го типа. Концентрацию глюкозы определяли глюкозооксидазным методом с помощью готового набора реактивов, содержание гликозилированного гемоглобина HbA1C - по методу Ю.А. Князева и соавт. [3]. Количество общего белка устанавливали биуретовым методом, альбумина - бром-крезолом. Содержание кальция исследовали с помощью набора реактивов «Human» (Германия), уровень креатинина и мочевины - с помощью набора реактивов «Lachema» (Чехия). Статистический анализ проводили с использованием программы Statistica 6.0. Данные представлены в виде среднего значения ± стандартная ошибка (SE). U-критерий Манна-Уитни был использован для сравнения различий между контрольной группой и группами пациентов. В качестве критерия статистической значимости различий принимали значение р <0,05. В табл. 1 и 2 приведены биохимические показатели по каждой из трёх групп больных. При длительном и стойком нарушении углеводного обмена, то есть при декомпенсации СД и отсутствии адекватной коррекции заболевания, уровень HbA1C нарастал (см. табл. 1). Параллельно с гемоглобином неэнзиматическому гликозилированию подвергаются и другие белки организма при СД [6]. Однако на стадиях компенсации и субкомпенсации в биохимических показателях (см. табл. 2) не было заметных изменений. В то же время у пациентов с декомпенсированным СД уровень креатинина и мочевины заметно повышался, а содержание кальция снижалось, что обусловлено диабетической нефропатией. Как показано в табл. 3, во второй и третьей группах происходило увеличение плазменного уровня цитокинов (ИЛ-8, ФНОα и ТРФβ1) по сравнению с контролем. У пациентов первой группы статистически значимых различий не выявлено. Изменения изучаемых показателей были наиболее выражены у пациентов с декомпенсацией СД. В первой группе (пациенты с СД 2-го типа на стадии компенсации) концентрация дефензина составила 120,0±0,9 нг/мл, что на 17,6% выше показателя контрольной группы. Во второй группе (больные СД 2-го типа на стадии субкомпенсации) выявлено 4-кратное повышение уровня дефензина по сравнению с контролем. Минимальный уровень дефензина, наблюдаемый в данной группе, - 320 нг/мл, максимальный - 1022 нг/мл. Вариабельность количества дефензина, по-видимому, отражает степень активации нейтрофилов. В третьей группе, в которую входили пациенты с СД 2-го типа на стадии декомпенсации, повышение уровня дефензина составило 1443,1%, или 14,4 раза по сравнению с контролем. Среднее наблюдаемое значение было 1472,0±142,2 нг/мл с минимальным значением в данной группе 1147 нг/мл и максимальным 2836 нг/мл. Концентрация эндотоксина в первой группе составила 1,18±0,05 нг/мл, во второй группе - 1,57±0,14, в третьей группе - 18,2±0,09 против 0,33±0,12 нг/мл в контрольной группе. Дефензин играет роль эффективного фактора «каскадного» усилителя воспалительной реакции путём стимуляции синтеза и секреции ИЛ-8 и ФНОα на фоне подавления противовоспалительных цитокинов [9]. Полученные нами данные подтверждают данный факт: во всех трёх группах больных зарегистрировано повышение уровня дефензина в 2, 4 и 14 раз соответственно. Данная картина повышения соответствовала динамике изменения содержания ИЛ-8, ФНОα и ТРФβ1. ФНОα служит индуктором ИЛ-8 - важного цитокина, участвующего в воспалительном процессе. Изначально предполагали, что ИЛ-8 подавляет активацию полиморфноядерных нейтрофилов. Однако позже некоторые авторы заметили, что ИЛ-8 является сильным стимулятором полиморфноядерных нейтрофилов. Наблюдаемая активация этих нейтрофилов у больных СД становится важным звеном патогенеза при осложнениях заболевания [8]. В отношении ИЛ-8 было высказано предположение, что данный цитокин участвует в патогенезе диабетической ретинопатии, поскольку в стекловидном теле пациентов с диабетической ретинопатией наблюдалось увеличение концентрации ИЛ-8 [11]. Также ИЛ-8 может играть атерогенную роль [12]. Бактериальный эндотоксин - постоянный структурный компонент наружной клеточной стенки грамотрицательных бактерий, он высвобождается при их разрушении. Первичное высвобождение эндотоксина приводит к цитокиновому каскаду, который, вероятно, направлен на усиление местной воспалительной реакции и увеличивает клиренс инфекции [1, 4, 5]. Кроме этого, сами макрофаги являются альтернативным источником кислородных радикалов, протеаз, метаболитов арахидоновой кислоты, фактора активации тромбоцитов и цитокинов, усиливающих воспаление [10]. ВЫВОДЫ 1. Дефензин и эндотоксин наряду с антимикробными функциями выступают в качестве фактора усиления системных и местных воспалительных процессов. 2. Выявлена чёткая взаимосвязь между секрецией антимикробных пептидов и цитокинов - интерлейкина-8, фактора некроза опухоли α и трансформирующего фактора роста β1. 3. Концентрация антимикробных пептидов и цитокинов (интерлейкина-8, фактора некроза опухоли α и трансформирующего фактора роста β1) отражает стадию развития сахарного диабета 2-го типа. Таблица 2 Биохимические показатели плазмы крови больных сахарным диабетом 2-го типа Группа Общий белок, г/л Альбумин, г/л Креатинин, мкмоль/л Мочевина, ммоль/л Кальций, ммоль/л Компенсация (n=36) 75,80±1,38 48,20±0,80 90,30±0,62* 5,97±0,09** 2,00±0,03 Субкомпенсация (n=34) 76,00±0,73 41,20±0,67* 117,50±5,12* 9,60±0,16* 1,89±0,03** Декомпенсация (n=17) 50,70±0,73* 35,20±0,95* 371,00±5,94* 12,70±0,3* 1,68±0,06* Контроль (n=10) 75,60±0,96 46,40±1,01 74,10±1,65 6,50±0,16 2,06±0,06 Примечание. Статистическая значимость различий с контрольной группой: *p <0,001; **p <0,05. Таблица 1 Уровень гликемии и гликозилированного гемоглобина (HbA1C) у больных сахарным диабетом 2-го типа Группа Средняя суточная гликемия, ммоль/л HbA1C, % Компенсация (n=36) 6,04±0,16* 6,20±0,18* Субкомпенсация (n=34) 8,10±0,27* 7,50±0,12* Декомпенсация (n=17) 9,20±0,17* 10,30±0,24* Контроль (n=10) 4,01±0,15 5,50±0,08 Примечание. Статистическая значимость различий с контрольной группой: p <0,001. Таблица 3 Уровень цитокинов и эндогенных антимикробных пептидов в плазме крови у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа в зависимости от степени компенсации углеводного обмена Параметры Контроль (n=10) Компенсация (n=36) Субкомпенсация (n=34) Декомпенсация (n=17) ИЛ-8, пг/мл 13,27±0,93 12,48±0,41 25,04±1,76* 249,54±38,99* ФНОα, пг/мл 1,14±0,19 1,08±0,08 2,01±0,08** 6,19±0,34* ТРФβ1, нг/мл 2,0±0,23 2,43±0,22 5,56±0,66* 8,24±3,42* Дефензин (HNP), нг/мл 102,0±0,7 120,0±0,9* 409,0±7,07* 1472,0±142,2* Эндотоксин, нг/мл 0,33±0,12 1,18±0,05* 1,57±0,14* 18,2±0,09* Примечание. Статистическая значимость различий по сравнению с контролем: *p <0,001; **p=0,001783. ИЛ-8 - интерлейкин-8, ФНОα - фактор некроза опухоли α, ТРФβ1 - трансформирующий фактор роста β1.

About the authors

G I Azizova

Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan

Sh I Gasanova

Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan

N K Niyazova

Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan

A R Dadashova

Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan

Email: arzu26@mail.ru

U G Azizova

Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan

References

Supplementary files