Рівні інтерлейкіну-1 і фактора некрозу пухлин-α у пацієнтів із хронічною хворобою нирок VД стадії залежно від нутриційних показників і коморбідності

Білково-енергетична недостатність (БЕН) – важливий предиктор захворюваності і смертності у пацієнтів, які перебувають на програмному гемодіалізі, однак патогенез цього явища до кінця не з’ясований. У багатьох дослідженнях встановлено велике значення імунної системи, а саме цитокінів, у цьому процесі.

Цитокіни – група поліпептидних медіаторів, які беруть участь у формуванні і регуляції захисних реакцій організму. До цитокінів належать інтерферони, колонієстимулювальні фактори, інтерлейкіни, хемокіни, трансформуючі ростові фактори, група фактора некрозу пухлин та ін.

Натепер виявлено і схарактеризовано близько 30 цитокінів, однак у пропонованій статті увагу сконцентровано на двох прозапальних цитокінах, які є дисрегуляторами у разі уремії і можуть відігравати важливу роль у розвитку нутриційних порушень у хворих, які перебувають на програмному гемодіалізі.

Інтерлейкін-1 (ІL-1) є основним цитокіном запалення. Це система із трьох молекул (L-1α, L-1β, ІL-1Ra) і двох рецепторів (ІL-1RІ і ІL-1RІІ). Переважною формою ІL-1 є ІL-1β. ІL-1α активує в основному Т-лімфоцити. Для нього характерна автокринна і паракринна дія, тоді як ІL-1β – багатофункціональний цитокін із широким спектром дії, що відіграє ключову роль у розвитку і регуляції неспецифічного захисту і специфічного імунітету, одним із перших залучається в захисну реакцію організму в разі дії патогенних чинників. Основними продуцентами ІL-1β є макрофаги і моноцити. У синтезі цього цитокіну також можуть брати участь лімфоцити, фібробласти тощо. Клітини-мішені – імунокомпетентні, ендотеліальні, епітеліальні клітини, фібробласти та ін. ІL-1β індукує і регулює запальні імунні процеси, активує нейтрофіли, Т- і В-лімфоцити, стимулює синтез білків гострої фази, цитокінів (ІL-2, -3, -6, фактора некрозу пухлин-α (TNF-α), молекул адгезії (Е-селектинів), прокоагулянтів, простагландинів. ІL-1β стимулює хемотаксис, фагоцитоз, гемопоез, підвищує проникність судинної стінки, токсичну і бактерицидну активність, виявляє пірогенний ефект тощо. ІL-1 бере участь у регуляції температури тіла, а його підвищена продукція призводить до розвитку гарячки. Підвищення рівня ІL-1 спостерігають при різноманітних запальних і автоімунних захворюваннях, зокрема септичному шоку, запальному ушкодженні кишок, ревматоїдному артриті, цукровому діабеті 1 типу. Значне підвищення рівня ІL-1 призводить до гіпотензії, анорексії, руйнування хрящів і суглобів [1].

Доведено важливу роль ІL-1 у хворих, які перебувають на програмному гемодіалізі. ІL-1 виробляється у відповідь на мікробні ендотоксини і ацетат розчину для діалізу, є компонентом гострофазової реакції, спричинює протеоліз у м’язовій тканині, підвищує синтез білка в печінці, індукує бластогенез Т- і В-клітин, вивільнення простагландину-2 з ендотелію судин з вазодилатацією і проліферацією фібробластів [2].

У пацієнтів із хронічною хворобою нирок (ХХН) VД стадії ІL-1 відповідальний за гарячкові реакції, кахексію, остеопенію. У пацієнтів, які перебувають на перитонеальному діалізі, з вивільненням ІL-1 з перитонеальних макрофагів пов’язують розвиток склерозивного перитоніту і зниження ультрафільтраційної здатності перитонеальної мембрани.

З огляду на доступні дані можна припустити, що прозапальні цитокіни (ІL-1, ІL-6, TNF-α) є основною причиною прогресивного розвитку раннього атеросклерозу і високого рівня смертності у хворих, які перебувають на гемодіалізі [3].

У групу факторів некрозу пухлин включають TNF-α і TNF-β (лімфотоксин). TNF-α і TNF-β – це поліпептиди з молекулярною масою близько 17 кДа. TNF-α продукують моноцити/макрофаги, ендотеліальні, опасисті і мієлоїдні клітини, ЛАК-клітини (лімфокін-активовані клітини), клітини нейроглії, в особливих випадках – активовані Т-лімфоцити. Останні є продуцентами TNF-β, який утворюється внаслідок дії на Т-клітини антигенів і мітогенів значно пізніше, ніж TNF-α (2-га, 3-тя доба після активації). Існує три основних напрямки дії TNF:

• цитотоксичний, спрямований на клітини пухлини або клітини, уражені вірусами;
• імуномодулювальний і протизапальний, зумовлений активацією макрофагів, нейтрофілів, еозинофілів і ендотеліальних клітин;
• вплив на метаболізм, здатний призвести до гіперглікемії, резорбції кісток і збільшення м’язового глікогенолізу, тобто кахексії [1, 2].

Унаслідок вивільнення TNF підвищується проникність капілярів, ушкоджується ендотелій судин, виникає внутрішньосудинний тромбоз. Концентрація циркулюючого TNF-α зазвичай дуже низька (<5 пг/мл). Високі рівні TNF-α (>300 пг/мл) виявляють у разі септичного шоку. Збереження високих рівнів цього цитокіну свідчить про можливість виникнення небажаних наслідків [3].

Гіперпродукція цитокінів призводить до розвитку системної запальної реакції (СЗР) і може спричинити низку патологічних станів. Водночас зниження рівнів цитокінів також може провокувати розвиток захворювання. Процес системного запалення може формувати гостру або хронічну запальну реакцію [4]. Хронічна ниркова недостатність (ХНН) з постійним гемодіалізом супроводжується саме хронічним системним запаленням. Вивчення рівнів цитокінів дає змогу отримати інформацію про тяжкість запального процесу, його перехід на системний рівень, визначити прогноз [1].

На сьогодні немає єдиної точки зору щодо оцінки ступеня запалення та його особливостей у пацієнтів із ХХН. Кілька показників загального запалення зазвичай використовують у пацієнтів із ХХН та термінальною ХНН (тХНН) [2–4], а саме: сироватковий рівень позитивних реактантів гострої фази запалення – С-реактивний протеїн, феритин, фібриноген, рівні яких підвищуються у разі гострого запалення.

БЕН і запалення однаково поширені і зазвичай розвиваються одночасно у хворих, які перебувають на гемодіалізі, і об’єднані в літературі в один синдром – Malnutrition-inflammation complex syndrome (MICS) [5]. У кількох дослідженнях вивчали зв’язок БЕН і хронічного запалення у пацієнтів із тХНН. Нині немає єдиної точки зору щодо того, чи це БЕН впливає на розвиток хронічного запалення у пацієнтів із ХХН VД стадії, чи дисбаланс цитокінів зумовлює розвиток нутриційних порушень. Також не вивчено рівні цитокінів у пацієнтів з різним індексом коморбідності.

Мета дослідження – вивчити рівні ІL-1 і TNF-α у пацієнтів із ХХН VД стадії залежно від нутриційних показників і коморбідності.

Матеріали та методи дослідження

Дослідження проводили на базі Київського міського науково-практичного центру нефрології та гемодіалізу, що є клінічною базою Інституту нефрології НАМН України. Обстежено 39 пацієнтів віком від 21 до 73 років із ХХН VД стадії. Серед них – 17 хворих із гломерулонефритом, 5 – із полікістозом нирок, 6 – із сечокам’яною хворобою, ускладненою пієлонефритом, 10 – із діабетичною нефропатією і 1 пацієнт – з аномаліями розвитку нирок; серед досліджуваних жінок – 20, чоловіків – 19. Середня тривалість лікування становила 4,2 року. Усім хворим проводили стандартний бікарбонатний діаліз 3 рази на тиждень по 4–5 год. Kt/V у всіх хворих дорівнював або був вищим ніж 1,2.

Нутриційну оцінку проводили згідно з Практичними рекомендаціями NKF KDOQI (Clinical Practice Guidelines for Nutrition in Chronic Renal Failure on maintenance Dialysis), присвяченими харчуванню хворих в умовах проведення діалізу та в переддіалізній стадії [6].

Індекс коморбідності Charlson (ІК) був запропонований спеціально для оцінки прогнозу у хворих, що перебувають на тривалому спостереженні, і є бальною системою оцінки віку та наявності певних супутніх захворювань [7]. Підраховують бали, що відповідають супутнім захворюванням, а також додають один бал на кожну декаду життя у пацієнтів віком понад 40 років. ІК у пацієнтів, які перебувають на гемодіалізі, становить щонайменше «2» за рахунок ХХН V стадії.

Досліджено рівні прозапальних цитокінів у пацієнтів з різними нутриційними показниками. Серед антропометричних показників було виділено індекс маси тіла (ІМТ), з біохімічних – рівень альбуміну крові, а із суб’єктивної глобальної оцінки (СГО) – зниження апетиту.

Рівень цитокінів визначали у сироватці крові за допомогою імуноферментного методу на аналізаторі STAT-Fax Plus-303 (США); використовували тест-системи DIACLON (Франція), DRG (Німеччина).

Статистичну обробку даних проводили за допомогою програмного продукту Statistica-6 (StatSoft, США) з використанням описових статистик, однофакторного дисперсійного аналізу, t-критерію Стьюдента.

Результати дослідження та їх обговорення

Згідно з результатами дослідження сироваток крові встановлено достовірне підвищення рівня IL-1 майже в 2,5 разу порівняно з нормою: 87,2±7,1 пкг/мл у групі пацієнтів, що перебувають на гемодіалізі, і 24,8±4,2 пкг/мл – у здорових донорів (р<0,001). За ІМТ пацієнтів розподілили так: знижений ІМТ (n=8), нормальний ІМТ (n=19), підвищений ІМТ (n=12). Достовірно вищі показники рівня IL-1 встановлено в групі пацієнтів зі зниженим ІМТ порівняно з хворими з нормальним і підвищеним ІМТ: відповідно 118,3±4,9; 72,7±10,9 та 89,2±8,3 пкг/мл (р<0,05; рис. 1).

Аналогічні результати було отримано при дослідженні рівня TNF-α у сироватці крові здорових донорів і хворих, що перебувають на гемодіалізі, – відповідно 13,8±1,8 та 85,6±12,6 пкг/мл (р<0,001). Рівень TNF-α у групі гемодіалізу перевищував уміст цього монокіну в сироватці здорових донорів у 5 разів. Аналіз рівня TNF-α у підгрупах пацієнтів, що перебувають на гемодіалізі, з різним ІМТ, показав достовірно вищі його рівні в сироватці хворих зі зниженим ІМТ – 110,4±11,3 пкг/мл; у пацієнтів із нормальним ІМТ – 77,7±8,9 пкг/мл та у осіб із підвищеним ІМТ – 81,5±11,9 пкг/мл (р<0,005; рис. 2).

Таким чином, підвищення рівнів ІL-1 і TNF-α виявлено у всіх пацієнтів із ХХН VД стадії незалежно від ІМТ, однак найвираженіше збільшення кількості ІL-1 і TNF-α встановлено у пацієнтів зі зниженим ІМТ.

Під час аналізу рівня альбуміну всіх пацієнтів було розподілено на 2 групи: з рівнем альбуміну крові менше та більше ніж 40 г/л. У кожній групі аналізували рівні ІL-1 і TNF-α. Достовірної різниці між рівнями TNF-α виявлено не було: 86±9 і 85±9 пкг/мл (р=0,9), при цьому рівні ІL-1 достовірно відрізнялися: 57±4 проти 116±10 пкг/мл (р<0,001). Ці дані підтверджено за допомогою кореляційного аналізу. Виявлено статистично достовірну помірну негативну кореляційну залежність (r=-0,6; p<0,001) між рівнем ІL-1 і альбуміну крові у хворих, які перебувають на програмному гемодіалізі (рис. 3).

Для виявлення зв’язку між порушенням апетиту (основного показника СГО) і рівнем прозапальних маркерів досліджуваних пацієнтів було розподілено на три групи: 1-ша – із задовільним апетитом, 2-га – з відсутністю апетиту і наявністю анорексії, 3-тя – з періодичним виникненням нудоти і блювання під час споживання їжі.

Аналіз результатів дослідження рівня TNF-α у пацієнтів трьох груп (рис. 4) показав достовірне збільшення концентрації TNF-α у 2-й і 3-й групах порівняно з пацієнтами, які мали задовільний апетит (92,8±7,0 і 87,9±16,1 проти 51,3±7,0 пкг/мл, р<0,001). Різниці щодо рівня ІL-1 між групами пацієнтів із задовільним апетитом (91,2±13,5 пкг/мл), анорексією (82,4±8,0 пкг/мл) та за наявності нудоти і блювання (82,0±16,7 пкг/мл) не виявлено.

Аналіз рівня монокінів під час розподілу хворих на чотири підгрупи за ІК, який становив 3, 4, 5 і 6 відповідно, не виявив достовірної різниці між рівнем прозапальних цитокінів: 76,6±7,5; 85,2±15,7; 94,5±15,3 і 113,1±33,8 пкг/мл для ІL-1 (р>0,05) і 83,9±10,7; 74,3±10,8; 96,9±12,6 і 85,1±26,5 пкг/мл – для TNF-α (р>0,05). Однак встановлено тенденцію до підвищення рівнів ІL-1 і TNF-α зі зростанням ІК (рис. 5).

Висновки

1. Дослідження продемонстрували достовірне підвищення (р<0,001) рівнів ІL-1 і TNF-α у сироватці крові усіх пацієнтів із ХХН VД стадії порівняно зі здоровими донорами.

2. Найвираженіше підвищення рівнів ІL-1 і TNF-α (р<0,05) визначено в сироватці крові пацієнтів зі зниженим ІМТ.

3. Виявлено помірну негативну кореляційну залежність між рівнями ІL-1 і альбуміну у хворих, які перебувають на гемодіалізі.

4. За наявності порушень апетиту виявлено достовірно підвищений (р<0,001) рівень TNF-α у сироватці крові хворих, які перебувають на гемодіалізі. Рівень ІL-1 практично не залежав від порушень апетиту.

5. Відмічено тенденцію до підвищення рівня прозапальних монокінів у пацієнтів, які перебувають на гемодіалізі, зі зростанням ІК.

Література
1. Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н., Черешнев В.А. и др. Хроническое системное воспаление как типовой патологический процесс // Цитокины и воспаление. – 2008. – № 7 (4). – С. 3–10.
2. Sarnak M.J. Mortality caused by sepsis in patients with end-stage renal disease compared with the general population / M.J. Sarnak, B.L. Jaber // Kidney Int. – 2009. – Vol. 58. – P. 1758–1766.
3. Schindler R. Effect of the hemodialysis membrane on the inflammatory reaction in vivo / R. Schindler, O. Boenisch, C. Fischer, U. Frei // Clin. Nephrol. – 2007. – Vol. 53. – Р. 452.
4. Memoli B. Changes of serum albumin and C-reactive protein are related to changes of interleukin-6 release by peripheral blood mononuclear cells in hemodialysis patients treated with different membranes / B. Memoli, R. Minutolo, V. Bisesti [et al.] // Am. J. Kidney Dis. – 2002. – Vol. 39. – P. 266–275.
5. Ayus J.C. Silent infection in clotted hemodialysis access grafts / J.C. Ayus, D. Sheikh-Hamad // J. Am. Soc. Nephrol. – 2008. – Vol. 9. – P. 1314–1319.
6. Cappelli G. Is biofilm a cause of silent chronic inflammation in haemodialysis patients? A fascinating working hypothesis / G. Cappelli, C. Tetta, B. Canaud // Nephrol. Dial. Transplant. – 2007. – Vol. 20. – P. 266–275.
7. Lopez-Gomez J.M. Presence of a failed kidney transplant in patients who are on hemodialysis is associated with chronic inflammatory state and erythropoietin resistance / J.M. Lopez-Gomez, I. Perez-Flores, R. Jofre [et al.] // J. Am. Soc. Nephrol. – 2009. – Vol. 15. – P. 2494–2499.