Т.В. Саприна и соавт. ОСОБЕННОСТИ БАЗАЛЬНОЙ И СТИМУЛИРОВАННОЙ СЕКРЕЦИИ... УДК 616.631.11:616.379008.64:612.017.1:615.37:616091.8 ОСОБЕННОСТИ БАЗАЛЬНОЙ И СТИМУЛИРОВАННОЙ СЕКРЕЦИИ ИНТЕРЛЕЙКИНОВ 2 И 4 МОНОНУКЛЕАРАМИ КРОВИ ПРИ АУТОИММУННОМ ДИАБЕТЕ Т.В. Саприна, Ф.Э. Лазаренко, Т.С. Прохоренко, В.А. Столярова, Н.В. Рязанцева ГОУ ВПО Сибирский государственный медицинский университет Росздрава, г. Томск Email: [email protected] PECULIARITIES OF BASAL AND STIMULATED SECRETION OF INTERLEUKINE 2 AND 4 BY MONONUCLEAR BLOOD CELLS IN AUTOIMMUNE DIABETES T.V. Saprina, F.E. Lazarenko, T.S. Prohorenko, V.A. Stolyarova, N.V. Ryazentseva Siberian State Medical University, Tomsk В ходе работы определяли базальную и фитогемагглютининстимулированную продукцию интерлейкинов 2 (IL2) и 4 (IL4) мононуклеарами у пациентов с сахарным диабетом (СД). В поперечное исследование были включены 8 больных с СД типа 1, 21 пациент с СД типа 2 и 6 больных медленно прогрессирующим аутоиммунным диабетом (LADA). Для пациентов с СД типа 1 характерен высокий уровень базальной продукции IL2 и низкий уровень базальной продукции IL4. Интересен тот факт, что уровни продукции IL4 при LADA достоверно выше. Ключевые слова: аутоиммунный сахарный диабет, сахарный диабет тип 1, латентный аитоиммунный диабет взрослых, продукция цитокинов мононуклеарами, интерлейкин2, интерлейкин4. The aim of the study was to evaluate the basal and phytoagglutininstimulated production of interleukins 2 (IL2) and 4 (IL4) by mononuclear leukocytes in diabetes mellitus. 8 patients with type 1 diabetes, 21 patients with type 2 diabetes and 6 patients with latent autoimmune diabetes in adults (LADA) were included in crosssectional research. In type 1 diabetes basal production of IL2 is increased, and basal production of IL4 is decreased. It is of interest that production of IL4 in LADA was significantly higher. Key words: autoimmune diabetes mellitus, type 1 diabetes mellitus, latent autoimmune diabetes in adults, cytokine production by mononuclear leukocytes, interleukin 2, interleukin 4. Введение В настоящее время отмечается неуклонный рост за болеваемости сахарным диабетом (СД) во всех возраст ных и этнических. Углубление понимания механизмов формирования диабета позволяет объяснить его клини ческую гетерогенность и обосновать необходимость диф ференцированной терапии. Если дебют СД приходится на период от 18 до 40 лет, могут иметь место различные его патогенетические варианты, требующие дифферен цированной терапевтической тактики [2]. Аутоиммунный диабет может развиться в любом возрасте. Среди паци ентов с СД обозначилась особая группа больных латент ным аутоиммунным диабетом взрослых (LADA) [8]. Ос новным лабораторным критерием LADA является нали чие циркулирующих антител к клеткам панкреатических островков. Для LADA характерна острая манифестация в возрасте от 30 до 50 лет и отсутствие абсолютной инсу линовой недостаточности в последующие 6 месяцев [7, 16]. В качестве клинических критериев диагноза LADA также используются индекс массы тела (ИМТ) менее 25, личный и семейный анамнез аутоиммунных заболеваний [7]. В результате иммунного повреждения островков у этих больных уже в начале заболевания отмечается снижение секреторной реакции βклеток на стимуляцию глюкозой или глюкагоном [21]. Имеющиеся в литературе данные позволяют считать, что медленное повреждение βкле ток при LADA не является случайным, а отражает патоге нетические особенности функционирования Тзвена иммунитета, отличные от механизмов развития класси ческого СД типа 1. В настоящее время в качестве ключе вых звеньев патогенеза повреждения βклеток рассмат риваются аутоиммунные механизмы, глюкозо и липо токсичность, а также системный окислительный стресс и цитокиновый дисбаланс [9]. В 1986 г. Mosmann и сотрудники предложили модель Th1/Th2 – поляризации иммунного ответа, постулирую щую, что эти клеточные типы находятся во взаимоотно шениях контррегуляции посредством продукции цито кинов [6, 18]. Считается, что Th1клетки играют главную роль в патогенезе аутоиммунного диабета. Напротив, предполагается, что цитокины профиля Th2 могут быть протективными, подавляя патологический аутореактив ный ответ 1 типа и поддерживая толерантность. Цель работы – проанализировать зависимость базаль ной и фитогемагглютининстимулированной продукции мононуклеарами IL2 и IL4 от клинического типа диабе та, стажа заболевания, индекса массы тела пациента, по требности в инсулине. То есть установить взаимосвязь между клиническими проявлениями сахарного диабета и поляризацией в системе Th1/Th2. 41 Сибирский медицинский журнал, 2010, Том 25, №1 Материал и методы В исследовании приняли участие 35 пациентов, в воз расте от 21 года до 62 лет (средний возраст – 47,5±1,5 года), в том числе 23 женщины и 12 мужчин. Выборка была сформирована из больных сахарным диабетом, на ходившихся на обследовании и лечении в эндокриноло гическом отделении ОГУЗ ТОКБ (зав. отд. к.м.н. Милова нова Т.А.) и Клиник ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава (зав. клин. Гудкова Т.К.). Диагноз сахарного диабета устанавливался на основании критериев ВОЗ [23]. Группу больных с СД типа 1 составили 8 человек, сред ний возраст – 36,5±2,3 года, длительность заболевания – 9,5±2,8 года. Диагноз СД типа 1 устанавливался на осно вании развития кетоацидоза в течение первых 6 месяцев от начала заболевания, персистирующей потребности в инсулинотерапии после ликвидации кетоза и достиже ния метаболической компенсации. Группу больных с СД типа 2 составил 21 человек, сред ний возраст – 52,6±1,1 года, длительность заболевания – 5,3±1 год. Диагноз СД типа 2 устанавливался на основа нии наличия маркеров метаболического синдрома, по степенного начала заболевания без развития кетоацидо за, отсутствия потребности в инсулинотерапии после лик видации кетоза и достижения метаболической компен сации как минимум в течение 6 месяцев от начала забо левания. Группу больных LADA составили 6 человек, средний возраст – 44,2±3,8 года, длительность заболевания – 4,2±1,7 года. Диагноз LADA устанавливался на основании клинических критериев острой манифестации в возрас те от 30 до 50 лет без развития кетоацидоза, отсутствия потребности в инсулинотерапии после ликвидации ке тоза и достижения метаболической компенсации как минимум в течение 6 месяцев от начала заболевания. В качестве клинических критериев диагноза LADA также ис пользовался индекс массы тела (ИМТ) менее 25, отсут ствие признаков метаболического синдрома, личный и семейный анамнез аутоиммунных заболеваний. В каче стве косвенного лабораторного подтверждения LADA рас сматривали отсутствие гиперинсулинемии и снижение секреторной реакции βклеток на стимуляцию смешан ной пищей [7, 16]. По стажу заболевания группы были однородны. Материалом исследования являлась венозная кровь обследованных лиц, взятая утором натощак. Кровь ста билизировали гепарином (25 Ед/мл). Мононуклеары выделяли на градиенте плотности фиколлверографин. Для получения супернатантов вы деленные мононуклеары ресуспендировали в полной питательной среде, стандартизируя количество клеток в суспензии до 2,0×106/мл. Для стимуляции секреторных способностей лимфоцитов в пробы вносили фитогемаг глютинин (“Difco”, Германия) с дальнейшей инкубацией клеточных суспензии в течение 24 ч. Определение спонтанного и ФГАстимулированного уровней IL2 и IL4 в супернатантах проводили с исполь зованием твердофазного иммуноферментного метода по инструкциям, предлагаемым производителями тестсис тем (“Procon”, Россия). Учет результатов иммунофермен 42 тного анализа производили с помощью фотометра для микропланшетов “Multiscan EX” (“ThermoLabSystems”, Финляндия) при длине волны 450. Концентрацию цито кинов вычисляли по калибровочной кривой. Данные вы ражали в пг/мл. Исследование соответствовало требованиям локаль ного этического комитета ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава, разработанными в соответствии с Хельсинской деклара цией Всемирной ассоциации “Этические принципы про ведения научных медицинских исследований с участием человека” с поправками 2000 г. и “Правилами клиничес кой практики в Российской Федерации”, утвержденными Приказом Минздрава Российской Федерации от 19.06.2003 г. №266. Все лица, участвующие в исследова нии, дали информированное согласие на участие. Результаты исследования обрабатывали с использо ванием стандартного пакета программ Statistica. for Windows (2000, версия 6.0) фирмы Statsoft Inc. и пакета программ Microsoft Excel (2003). Для всех имеющихся выборок данных проверяли гипотезу нормальности рас пределения (по критерию КолмогороваСмирнова). Для каждой выборки вычисляли средневыборочные характе ристики:‘ среднее арифметическое, среднее квадратич ное отклонение, ошибку среднего. При соответствии нор мальному закону распределения признака в исследован ных выборках проверку гипотезы о равенстве средних выборочных величин проводили с использованием tкри терия Стьюдента. Для оценки статистической значимос ти различий выборок, не подчиняющихся критерию нор мальности распределения, использовали критерии Ман наУитни (для независимых выборок) и Вилкоксона (для зависимых выборок). Различия считались статистически значимыми при уровне значимости р<0,05. Для выявле ния функциональных взаимосвязей между изученными параметрами проводили корреляционный анализ путем вычисления коэффициента ранговой корреляции Пир сона (r) [2]. Результаты и обсуждение Известно, что между Th1 и Th2 лимфоцитами суще ствует “антагонизм”, реализуемый с участием их продук тов – IL2 и IFNg или IL4 и IL10 соответственно. Со гласно современным представлениям, поляризация им мунного ответа по Th1пути играет решающую роль в па тогенезе аутоиммунного диабета. Исходя из этого, в ходе настоящего исследования была проведена оценка способ ности мононуклеаров периферической крови пациентов с сахарным диабетом продуцировать ключевые цитоки ны, детерминирующие Th1 и Th2пути IL2 и IL4 соот ветственно (табл. 1). Интерлейкин2 (IL2) – один из важнейших цитоки нов профиля Th1. Повышение уровня IL2 вызывает цеп ную реакцию повышения содержания других цитокинов. По данным литературы, у пациентов с впервые выяв ленным СД типа 1, и их серопозитивных родственников выявляли как повышение сывороточного уровня IL2, так и повышение его продукции мононуклеарами после сти муляции [1, 5, 13, 14, 19]. С другой стороны, имеются дан ные, свидетельствующие о снижении уровня IL2 и его Т.В. Саприна и соавт. ОСОБЕННОСТИ БАЗАЛЬНОЙ И СТИМУЛИРОВАННОЙ СЕКРЕЦИИ... продукции мононуклеарами при СД типа 1 [17, 22]. При исследовании базальной продукции IL2 отмеча лась отчетливая тенденция к более высоким уровням в группе пациентов, страдающих СД типа 1 (138,74±67,99 пг/мл), затем в группе LADA (96,88±51,75 пг/мл), и наи меньшим в группе больных СД типа 2 (72,72±19,94 пг/мл). Однако уровень статистической значимости не был дос тигнут изза малого объема выборок (р СД типа 1 – СД типа 2=0,22; р СД типа 1 – LADA=0,65; р СД типа 2 – LADA=0,6). Полученные результаты согласуются с данны ми литературы. Более высокий уровень базальной про дукции IL2 при аутоиммунном диабете отражает Th1 поляризацию иммунного ответа при этом заболевании. Выявлена статистически значимая обратная корреляци онная зависимость между уровнем базальной продукции IL2 и весом при LADA (r=–0,85, p=0,032). Также выявле на статистически значимая обратная связь уровня базаль ной продукции IL2 с возрастом при СД типа 2 (r=–0,67, p=0,0009). При исследовании ФГАстимулированной продукции IL2 отмечалась отчетливая тенденция к более высоким уровням в группе пациентов, страдающих СД типа 2 (212,67±103,26 пг/мл), затем в группе LADA (121,89±54,61 пг/мл), и наименьшим в группе больных СД типа 1 (78,23±32,51 пг/мл). Однако уровень статистической зна чимости не был достигнут изза малого объема выборок (р СД типа 1 – СД типа 2=0,44; р СД типа 1 – LADA=0,48; р СД типа 2 – LADA=0,65). Полученные результаты отра жают истощение функциональных резервов мононукле аров при аутоиммунном процессе (табл. 1). Интерлейкин4 (IL4) – это ключевой цитокин про филя Th2. Он секретируется активированными Th2лим фоцитами, тучными клетками. In vitro IL4 стимулирует рост Т и Вклеток, регулирует индукцию Th2ответа, ин гибирует макрофаги воспаления и Th1клетки. Этот ци токин способствует формированию “толерантного Th2 фенотипа”, привлекая Влимфоциты в качестве “непро фессиональных” антиген представляющих клеток, кото рые стимулируют развитие анергии в большей мере, чем активации. Более того, IL4 ингибирует освобождение ак тивированными макрофагами таких провоспалительных Таблица 1 Уровни базальной и ФГА!стимулированной продукции IL!2 и IL!4 мононуклеарами периферической крови пациентов с СД Показатели, пг/мл СД типа 1, M±m (n=8) СД типа 2, M±m (n=21) LADA, M±m (n=6) Базальная продукция IL2 138,74±67,99 72,72±19,94 96,88±51,75 ФГАстимулированная продукция IL2 78,23±32,51 212,67±103,26 121,89±54,61 Базальная продукция IL4 29,11±18,52 52,45±23,27 80,61±36,04 ФГАстимулированная продукция IL4 3,36±2,36* 11,09±7,96 29,86±13,62* Примечание: * – cтатистическая значимость различий ФГАстимулирован ной продукции IL4 в группах пациентов с СД типа 1 и LADA p=0,047 по tкри терию Стьюдента; M – выборочная средняя, m – ошибка средней, n – объем выборки. молекул, как интерлейкин1, фактор некроза опухолей α, интерлейкин8, простагландин Е2 [20]. По литературным данным, IL4 проявляет защитное действие в моделях аутоиммунного диабета у грызунов [12]. Предварительная инкубация островковых клеток человека с IL4 предотвращает апоптоз, вызываемый сме сью IL1+TNFα+интерферонγ (IFNγ). Тем не менее, пе ренос Th2 клонов мышам с тяжелым комбинированным иммунодефицитом может вызвать инсулит и СД, и в не которых условиях трансгенная экспрессия IL4 способ ствует развитию аутоиммунного СД, наиболее типично го Th1заболевания. Данные относительно содержания этого цитокина в периферической крови пациентов с СД типа 1 и их сиб сов, базальной и стимулированной фитогеммагглютини ном (ФГА) продукции мононуклеарами in vitro крайне противоречивы. Одни авторы обнаруживали более низ кий его уровень [1, 11], другие не находили отличия от контрольной группы [10, 13, 14], третьи отмечали даже его повышение в дебюте СД типа 1 [19]. При исследовании базальной продукции IL4 отмеча лась отчетливая тенденция к более высоким уровням в группе LADA (80,61±36,04 пг/мл), чем в группе пациен тов, страдающих СД типа 2 (52,45±23,27 пг/мл), и наи меньшим в группе больных СД типа 1 (29,11±18,52 пг/ мл). Однако уровень статистической значимости не был достигнут изза малого объема выборок (р СД типа 1– СД типа 2=0,56; р СД типа 1 – LADA=0,2; р СД типа 2 – LADA=0,56). Выявлена статистически значимая обратная корреляционная зависимость между уровнем базальной продукции IL4 и весом при СД (r=–0,34, p < 0,05). При СД типа 2 – прямая связь с весом (r=0,48, p=0,03), и об ратная связь со стажем инсулинотерапии (r=–0,5, p=0,02). При исследовании ФГАстимулированной продукции IL4 отмечалась отчетливая тенденция к более высоким уровням в группе LADA (29,86±13,62 пг/мл), затем в груп пе пациентов, страдающих СД типа 2 (11,09±7,96 пг/мл), и наименьшим в группе больных СД типа 1 (3,36±2,36 пг/мл). Причем, различие средней ФГАстимулированной продукции IL4 в группах LADA и СД типа 1 было статис тически значимым, несмотря на малый объем выборок (р СД типа 1 – LADA=0,047; р СД типа 1 – СД типа 2=0,56; р СД типа 2 – LADA=0,27). Полученные результаты также отражают истощение функциональных резервов моно нуклеаров при аутоиммунном процессе (табл. 1). Выяв лена статистически значимая прямая корреляционная зависимость между уровнем ФГАстимулированной про дукции IL4 и стажем инсулинотерапии при LADA (r=0,99, p=0,001) и при СД типа 1 (r=0,97, p=0,00007). При СД типа 2 – со стажем диабета (r=0,98, p < 0,0001) и стажем инсулинотерапии (r=0,69, p=0,0005). Более высокий уро вень базальной и ФГАстимулированной продукции IL4 при LADA вероятно отражает патогенетические особен ности функционирования Тзвена иммунитета, отличные от механизмов развития СД типа 1, определяющие более медленное повреждение βклеток при этом заболевании. Низкий уровень базальной и ФГАстимулированной про дукции IL4 при СД типа 1 свидетельствует в пользу Th1 поляризации иммунного ответа. 43 Сибирский медицинский журнал, 2010, Том 25, №1 Заключение Для пациентов с СД типа 1 характерен высокий уро вень базальной продукции IL2 и низкий уровень базаль ной продукции IL4, что согласуется с гипотезой о Th1 поляризации иммунного ответа при этом заболевании. Низкие уровни ФГАстимулированной продукции как IL2, так и IL4, вероятно, свидетельствуют в пользу функцио нального истощения мононуклеаров вследствие аутоим мунного процесса, хронической гипергликемии и инсу линовой недостаточности. В группе больных LADA также отмечен относительно высокий уровень базальной продукции IL2, что может рассматриваться как проявление аутоиммунного процес са. Низкий уровень ФГАстимулированной продукции IL2 также говорит о функциональном истощении мононук леаров. Интересен тот факт, что уровни базальной и ФГА стимулированной продукции IL4 при LADA значимо выше, чем остальных группах. Это вероятно отражает патогенетические особенности функционирования Т зве на иммунитета при LADA, отличные от механизмов раз вития СД типа 1, определяющие более медленное повреж дение βклеток при этом заболевании. Все вышеизложенное, на наш взгляд, не только под тверждает важную роль поляризации иммунного ответа в патогенезе аутоиммунного диабета, но и ставит вопрос о значении цитокиновой регуляции в механизмах фор мирования LADA, т.е. о детерминации скорости деструк ции βклеток при естественном течении заболевания. Дальнейшее расширение знаний в этой области, верифи кация и детализация участия иммунопатологических про цессов в прогрессировании деструкции βклеток подже лудочной железы при СД типа 1 даст возможность разра ботать новые диагностические и терапевтические под ходы в отношении этого заболевания. Литература 1. Попова В.В., Мельниченко С.В., Малиновская Т. Н. и др. Со держание цитокинов в крови в доклиническую и ран нюю клиническую стадии развития сахарного диабета у детей // Проблеми ендокринної патології. – 2004. – T.2. – C. 53–59. 2. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. – М. : МедиаСфера, 2002. – 238 с. 3. Смирнова О.М., Кононенко И.В., Дедов И.И. Аутоиммунный латентный сахарный диабет у взрослых // Проблемы эн докринологии. – 2008. – Т.54, №2. – С. 1–7. 4. Aharoni D., Mor A., Bistrizer T. et al. Aberrant Th1/Th2 cytokine secretory pattern in preIDDM high risk individuals // Abstr. Book 4th Immunol. Diabet. Soc. Congr. November 12–15, 1999. – Rome, 1999. – P. 119. 5. Citarrella R., Richiusa P., Mattina A. [et al.] Different TH1/TH2 cytokine expression in type 1diabetes mellitus patients (T1DM) alone or associated with autoimmune thyroid disease (AITD) // Diabetologia. – 2004. – Vol.47, Suppl.1. – A. 188. 44 6. Fiorentino D. F., Bond M. W., Mosmann T. R. Two types of mouse T helper cell. IV. Th2 clones secrete a factor that inhibits cytokine production by Th1 clones // J. Exp. Med. – 1989. – Vol.170. – P. 2081–2095. 7. Fourlanos S., Perry C., Stein M. S. et al. A clinical screening tool identifies autoimmune diabetes in adults // Diabetes Care. – 2006. – Vol.29, №5. – P. 970–975. 8. Groop L., Bottazzo G.F., Doniach D. Islet cell antibodies identify latent tipe 1 diabetes in patient aged 35–75 years at diagnosis // Diabetes. – 1986. – Vol.35. – P. 237–241. 9. Hohmeier H.E., Tran W., Chen G., Gasa R., Newgard C.B. Inflammatory mechanisms in diabetes: lessons from the βcell // Int. J. Obesity. – 2003. – Vol.27. – P. 12–16. 10. Hussain M.J., Maher J., Warnock T. et al. Cytokine overproduction in healthy first degree relatives of patients with IDDM // Diabetologia. – 1998. – Vol.41, №3. – P. 343–349. 11. Karlsson M.G., Lawesson S.S., Ludvigsson J. Th1like dominance high risk firstdegree relatives of type I diabetic patients // Diabetologia. – 2000. – Vol.43, №6. – P. 742–749. 12. Kukreja A., Maclaren N.K. Autoimmunity and diabetes // J. Clin. Endocrinol. Metab. – 1999. – Vol.84, №12. – P. 4371–4378. 13. Leech N. J., Elsegood K. A., Narendran P. et al. Deficit in Th2 cytokine production from peripheral T cell subsets in recent onset type 1 diabetes // Abstr. Book 4th Immunol. Diabet. Soc. Congr. November 12–15, 1999. – Rome, 1999. – P. 75. 14. Leech N.J., Elsegood K.A., Narendran P. et al. T helper 1 profile of recently activated circulating T cells in type 1diabetes // Diabetologia. – 1999. – Vol.42, Suppl.1. – A 316. 15. Liblau R.S., Singer S.M., McDevitt H.O. Th1 and Th2 CD4+ T cells in the pathogenesis of organspecific autoimmune diseases // Immunol. Today. – 1995. – Vol.16. – P. 34–38. 16. Maioli M., Puddu L., Pes G.M. et al. [Latent autoimmune diabetes in adults] [Article in Italian] // Clin. Ter. – 2006. – Vol.157, №1. – P. 69–78 17. Marchase R.B., Chen P.Y., Su Z. et al. Lymphocytes from subjects with type 1 diabetes are deficient in capacitative calcium entry: implications to immune function, cytokine production, and T cell subset representation // Abstr. Book 4th Immunol. Diabet. Soc. Congr. November 12–15, 1999. – Rome, 1999. – P. 82. 18. Mosmann T.R., Coffman R.L. TH1 and TH2 cells: different patterns of lymphokine secretion lead to different functional properties // Annu. Rev. Immunol. – 1989. – Vol.7. – P. 145– 173. 19. Rapoport M.J., Mor A., Vardi P. et al. Decreased secretion of Th2 cytokines precedes upregulated and delayed secretion of Th1cytokines in activated peripheral blood mononuclear cells from patients with insulindependent diabetes mellitus // J. Autoimmun. – 1998. – Vol.11, №6. – P. 635–642. 20. Rocken M., Shevach E. M. Immune deviationthe third dimension of nondeletional T cell tolerance // Immunol. Rev. – 1996. – Vol.149. – P. 175–194. 21. Stenström G., Gottsäter A., Bakhtadze E. et al. Latent Autoimmune Diabetes in Adults // Diabetes. – 2005. – Vol.54, Suppl 2. – P. S68–S72. 22. Tomoda T., Kurashige T., Taniguchi T. Imbalance of the interleukin 2 system in children with IDDM // Diabetologia. – 1994. – Vol.37, №5. – P. 476–482. 23. WHO. Report of the Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus // Diabetes Care. –1999. – Vol.27, №5. – P. 1047–1053. Поступила 25.09.2009