Глава 9 - Medline.ru
advertisement
WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИММУННОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ПРИ ТРАВМАТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ Д.А.Вологжанин, Н.М.Калинина*, А.Е.Сосюкин, А.И.Губанов, А.В.Лебедев, П.С.Князев Военно-медицинская академия, *Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины МЧС РФ, Санкт-Петербург В результате исследования взаимосвязей между состоянием обмена веществ и иммунной системы у пациентов с тяжёлой сочетанной травмой выявлены особенности метаболических основ функционирования различных звеньев иммунитета, что выражается различным составом нутриентов, способных оказывать на них преимущественное влияние, и изменением потребности в данных субстратах в различные сроки после травмы. Формирование иммунной недостаточности при травматической болезни происходит на фоне изменений нутритивного статуса, характеризующихся снижением содержания в сыворотке крови глутамина, аргинина, ряда незаменимых аминокислот (цистеина, лизина, триптофана, фенилаланина, изолейцина и метионина), нарушением процессов эстерификации эссенциальных жирных кислот, а также более выраженной инсулинорезистентностью. As a result of research of interrelations between a condition of metabolism and immune system by polytrauma, some features of metabolic bases of functioning of various parts of immunity were revealed. That was expressed by various structure nutrients, capable to render on them primary influence, and by change of requirement for the given substrata in various terms after trauma. Formation of immune insufficiency during trauma occurs on a background of nutrition changes, described by decrease of the contents in blood of glutamine, arginine, some essential amino acids (cysteine, lysine, triptophane, phenylalanine, isoleucine, methionine), infringement of processes etherification of essential fatty acids, and also more expressed resistance to insuline. Введение Проблема недостаточного или неадекватного питания становится особенно актуальной при критических состояниях, характеризующихся сочетанием гиперметаболизма и гиперкатаболизма. Классическим примером метаболической дисфункции такого рода является травматическая болезнь, протекающая со значительным повышением интенсивности основного обмена, усилением протеолиза и образования жирных кислот и нейтральных триглицеридов, активацией всех эндокринных функций организма [10; 16]. Практически одновременно с изменениями обмена веществ возникают изменения иммунного статуса, приводящие в ряде случаев к развитию серьёзных осложнений. Сведения о том, какую роль в развитии иммунной недостаточности при травматической болезни играют нарушения нутритивного статуса, сравнительно немногочисленны и носят, как правило, общий характер. До последнего времени нарушения со стороны иммунной системы связывали, в основном, с развитием белково-энергетической недостаточности [5; 8]. Принципиальное изменение во взглядах на проблему произошло в 1992 году после 597 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 опубликования Daly J.M. с соавторами результатов использования у хирургических больных специальных диет, обогащённых аргинином, РНК и омега-3 ПНЖК. Применение такого питания сопровождалось снижением частоты инфекционных осложнений и продолжительности стационарного лечения пациентов, что свидетельствовало о позитивном влиянии на состояние иммунной системы [11]. Дальнейшие исследования показали, что отдельные нутриенты способны оказывать существенное воздействие на состояние иммунной системы, однако в большинстве случаев остаётся неясным, на какие именно параметры иммунитета они воздействуют, и насколько велико это влияние. Более того, есть данные, свидетельствующие о повышении летальности на фоне использования иммунного питания при критических состояниях [15]. Таким образом, сведения относительно влияния отдельных нутриентов на иммунный статус при травматической болезни остаются в настоящее время недостаточно исследованными и систематизированными. В то же время, изучение этих вопросов имеет большое значение не только для понимания механизмов, лежащих в основе формирования иммунной недостаточности при травматической болезни, но и открывает новые перспективы в понимании особенностей функционирования иммунной системы. Знание метаболических закономерностей иммунного ответа при травматической болезни позволит учитывать особенности влияния отдельных нутриентов при назначении пострадавшим нутриционной поддержки и, таким образом, даст возможность использования питания в качестве наиболее физиологичного иммуномодулятора. Материалы и методы Проведено комплексное динамическое обследование 70 пострадавших с тяжёлой сочетанной травмой, находившихся на обследовании и лечении в хирургическом стационаре, с одновременным использованием комплекса методов исследования нутритивного и иммунного статуса в течение тридцати суток с момента получения травмы. Обследования проводились с интервалом семь суток, начиная с третьего – четвёртого дня после травмы. Все пострадавшие были разделены на две группы в зависимости от течения травматической болезни. В первую группу вошли пациенты с неосложнённым течением травматической болезни. Тяжесть повреждения, оцененная по шкале ВПХ-П [2], составила 10,3±0,9 баллов, тяжесть состояния на момент поступления (шкала ВПХ-СП) - 26,4±1,5 балла. Во вторую группу были включены пострадавшие мужского пола, посттравматический период которых характеризовался развитием синдрома системного воспалительного ответа 598 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 (ССВО). Для диагностики ССВО использовались критерии, предложенные согласительной конференцией Американского колледжа пульмонологов и Общества специалистов критической медицины – ACCP / SCCM [6]. Тяжесть состояния по шкале ВПХ-П – 12,2±0,9 баллов, тяжесть состояния по шкале ВПХ-СП - 29,4±1,6 балла. Контрольную группу составили 30 практически здоровых мужчин. Исследование нутритивного антропометрических и статуса лабораторных включало показателей. в себя использование Антропометрические показатели включали в себя определение массы тела, роста, толщины основных кожно-жировых складок и окружностей тела, на основании которых производилось вычисление расчётных параметров (окружность мышц плеча (ОМП), процентное содержание жира в организме (ПСЖО), площадь мышц плеча (ПМП), площадь поверхности жировой ткани (ППЖТ), тощая масса тела (ТМТ)). Лабораторное обследование, помимо определения основных биохимических параметров, характеризующих различные виды обмена, включало в себя анализ методом газожидкостной хроматографии относительного содержания в сыворотке крови свободных аминокислот, который проводили в виде триметилсилильных производных, и относительного содержания неэстерифицированных жирных кислот в виде метиловых эфиров. Исследование проводилось на на газожидкостном хроматографе «Кристалл – 2000», снабжённом капиллярной колонкой с нанесённой жидкой фазой SE-30. Содержание фосфолипидов в лейкоцитах оценивали с использованием судана черного Б по методу H.L.Sheehan и G.W.Storey (1947). Содержание в лейкоцитах гликогена определялось с использованием ШИК-реакции. Определение содержания цинка и селена в сыворотке крови проводили атомноабсорбционным методом, основанном на измерении поглощения излучения резонансной длины волны атомным паром определяемого элемента, образующимся при нагреве анализируемой пробы до высокой температуры в графитовой печи (электротермическая атомизация) или в пламени. Для определения селена использовался атомно-абсорбционный спектрометр “Shimadzu АА-6800” (Япония) с электротермической атомизацией, для определения цинка - атомно-абсорбционный спектрометр "AAS 3" (Германия) с пламенной атомизацией. Выделение мононуклеаров периферической крови для иммунологического исследования проводили методом центрифугирования в градиенте плотности Ficoll-Pack (Pharmacia Fine Chemicals, Швеция). Для выявления субпопуляций лимфоцитов периферической крови были использованы 599 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 моноклональные антитела различной специфичности (к антигенам CD3, CD4, CD8, CD16, CD20, CD25, CD95, HLA-DR). Цитометрический анализ лимфоцитов и моноцитов проводился на проточном цитофлюориметре EPICS XL (Coulter Corporation, USA). Данные анализировали с помощью программы Coulter System II. Определение цитокинов осуществлялось с использованием тест-систем, разработанных в ГосНИИ особо чистых биопрепаратов (Санкт-Петербург) и производимых фирмой "Протеиновый контур" (Санкт-Петербург). Исследование цитокинов как в сыворотке, так и в супернатантах крови проводилось после стимуляции (для оценки спонтанной и индуцированной продукции). Для оценки пролиферативной активности лимфоцитов после стимуляции митогенами были применены методы ДНК-цитометрии. В качестве митогенов использовались фитогемагглютинин (ФГА) в концентрации 15мкг/мл и PWM в концентрации 5мкг/мл. Анализ образцов осуществлялся на проточном цитофлюориметре EPICS XL (Coulter Corporation, USA). Для оценки пролиферации клеток в ответ на митогены использовался индекс стимуляции – соотношение индуцированной и спонтанной пролиферации. Уровень общих иммуноглобулинов классов А, М, G в сыворотке крови определялся по методу Manchini et al.(1965). Уровень циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) определялся с применением полиэтиленгликоля с определением ЦИК различной величины. Эффекторные свойства нейтрофилов оценивались по спонтанной и индуцированной форболмиристатацетатом адгезивной способности. Способность нейтрофилов к завершенному фагоцитозу изучали в тесте с дрожжами, определяя число поглощающих дрожжи клеток и фагоцитарный индекс. Цитохимическое определение миелопероксидазы осуществляли методом R.C. Graham и M.J. Karnovsky (1966) в модификации Г.Н. Кузьминской (1992). Интрацеллюлярное выявление щелочной фосфатазы проводили методом азосочетания по L.S Kaplow (1968). В качестве практического инструмента для проведения вычислительных экспериментов применялся пакет прикладных программ STATISTICA 6.0 for WINDOWS, а также графические модули пакета Microsoft Excel 7.0 для аналитической интерпретации результатов. Для количественной критериальной оценки исследуемых показателей определялись среднее значение, ошибка среднего, процент идентичного показателя относительно нормы, непараметрические методы оценки значимости различий 600 и методы визуализации с WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 применением таблиц и графиков. При оценке и выявлении закономерностей динамики параметров и комплексного сравнительного анализа системы показателей у исследуемых групп использовались методы множественного корреляционного, регрессионного и факторного анализа, а также непараметрический критерий оценки значимости отличий и процент идентичных показателей относительно нормы и исходных значений. Результаты и обсуждение По данным литературы, наиболее зависимым от питания является клеточный иммунитет. Его состояние, обычно оцениваемое в реакции гиперчувствительности замедленного типа, меняется при формировании нутритивной недостаточности, что отражено многочисленными исследованиями [4; 5; 8; 18; 19; 23]. В результате обобщения данных корреляционного анализа, нами были выбраны нутриенты, между содержанием которых и хотя бы одним из параметров клеточного иммунитета были выявлены статистически значимые зависимости с коэффициентом корреляции r > 0,3. Схематично они представлены на рисунке 1. Исследование показало, что к показателям белкового обмена, обладающим значимым влиянием на клеточный иммунитет при травматической болезни, могут быть отнесены альбумин и ряд аминокислот: лизин, аргинин, глутамин, цистеин. Обращает на себя внимание присутствие среди выявленных нутриентов лизина. Известно, что после поступления в организм он быстро поглощается тканями, и же через пять – семь часов содержание в них лизина значительно превышает содержание других аминокислот [25]. Установлено, что запасы этой незаменимой аминокислоты могут сохраняться достаточно долгое время [12]. Согласно нашим данным, в случае осложнённого течения травматической болезни отмечалось резкое снижение относительного содержания лизина в сыворотке, что может свидетельствовать как о преимущественном потреблении данной аминокислоты, так и о фактической исчерпанности метаболических резервов организма. 601 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 Zn Lys гликоген в НФ Gln триглицериды Клеточный иммунитет C18:1 олеиновая Arg C16:0 пальмитиновая Cys альбумин Рис. 1 – Метаболические взаимосвязи клеточного иммунитета. Следует отметить, что если в объединённой группе пострадавших, включающей пациентов с различным течением травматической болезни, уровень лизина коррелировал только с абсолютным содержанием СD3+ лимфоцитов (r = -0,32; p = 0,04), преимущественно с их CD8+ (r = -0,33; p = 0,04) субпопуляцией, и имел достаточно сильную взаимосвязь со спонтанной продукцией IFNγ (r = 0,44; p = 0,02), то аналогичный анализ, проведенный в группе с осложнённым течением, позволил выявить несколько большее число взаимосвязей. Были выявлены более сильные корреляционные связи не только с абсолютным содержанием CD3+ (r = - 0,39; p = 0,02) и CD8+ (r = - 0,36; p = 0,04) лимфоцитов, но и с количеством СD4+ (r = - 0,38; p = 0,02) клеток. Сложно определить, насколько специфичным является влияние свободного лизина на состояние клеточного иммунитета. Однако полученные данные свидетельствуют об определённой зависимости параметров этого звена иммунитета от состояния белкового обмена и, в частности, от обмена аминокислот. Следует отметить, что остальные аминокислоты, обнаружившие корреляционные связи с параметрами клеточного иммунитета: глутамин, аргинин и цистеин, - относятся к 602 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 категории иммунонутриентов, то есть веществ, в отношении которых показана их взаимосвязь с состоянием иммунитета. Из показателей липидного обмена на состояние клеточного иммунитета преимущественное влияние оказывали триглицериды, пальмитиновая и олеиновая жирные кислоты. Обращает на себя внимание, что жирные кислоты, показавшие достаточно сильные корреляционные связи с параметрами клеточного иммунитета, имеют относительно короткую углеродную цепь и не относятся к эссенциальным. Это позволяет сделать вывод о том, что их роль сводится, преимущественно, к обеспечению энергетических потребностей системы. Аналогично можно объяснить и отрицательную корреляционную связь с содержанием гликогена в нейтрофилах. Присутствие цинка среди нутриентов, оказывающих влияние на состояние клеточного иммунитета, было предсказуемым, поскольку действие данного микроэлемента на данное звено иммунитета является хорошо доказанным фактом [9; 13; 14; 22; 23]. Следует отметить, что помимо установления факта влияния того или иного нутриента на комплекс иммунологических показателей, большое значение имело определение степени влияния данного вещества и его направленности. Для решения этой задачи нами также был применен метод канонического корреляционного анализа. Для получения возможности сравнения коэффициентов различных показателей к канонической переменной, при анализе были использованы не абсолютные значения параметров, а их отклонения от средних контрольных значений. При исследовании отношений между совокупностью вышеперечисленных показателей и параметрами клеточного иммунитета (относительное и абсолютное содержание CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, РБТЛ с ФГА, продукция IFNγ) была выявлена взаимосвязь с коэффициентом r = 0,58; p = 0,0001. Соотношение коэффициентов для первой канонической переменной представлено на рисунке 2. 603 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 0,6 0,4 0,2 цинк гл икоген в нф пал ьм итиновая кис л ота ол еиновая кис л ота тригл ицерид ы цис теин гл у там ин л изин аргинин -0,2 ал ьбу м ин 0 -0,4 -0,6 -0,8 Рис. 2 – Соотношение коэффициентов к первой канонической показателей клеточного иммунитета. переменной группы Как видно на рисунке, наибольший отрицательный коэффициент принадлежит лизину. Несколько меньшие значения коэффициентов имеют гликоген и аргинин. Влияние цинка, олеиновой, пальмитиновой кислот и альбумина относительно слабое. Таким образом, чем ниже, по сравнению с контрольными значениями, содержание этих нутриентов в сыворотке крови, тем выше параметры клеточного иммунитета. Учитывая специфику исследуемого объекта, можно предположить, что стимуляция данного звена иммунитета сопровождалось повышенным потреблением этих веществ и, возможно, содержание данных нутриентов могло лимитировать развитие иммунного процесса. Наибольший положительный коэффициент был определён у глутамина, несколько меньше – у триглицеридов и цистеина. По всей видимости, увеличение содержания данных нутриентов в целом позитивно сказывалось на состоянии клеточного иммунитета. Вместе с тем, очевидно, что потребность в нутриентах изменяется в зависимости от периода травматической болезни. В связи с этим было проведено изучение динамики коэффициентов к канонической переменной [рисунок 3]. 604 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 лизин 1,2 1 0,8 гликоген глутамин 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 триглицериды аргинин -0,6 -0,8 -1 олеиновая кислота цистеин пальмитиновая кислота 1 неделя альбумин 2 неделя 3 неделя 4 неделя Рис. 3 – Влияние отдельных нутриентов на состояние комплекса параметров клеточного иммунитета в динамике травматической болезни. Исследование показало, что в течение первой недели посттравматического периода наиболее выраженным влиянием на изучаемую совокупность параметров клеточного иммунитета имели пальмитиновая кислота, содержание гликогена в лейкоцитах и аргинин. С развитием воспалительного ответа на второй неделе после травмы значение этих нутриентов возрастало, наблюдалось усиление влияние глутамина. Таким образом, в течение первых 14 суток состояние параметров клеточного иммунитета в основном зависело от уровня нутриентов, имеющих непосредственное отношение к процессам получения энергии. Исключение составлял аргинин, который, являясь эссенциальной аминокислотой, вероятно, лимитировал синтез белка, о чём свидетельствовало отрицательное значение его коэффициента. Течение травматической болезни на третьей неделе характеризовалось снижением зависимости параметров клеточного иммунитета от внутриклеточного содержания гликогена. Данное обстоятельство представляется закономерным, поскольку к этому времени происходило значительное истощение его запасов. Сохранялось влияние пальмитиновой кислоты и глутамина. При этом возрастало значение эссенциальных 605 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 аминокислот: цистеина и аргинина. На четвёртой неделе посттравматического периода цистеин сохранял своё влияние на клеточный иммунитет, в то время как значение остальных нутриентов снижалось. Предварительный анализ метаболических взаимосвязей гуморального иммунитета также позволил выявить ряд нутриентов, имевших статистически значимые парные корреляции с показателями этого звена иммунитета [рисунок 4]. Следует отметить, что среди нутриентов, оказывающих влияние на гуморальный ответ, значительно шире были представлены жирные кислоты. На фоне увеличения числа взаимосвязей с относительно короткоцепочечными С16:0 пальмитиновой, С18:0 стеариновой, С18:1 олеиновой кислотами обращало на себя внимание наличие корреляций с эссенциальными С18:2 линолевой и С18:3 линоленовой ЖК. Среди других нутриентов было выявлено влияние метионина, треонина, содержание которого коррелировало с абсолютным количеством CD20+ лимфоцитов, и треонина, имевшего взаимосвязь с продукцией иммуноглобулинов. Статистически значимые корреляционные взаимосвязи наблюдались показателями гуморального иммунитета и содержанием альбумина и глюкозы. 606 между WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 Met Tre глюкоза С18:3 линоленовая альбумин Гуморальный иммунитет C16:0 С18:2 линолевая пальмитиновая C18:0 стеариновая C18:1 олеиновая Рис. 4 – Метаболические взаимосвязи гуморального иммунитета. Дальнейший анализ, проведённый с использованием канонических корреляций, позволил определить переменные, оказывающие наиболее сильное влияние на состояние группы параметров гуморального звена иммунитета (относительное и абсолютное содержание CD20+ лимфоцитов, содержание IgA, IgM, IgG, IgE, продукция IL4). Такими нутриентами оказались: альбумин, треонин, метионин, глюкоза и жирные кислоты: стеариновая, олеиновая, линолевая и линоленовая (r = 0,59; p = 0,0001). Степень и направленность их влияния представлены на рисунке 5. 607 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 1 0,8 0,6 0,4 -0,4 глюкоза метионин треонин линоленовая кислота линолевая кислота -0,2 олеиновая кислота альбумин пальмитиновая кислота 0 стеариновая кислота 0,2 -0,6 Рис. 5 – Соотношение коэффициентов к первой канонической переменной группы показателей гуморального иммунитета. Полученные результаты свидетельствуют о существенной зависимости состояния показателей гуморального иммунитета от уровня альбумина. По всей видимости, это является отражением того, что активация гуморального иммунитета происходит одновременно с увеличением уровня альбумина в сыворотке крови. С другой стороны, такая взаимосвязь подчёркивает зависимость состояния данного звена иммунитета от общего состояния организма, одним из критериев которого он является. По сравнению с альбумином, влияние других нутриентов кажется менее выраженным, но следует обратить внимание на отрицательные значения коэффициентов большинства жирных кислот, кроме линолевой. По всей видимости, данная ситуация является отражением про- и противовоспалительных эффектов, наблюдаемых у ω-6 и ω-3 ПНЖК. Степень влияния отдельных нутриентов на комплекс параметров гуморального ответа также различалась в разные периоды травматической болезни [рисунок 6]. 608 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 альбумин 1,5 1 метионин глюкоза 0,5 0 -0,5 треонин пальмитиновая кислота -1 -1,5 линоленовая кислота стеариновая кислота линолевая кислота 1 неделя олеиновая кислота 2 неделя 3 неделя 4 неделя Рис. 6 – Влияние отдельных нутриентов на состояние комплекса параметров гуморального иммунитета в динамике травматической болезни. Установлено, что в течение первой недели посттравматического периода наибольшее влияние оказывала олеиновая кислота. Чем больше было её содержание в сыворотке крови, тем выше были значения показателей этого звена иммунитета. Противоположная ситуация наблюдалась в отношении линоленовой кислоты и треонина. Позитивные иммунологические сдвиги наблюдались на фоне низкого содержания этих нутриентов в сыворотке крови, что, по всей видимости, было связано с их повышенным потреблением. Ко второй неделе после травмы преимущественное влияние на гуморальный иммунитет начинала оказывать глюкоза, возрастало значение линолевой кислоты и метионина. Положительный эффект оказывало снижение пальмитиновой кислоты и треонина. На третьей неделе посттравматического периода также наблюдались взаимосвязи с содержанием метионина и олеиновой кислоты при негативном влиянии гипергликемии. В дальнейшем на параметры гуморального иммунитета существенное влияние оказывало содержание стеариновой кислоты, увеличение которой позитивно сказывалось на состоянии исследуемых показателей. Аналогичное воздействие было характерно для низкого содержания линоленовой и олеиновой кислот. 609 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 Особый интерес представляло влияние нутритивного статуса на процессы активации и пролиферации лимфоцитов, поскольку в их основе лежит увеличение метаболической активности. Исследование взаимосвязей между параметрами, характеризующими процессы активации лимфоцитов, и содержанием отдельных нутриентов при травматической болезни выявило три основных показателя, оказывающих преимущественное влияние на процессы активации лимфоцитов: уровень альбумина, относительное содержание метионина и содержание селена в сыворотке крови [рисунок 7]. Совокупность данных параметров оказывала существенное влияние на содержание активированных лимфоцитов (канонический r = 0,45; p = 0,00004). При этом наибольший коэффициент принадлежал альбумину [рисунок 8]. альбумин Количество активированных лимфоцитов Met Se Рис. 7 – Корреляционные взаимосвязи между количеством активированных лимфоцитов и содержанием отдельных нутриентов. 610 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 0,2 0 альбумин селен метионин -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1 -1,2 Рис. 8 – Соотношение коэффициентов к первой канонической переменной, характеризующей содержание активированных лимфоцитов. По всей видимости, выявленное влияние альбумина и в этом случае не является специфическим по отношению к иммунной системе, а только отражает тот метаболический фон, на котором происходят изменения параметров иммунитета. Отрицательный характер коэффициента указывает на то, что активация лимфоцитов была выше в период снижения концентрации альбумина, то есть в начальном периоде травматической болезни. Следует также отметить определённое позитивное влияние на процессы активации уровня селена в сыворотке крови. Пролиферативная активность лимфоцитов в большей степени была детерминирована метаболическими процессами [рисунок 9]. 611 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 Se С20:4 арахидоновая Ca С18:3 линоленовая глюкоза Пролиферация лимфоцитов С18:2 линолевая альбумин С18:1 олеиновая Leu C16:0 пальмитиновая Рис. 9 – Метаболические взаимосвязи пролиферативной активности лимфоцитов (представлены статистически значимые корреляционные связи с коэффициентами > 0,3). Анализируя метаболические взаимосвязи процессов пролиферации, в первую очередь следует обратить внимание на зависимость пролиферативной активности лимфоцитов от содержания кальция в сыворотке крови. Это обстоятельство подтверждается многочисленными данными, доказывающими центральную роль кальция в активации лимфоцитов. Известно, что уменьшение кальция ниже 10-3 М ингибирует синтез нуклеиновых кислот [27], а воздействие митогена приводит к резкому увеличению поглощения Ca2+ лимфоцитами [360]. Проникновение кальция в клетку является необходимым условием для активации фосфолипазы А2, находящейся в плазматической мембране и отщепляющей жирную кислоту, обычно – арахидоновую, от фосфатидилхолина. Образующийся при этом лизофосфатидилхолин активирует гуанилатциклазу и ингибирует аденилатциклазу, что 612 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 имеет важное значение для регуляции митоза. Исследование подтвердило связь пролиферативной активности лимфоцитов с состоянием липидного обмена, в частности, с содержанием неэстерифицированных жирных кислот в сыворотке крови [7]. При этом влияние на уровень пролиферации лимфоцитов имели как насыщенные, так и полиненасыщенные кислоты. Известно, что уже через один час после стимуляции Т-лимфоцитов ФГА наблюдается линейное увеличение синтеза фосфатидилхолина, представляющего собой важный компонент мембран клеток. При этом скорость включения в них жирных кислот увеличивается в несколько раз [21]. Отмечено, что ацил–СоА- лизолецитинтрансферазы, ответственные за повторное включение жирных кислот в мембрану, высокоизбирательны по отношению к полиненасыщенным жирным кислотам. По нашим данным, среди жирных кислот достаточно сильные корреляционные связи с пролиферативной активностью лимфоцитов имели С18:2 линолевая и С20:4 арахидоновая кислоты. Таким образом, пока продолжается процесс деления клеток и, соответственно, увеличения количества вещества мембраны, происходит постоянное включение в неё ряда жирных кислот. Закономерным явилось влияние на процессы пролиферации лимфоцитов уровня глюкозы. После контакта с митогеном скорость её проникновения в клетку увеличивается. Если в покоящемся лимфоците основным источником энергии является аэробный гликолиз, то после стимуляции активируется анаэробный гликолиз. Утилизация глюкозы при этом линейно возрастает [26]. Канонический корреляционный анализ показал, что между группами перечисленных показателей нутритивного статуса и параметрами пролиферативной активности (спонтанная пролиферативная активность лимфоцитов, РБТЛ с ФГА и PWM) существует достаточно сильная связь (r = 0,47; p = 0,008). Соотношение коэффициентов к данной канонической переменной представлено на рисунке 10. 613 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 1 0,8 0,6 0,4 0,2 лейцин селен арахидоновая кислота линоленовая кислота линолевая кислота олеиновая кислота пальмитиновая кислота -0,4 кальций глюкоза -0,2 альбумин 0 -0,6 Рис. 10 – Соотношение коэффициентов к первой характеризующей пролиферативную активность лимфоцитов. канонической переменной, Исследование показало, что увеличение пролиферативной активности лимфоцитов наблюдалось при увеличении содержания в сыворотке крови лейцина, линолевой кислоты и селена. Снижение наблюдалось на фоне повышения содержания линоленовой, олеиновой, пальмитиновой кислот и гипергликемии. Исследование динамики влияния отдельных нутриентов на состояние пролиферативную активность лимфоцитов установило [рисунок 11], что на первой неделе посттравматического периода наибольшее влияние на уровень пролиферативной активности лимфоцитов имеет содержание лейцина. 614 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 альбумин 2 1,5 лейцин глюкоза 1 0,5 0 селен пальмитиновая кислота -0,5 -1 -1,5 кальций олеиновая кислота арахидоновая кислота линолевая кислота линоленовая кислота 1 неделя 2 неделя 3 неделя 4 неделя Рис. 11 – Влияние отдельных нутриентов на пролиферативную активность лимфоцитов в динамике травматической болезни. На второй неделе уровень пролиферативной активности определялся уровнем пальмитиновой, олеиновой и линоленовой жирных кислот, а также содержанием селена. Примечательно, что, согласно результатам, полученным Н.Б.Кармен (2001) при исследовании структурно-функциональных свойств мембран клеток при травме, именно к 714 суткам наблюдалась максимальная микровязкость липидного бислоя мембран [3]. В дальнейшем влияние пальмитиновой кислоты и селена сохранялось, а линоленовая кислота уступала место линолевой. Четвёртая неделя характеризовалась негативным влиянием линоленовой и олеиновой кислот на пролиферацию лимфоцитов. Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что процесс пролиферации лимфоцитов имел тесные взаимосвязи с липидным обменом и, в частности, с обменом 615 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 жирных кислот. Влияние жирных кислот на пролиферативную активность усиливалось со второй недели посттравматического периода и с этого момента в значительной степени определяло её уровень. Состояние нейтрофильного звена также в определённой степени было детерминировано метаболическими параметрами. Обобщённые результаты корреляционного анализа представлены на рисунке 12. С16:0 пальмитин. C18:0 стеариновая Thr С18:1 олеиновая Val НФ С18:3 линоленовая Gln глюкоза альбумин преальбумин Рис. 12 – Метаболические взаимосвязи нейтрофильного звена иммунитета. Так же, как и пролиферативная активность лимфоцитов, показатели нейтрофильного звена (относительное и абсолютное содержание нейтрофильных гранулоцитов, способность к адгезии, фагоцитарная активность) имели достаточно тесные взаимосвязи с метаболическими процессами. При каноническом анализе установлена достаточно сильная корреляционная связь между ними (r = 0,58; p = 0,006). Известно, что особенностью нейтрофильных гранулоцитов является почти полная редукция у них митохондрий. В связи с этим основным энергообеспечивающим процессом у фагоцитов является гликолиз [17]. Увеличение функциональной активности нейтрофилов, получившее название метаболического взрыва, сопровождается деполимеризацией внутриклеточных запасов гликогена и увеличением поглощения клетками глюкозы, 616 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 окисление которой резко усиливается путём как анаэробного, так и анаэробного гликолиза [20]. Кроме того, в ходе метаболического взрыва наблюдается резкое усиление обмена липидов, белков и нуклеиновых кислот. Исследование показало, что состояние нейтрофильного звена иммунитета было взаимосвязано с содержанием в сыворотке крови ряда нутриентов 0,40 0,20 глутамин треонин валин линоленовая кислота олеиновая кислота стеариновая кислота пальмитиновая кислота преальбумин -0,20 глюкоза альбумины 0,00 -0,40 -0,60 -0,80 Рис. 13 – Соотношение коэффициентов к первой канонической характеризующей состояние нейтрофильного звена иммунитета. переменной, Как видно из рисунка 13, наибольшее влияние на содержание и функциональное состояние нейтрофилов имело содержание альбумина, преальбумина, треонина и линоленовой жирной кислоты. Однако полученные данные не могут быть непосредственно экстраполированы на метаболизм гранулоцитов. Как было указано выше, внутриклеточное содержание большинства веществ, необходимых для функционирования клеток, определяется в процессе их костномозгового развития. В зрелых гранулоцитах они только расходуются. В связи с этим, обсуждая полученные результаты, мы можем говорить только о том нутритивном статусе, который является фоном для нейтрофилопоэза гранулоцитов, выход которых в кровь произойдёт через определённое время (часы – сутки). Тем не менее, проанализировав динамику влияния отдельных показателей на состояние нейтрофильного звена иммунитета, нами были получены следующие данные [рисунок 14] 617 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 альбумин 1,00 0,80 глутамин глюкоза 0,60 0,40 0,20 0,00 -0,20 треонин пальмитиновая кислота -0,40 -0,60 валин стеариновая кислота линоленовая кислота 1 неделя олеиновая кислота 2 неделя 3 неделя 4 неделя Рис. 14 – Влияние отдельных нутриентов на состояние показателей нейтрофильного звена иммунитета в динамике травматической болезни. Обращало на себя внимание, что, если в течение первых недель посттравматического периода состояние нейтрофильных гранулоцитов в большей степени коррелировало с показателями белкового обмена, то, начиная с третьей недели, преимущественное влияние на него оказывало содержание жирных кислот. Таким образом, обобщая результаты, полученные относительно особенностей метаболических взаимосвязей различных звеньев иммунитета, можно говорить о том, что метаболические основы функционирования различных звеньев иммунитета в определённой степени отличаются. На интегральное состояние параметров клеточного звена в большей степени влияют показатели белкового и углеводного обмена. Причём, если в раннем периоде уровень иммунологических параметров в основном коррелировал с содержанием гликогена и относительно коротких жирных кислот, то, начиная со второй недели посттравматического периода, ведущая роль переходила к параметрам белкового обмена, представленных аминокислотами: глутамином, аргинином и цистеином. Гуморальное звено иммунитета и пролиферативная активность лимфоцитов были взаимосвязаны в большей степени с состоянием липидного обмена. Однако если влияние соотношения неэстерифицированных жирных кислот на состояние гуморального звена 618 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 иммунитета прослеживалось в течение всего периода наблюдения, то корреляционные связи с пролиферативной активностью появлялись несколько позже, начиная со второй недели после травмы. Метаболические взаимосвязи нейтрофильного звена иммунитета характеризовались влиянием совокупности показателей, практически в равной степени объединяющей параметры различных видов обмена. Широта спектра нутриентов, содержание которых в той или иной степени взаимосвязано с состоянием данного звена иммунитета, возможно, является отражением с одной стороны неспецифичности, а с другой стороны – универсальности системы палеоиммунитета. Наблюдаемые нами зависимости позволяют предполагать, что повышение содержания в периферической крови дегенеративных форм нейтрофильных гранулоцитов может являться отражением нутритивной недостаточности. При этом также прослеживалась определённая закономерность, заключавшаяся в том, что в раннем периоде отмечалось преимущественное влияние со стороны показателей белкового обмена, уступавших в дальнейшем своё место параметрам липидного спектра. Учитывая, что иммунная недостаточность – понятие, прежде всего клиническое, нами был проведен анализ влияния выявленных иммунонутриентов на интенсивность воспалительной реакции в разные сроки после травмы. С этой целью были исследованы канонические корреляции к группе переменных, являющихся критериями системного воспалительного ответа (уровень лейкоцитов, содержание незрелых форм лейкоцитов, температура тела) [рисунок 15] 619 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ цистеин альбумины 1,50 СЕНТЯБРЬ 2005 глюкоза 1,00 аргинин триглицериды 0,50 0,00 лейцин преальбумин -0,50 -1,00 глутамин С16:0 -1,50 треонин С18:0 лизин С18:1 C20:4 C18:2 C18:3 1 неделя 2 неделя 3 неделя 4 неделя Рис. 15 – Влияние содержания отдельных нутриентов в сыворотке крови на интенсивность воспалительной реакции в разные сроки после травмы. Обращает на себя внимание, что все представленные на рисунке нутриенты принципиально можно разделить на две группы. Первая из них отличается тем, что их влияние на интенсивность воспалительного ответа в динамике остаётся сравнительно постоянной. Это альбумин, преальбумин, глюкоза, стеариновая, олеиновая и линолевая жирные кислоты. Можно предположить, что эти нутриенты определяют общий фон течения воспалительной реакции, поскольку в большинстве своём являются источниками получения энергии. Вторая группа веществ характеризуется высокой динамичностью своего влияния на исследуемую систему. Установлено, что увеличение интенсивности воспалительного ответа на первой неделе посттравматического периода происходило на фоне снижения содержания треонина и увеличения уровня лизина, аргинина, цистеина, арахидоновой и линоленовой кислот. В дальнейшем ситуация изменялась – на второй неделе посттравматического периода увеличение воспалительной реакции происходило на фоне повышенного потребления лизина и аргинина, проявлявшегося снижением их содержания. Чем выше было 620 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 содержание глутамина, треонина и пальмитиновой кислоты, тем выше были показатели воспалительной активности. Следует отметить, что влияние со стороны аминокислот отличалось высокой лабильностью, но при этом, начиная с третьей недели посттравматического периода, значения их коэффициентов также становились более постоянными и при этом менее высокими. Можно предположить, что отмеченные колебания коэффициентов аминокислот в определённой мере отражают метаболический «хаос» раннего посттравматического периода, связанный с дисбалансом фактором и механизмов иммунореактивности. Нельзя исключить, что одной из возможных причин дисбаланса такого рода может быть недостаточность ряда эссенциальных нутриентов, необходимых для синтетических процессов, связанных с развитием иммунного ответа. Таким образом, раннее энтеральное питание после травмы является одним из направлений профилактики иммунной недостаточности. Наряду с интенсивностью воспаления, принципиальное значение для характеристики течения травматической болезни имеет быстрота развития СВО, а также скорость развития осложнений, включающих в себя инфекционные мочевыводящих путях и дыхательной системе. 621 процессы с локализацией в WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ глюкоза 3 цинк СЕНТЯБРЬ 2005 триглицериды 2,5 2 селен стеариновая кислота 1,5 1 0,5 гликоген 0 олеиновая кислота -0,5 -1 -1,5 -2 цистеин линолевая кислота аргинин линоленовая кислота лейцин арахидоновая кислота глутамин лизин треонин 1 неделя 2 неделя Рис. 16 – Влияние содержания отдельных нутриентов на скорость развития СВО и инфекционных осложнений в посттравматическом периоде (время от момента травмы до развития осложнений). На рисунке 16 представлены результаты данного анализа. Необходимо отметить, что, чем меньше значение коэффициента, тем раньше наблюдалось развитие осложнений. Установлено, что к параметрам, высокое значение которых на первой неделе посттравматического периода посттравматического периода, позволяет относятся прогнозировать содержание благоприятное гликогена в течение нейтрофильных гранулоцитах, уровни в сыворотке крови селена, стеариновой кислоты и треонина. На второй неделе после травмы положительное прогностическое значение приобретают также олеиновая и линоленовая кислоты, аргинин и глутамин. С другой стороны следует подчеркнуть неблагоприятное прогностическое значение низкого содержания цистеина и лизина на первой и цинка – на второй неделе посттравматического периода. Результаты данного анализа в определённой степени служат подтверждением 622 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 полученных ранее данных. С одной стороны они позволяют подтвердить большое значение исходного нутритивного статуса, причем, в том числе, и в части касающейся сбалансированности предшествующего питания, адекватности потребления эссенциальных нутриентов, включая микроэлементы. С другой стороны - указывают на важность адекватного метаболического ответа на травму, являющегося определённой основой адекватности и иммунологической реактивности. Таким образом, метаболические основы функционирования различных звеньев иммунитета характеризуются различным составом нутриентов, способных оказывать на них преимущественное влияние, и изменением потребности в данных субстратах в различные сроки после травмы. Формирование иммунной недостаточности при травматической болезни, происходит на фоне изменений нутритивного статуса, характеризующихся достоверным снижением содержания в сыворотке крови глутамина, аргинина, ряда незаменимых аминокислот (цистеина, лизина, триптофана, фенилаланина, изолейцина и метионина), нарушением процессов эстерификации эссенциальных жирных кислот, а также более выраженной инсулинорезистентностью. Проведение метаболической иммунокоррекции должно осуществляться с учётом особенностей влияния отдельных нутриентов на состояние иммунной системы, закономерностей течения иммунного ответа и его потребности в субстратной поддержке в различные периоды травматической болезни. Обогащение питания веществами, оказывающими стимулирующее влияние на иммунитет, целесообразно начинать после завершения первичных реакций на травму. Литература 1. Аббасов Р.Ю. Пищеварение / Р.Ю.Аббасов // Травматическая болезнь. – Л., 1987. – С.124-133. 1 2. Гуманенко Е.К. Объективная оценка тяжести травм / Е.К.Гуманенко, В.В.Бояринцев, Т.Ю.Супрун, П.П.Ляшедько – СПб.: ВМедА, 1999. – 110с. 3. Кармен Н. Б. Состояние мембран клеток в острый посттравматический период тяжелой сочетанной черепно-мозговой травмы / Н.Б.Кармен // Вестн. интенсив. терапии. - 2001. - N 1. - С. 31-34. 36 4. Фрейдлин И. С. Питание и иммунитет / И.С.Фрейдлин, К.А.Малышкин // Новые С.Петерб. врачеб. ведомости. – 1997. – №1. – С.45-48. 102 5. Bistrian B.R., Blackburn G.L., Scrimshaw N.S. Role of nutrition in cellular immunity in 623 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 hospitalized patients // Clin. Res. – 1974. – Vol.22. – P.414. 138 6. Bone R.C., Balk R.A., Cerra F.B. et al. Definitions for sepsis and organ faiture and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis: the ACCP / SCCM consensus conference committee // Chest. – 1992. – Vol.101, N6. – P.1644 – 1655. 7. Calder P.C., Yaqoob P., Thies F. et al. Fatty acids and lymphocyte functions // Br. J. Nutr. – 2002. – Vol.87, suppl.1. – S.31 – 48. 154 8. Carney J.M., Warner M.S., Borut T. et al. Cell-mediated immune defects and infection. A study of malnourished hospitalized children // Am. J. Dis. Child. – 1980. – Vol.134, N9. P.824-827. 157 9. Chandra R.K. Nutrition and immunology: from the clinic to cellular biology and back again // Proc. Nutr. Soc. – 1999. – Vol.58, N3. – P.681-683. 163 10. Cuthbertson D.P. Post-shock metabolic response / D.P.Cuthbertson M.A.Angeles Valero Zanuy, M.L.Leon Sanz // Lancet. – 1942. – Vol.1. – P. 433-437. 11. Daly J.M. Enteral nutrition with supplemental arginine, RNA and omega-3 fatty acids in patients after operation: immunologic, metabolic and clinical outcome / J.M.Daly, M.D.Lieberman, J.Goldfine et al. // Surgery. – 1992. – Vol.112, № 1. – P.56 – 67. 12. Flodin N.W. The metabolic roles, pharmacology, and toxicology of lysine // J. Am. Coll. Nutr. – 1997. – Vol.16, N1. – P.7-21. 207 13. Fraker P.J. Zinc deficiency: a common immunodeficiency state // Surv. Immunol. Res. – 1983. – Vol.2, N2. – P.155-163. 210 14. Fraker P.J., De Pasquale-Jardieu P., Zwicl C.M., Luecke A.W. Regeneration of T-cell helper funcnion in zinc- deficient adult mice // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1978. – Vol.75, N11. – P.5660-5664. 211 15. Heyland D.K. Should immunonutrition become routine in critically ill patients? A systematic review of the evidence / D.K.Heyland, F.Novak, J.W.Drover et al. // JAMA. – 2001. – Vol.286, N8. – P.944 – 953. 16. Hunter J.A. treatise on the blood, inflammation and gunshot wounds /. J.Hunter. – London: George Nicol., 1794. – 190p. 17. Karnovsky M.L. The phagocytic cell in host resistance. – New York: Acad. Press, 1975. – 395p. 254 18. Law D., Dudrick S.J., Abdou N.I. Immunocompetency of patients with protein calorie malnutrition // Ann. Int. Med. – 1973. – Vol.79, N4. – P.545-550. 269 19. Manning E.M., Shenkin A. Nutritional assessment in the critically ill // Crit. Care Clin. – 1995. – Vol.11, N3. – P.603-634. 280 624 WWW.MEDLINE.RU ТОМ 6, ИММУНОЛОГИЯ СЕНТЯБРЬ 2005 20. Phagocytosys: Past and Future / Eds. M. Karnovsky and L. Bolis. – New York: Acad. Press, 1982. – 447p. 314 21. Resch K., Ferber E. The role of phospholipids in lymphocyte activation // Immune Recognition / Ed. by A. Rosentahal. – New York, 1975. – P.281 – 312. 325 22. Sazawal S., Jalla S., Mazumadar S. et al. Effects of zinc supplementation on cell-mediated immunity and lymphocyte subsets in preschool children // Indian. Pediatr. – 1997. – Vol.34. – N7. – P.589–597. 335 23. Thompson J.S., Robbins J., Cooper J.K. Nutrition and immune function in the geriatric population // Clin. Geriatr. Med. – 1987. – Vol.3, N2. – P.309-317. 359 24. Toyoshima S., Hirata F., Axelrod J. et al. The relationshop between phospholipids methylation and calcium influx in murine lymphocytes stimulated with native and modified Con A // Mol. Immunol. – 1982. – Vol.19, N2. – P.229 – 234. 360 25. Uhe A.M., Collier G.R., O'Dea K. A comparison of the effects of beef, chicken and fish protein on satiety and amino acid profiles in lean male subjects. // J. Nutr. – 1992. – Vol.122, N3. – P.467-472. 361 26. Wang T., Foker J.E., Tsai M.Y. The shift of an increase in phosphofructokinase activity from protein synthesis-dependent to –independent mode during concanavalin A induced lymphocyte proliferation // Biochim. Biophys. Res. Commun. – 1980. – Vol.95, N1. – P.13 – 19. 367 27. Whitney R.B., Sutherland R.M. Characteristics of Ca+ accumulation by lymphocytes and alterations in the processing induced by phytohemagglutinin // J. Cell. Physiol. – 1973. – Vol.82, N1. – P.9–20. 375 625
