Кишечный эндотоксин как вероятный индуктор системного воспалительного ответа при ВИЧ-инфекции


Проведена оценка эндотоксинемии и антиэндотоксинового гуморального иммунного ответа у 138 больных ВИЧ-инфекцией. Установлены повышенный уровень эндотоксина и отклонения от «нормы» концентраций антител к гликолипиду и липополисахариду E.Coli O14 в крови большинства ВИЧ-инфицированных пациентов. Наряду с показателями, характеризующими «хроническую эндотоксиновую агрессию», у части больных выявлены лабораторные маркеры синдрома системного воспалительного ответа (провоспалительные интерлейкины 1β, высокий уровень антител к гликолипиду).

Intestinal endotoxin as probable inductor of systemic inflammatory response syndrome in HIV-infecion

Endotoxinemia and antiendotoxin humoral immune response in 138 patients with HIV infection was evaluated. Elevated levels of endotoxin are set and the deviations from «normal» concentrations of antibodies to glycolipids and lipopolysaccharide E. Coli O14 in the blood of most HIV-infected patients. Along with the indicators of the «chronic endotoxic aggression,» a subset of patients identified laboratory markers of systemic inflammatory response syndrome (proinflammatory interleukins 1β, high levels of antibodies to glycolipids).

Бактериальные липополисахариды (ЛПС), или кишечный эндотоксин, играют важную роль в регуляции активности иммунитета и инициации воспаления [1, 2]. Это свойство связано со способностью гликопида (ГЛП) Re-хемотипа, входящего в состав молекулы всех ЛПС, взаимодействовать с рецепторами врожденного иммунитета (TLR4) и определять уровень активности адаптивной иммунной системы [3]. Гиперактивация иммунитета избытком ЭТ в общем кровотоке может быть одной из причин развития воспаления (в т.ч. аутоиммунного и аллергического характера) [1-3]. Этот феномен, формируемый, в частности, микробной транслокацией, отнесен к числу основных факторов, способствующих формированию и прогрессированию иммунодефицита при ВИЧ-инфекции [4-6]. Транслокация микроорганизмов и микробных компонентов может возникать в результате прямого и цитокин-опосредованного повреждения эпителия кишки вирусом иммунодефицита с последующим повышением проницаемости кишечной стенки, а также за счет изменений состава пристеночной и полостной кишечной микрофлоры [7, 8]. Более того, установлено, что наиболее ранимым уже в острой фазе заболевания является именно «кишечный пул» Т-лимфоцитов (CD4+) [8]. Он, как показали наблюдения, полностью не восстанавливается даже при использовании высокоактивной антиретровирусной терапии [9, 10].

Учитывая высокую биологическую активность ЭТ, представляется вполне вероятным участие в этом процессе самого ЭТ, а вернее, его избытка, т.е. эндотоксиновой агрессии кишечного происхождения (ЭА), которая квалифицируется как «предболезнь» или универсальный фактор патогенеза заболеваний человека и животных [1, 11]. Кишечный ЛПС является своеобразным экзогормоном, который при концентрации от 0,1 до 1,0 EU/ml сыворотки выполняет адаптивную функцию, тогда как более высокий его уровень способствует развитию различных воспалительных реакций [12-15].

Пациенты и методы


 В исследование включено 138 пациентов с ВИЧ-инфекцией (таблица 1). В качестве нормативных (физиологических) показателей нами использованы данные Г.Г. Энукидзе и соавт. [14], полученные при обследовании группы 30 здоровых волонтеров.

Таблица 1.

Характеристика пациентов исследуемой группы

Оцениваемые показатели


Показатели

Пол: мужчины

Женщины

73 чел. (52,9%)

65 чел. (47,1%)

Возраст, средний возраст ± SD

33,34 ± 8,05

CD4-лимфоциты, средний показатель кл/мкл ± SD

205,3 ± 229,3

Стадия ВИЧ-инфекции (по В.И. Покровскому, 2001)

3 стадия

4а стадия

4б стадия

4в, 5 стадии

 

44 (31,8%)

44 (31,8%)

47 (34,2%)

3 (2,2%)

Вирусная нагрузка, средний log копий/мл ± SD

3,84 ± 2,0

Оппортунистические заболевания:

  • волосистая лейкоплакия языка
  • кандидоз желудочно-кишечного тракта
  • туберкулез

9 (6,5%)

38 (27,5%)

12 (8,7%)

Сопутствующие заболевания:

  • хронические вирусные гепатиты
  • урогенитальные инфекции

63 (45,7%)

11 (8%)

Употребление психоактивных веществ:

  • алкоголь
  • героин

26 (18,8%)

12 (8,7%)

Комбинированную антиретровирусную терапию (АРТ) получали 33 пациента (24%). Средняя продолжительность приема АРТ в исследуемой группе (M±SD) составила 6,8±4,5 месяца.

Концентрация ЭТ в сыворотке крови определялась в EU/ml с помощью ЛАЛ-теста (E-toxate, Sigma) в адаптированной к клиническим условиям модификации [1]. Для оценки показателей гуморального звена антиэндотоксинового иммунитета (АЭИ) использовался иммуноферментный метод определения концентрации антител (АТ) к наиболее общим антигенным детерминантам молекулы ЛПС — ГЛП и ЛПС E.Coli O14 (ОАЭ) (ЗАО «КДО»), концентрации интерлейкина 1β (ИЛ-1β) — ИФА («Вектор-бест»).

Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием программы Portable Statistica 8. Нормальность распределения количественного признака в вариационном ряду оценивалась с помощью критерия Шапиро — Уилка. При сравнении двух групп использовали критерий Краскела — Уоллиса с последующим попарным сопоставлением при помощи теста Манна — Уитни. Для оценки связи между признаками применялся коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Уровень статистической значимости р считали равным 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

ЭТ присутствовал в образцах сыворотки всех пациентов исследуемой группы, причем у большинства из них (68,8%) его показатели превышали уровни здоровых людей (рис. 1). При этом среднегрупповые цифры концентрации ЛПС (M±SD) составили 2,85±2,42 EU/мл и значимо (p<0,0001) превышали показатели контроля (0,19±0,16 EU/мл [14]).

Рисунок 1.

Кишечный эндотоксин как вероятный индуктор системного воспалительного ответа при ВИЧ-инфекции

Выявлена достоверная обратная корреляция (r=- 0,27, p=0,0013) концентрации ЛПС с содержанием АТ к ГЛП. Концентрации АТ к ГЛП (M±SD) в группах больных с нормальным и повышенным (>1 EU/мл) содержанием ЛПС статистически значимо различались: 245,3±150,16 и 168,4±120,53 соответственно (р=0,039).

Выбранные нами показатели АЭИ в физиологических условиях достаточно стабильны с колебаниями концентрации АТ к ГЛП в интервале от 190 до 200 у.е.о.п. и АТ к ОАЭ от 380 до 400 у.е.о.п. [14]. Среднегрупповые показатели антиэндотоксинового иммунитета в исследуемой группе (M±SD: 192,36 ± 150,16 для АТ к ГЛП и 251,94±175,04 для АТ к ОАЭ) не отличались от контроля (М±SD: 192,62±6,03 и 390,67±6,17 соответственно). Тем не менее у большинства ВИЧ-инфицированных АТ к ГЛП и ОАЭ были ниже установленной «физиологической нормы» (у 63 и у 81,2% соответственно) (рис. 2 и 3). Лишь у 2,9% и у 1,4% больных концентрации АТ к ГЛП и ОАЭ находились в рамках физиологических границ.

Рисунок 2. 

Кишечный эндотоксин как вероятный индуктор системного воспалительного ответа при ВИЧ-инфекции Рисунок 3.

Кишечный эндотоксин как вероятный индуктор системного воспалительного ответа при ВИЧ-инфекции Особый интерес представляет факт обнаружения у ряда пациентов довольно высокой концентрации антиэндотоксиновых АТ. Так, показатели АТ к ГЛП выше физиологических выявлены у 34%, к ОАЭ — у 17,4% пациентов. На наш взгляд, данный феномен может являться результатом неспецифической активации иммунной системы ЛПС, а сами высокие показатели АТ к ГЛП — маркером начинающегося или вялотекущего синдрома системного воспалительного ответа (ССВО), мощным индуктором которого является ЛПС [2]. Выявлена положительная корреляция концентрации ЭТ с ИЛ- (r=0,27; p=0,010) и статистически значимая разница показателей интерлейкина крови в группах пациентов с нормальным и повышенным содержанием ЛПС (M±SD 30,67±20,77 и 71,31±98,4 соответственно, p=0,011) (рис. 4).

Рисунок 4. Корреляция сывороточной концентрации ЛПС с уровнем ИЛ-1β

Кишечный эндотоксин как вероятный индуктор системного воспалительного ответа при ВИЧ-инфекции

Как известно, ЭТ является универсальной пирогенной субстанцией [1]. В обследованной нами группе пациентов показатели температуры тела на момент обследования больного прямо коррелировали с концентрацией ЛПС сыворотки крови (r=0,42, p=0,0001 (рис.5). Более того, отмечена статистически значимая разница температуры тела больных с нормальным и повышенным содержанием ЛПС (M±SD 36,7±0,36 и 37,06±0,65 соответственно, p=0,0051).

Рисунок 5. Корреляция показателей ЛПС с температурой тела

Кишечный эндотоксин как вероятный индуктор системного воспалительного ответа при ВИЧ-инфекции

В научной литературе имеются данные о влиянии психоактивных веществ (ПАВ) на показатели эндотоксинемии [16]. В связи с этим мы оценили концентрации ЭТ и АТ к нему в трех группах больных: употребляющих алкоголь, употребляющих героин и не употребляющих в данный момент ПАВ. Статистически значимой разницы ни по одному из изучаемых нами показателей выявлено не было, что, по-видимому, свидетельствует о том, что употребление ПАВ впрямую не влияет на концентрацию ЛПС и активность АЭИ.

Оценивая возможную связь оппортунистических инфекций с изменениями в системе «эндотоксин-антиэндотоксиновая защита» нами проанализированы показатели пациентов с признаками вторичных заболеваний. В сравниваемые группы включались только больные с уровнем CD4+-клеток менее 300 в 1 мкл, не получающие антиретровирусной терапии. Достоверной корреляции показателей концентрации ЛПС и активности АЭИ с наличием какого-либо оппортунистического заболевания мы не выявили. Данный факт, на наш взгляд, может свидетельствовать об универсальности феномена ЭА в популяции ВИЧ-инфицированных пациентов.

Таким образом, проведенное исследование позволило выявить повышенный уровень ЭТ и отклонения от «нормы» показателей АЭИ в крови большинства ВИЧ-инфицированных пациентов. Кишечник, вне всякого сомнения, — самый емкий резервуар грамотрицательной бактериальной флоры в организме, что, наряду с доказанным ранее фактом ВИЧ-индуцированного повреждения кишечного барьера [6-8], позволяет говорить о том, что регистрируемая в данном случае эндотоксинемия — «кишечного» происхождения. Отсутствие связи феномена гиперэндотоксинемии с наличием внекишечных очагов бактериальной природы у наблюдаемых больных отчасти подтверждает сделанное предположение. Для большинства ВИЧ-инфицированных пациентов характерны очень высокие концентрации ЭТ и значительное снижение показателей АЭИ, что позволяет констатировать наличие у них хронической ЭА, предполагающей одновременное формирование «эндотоксиновой толерантности». Преодоление эндотоксиновой толерантности дополнительной порцией кишечного ЭТ приводит к гиперактивному режиму работы иммунной системы, т.е. развитию ССВО, маркером которого, помимо провоспалительного интерлейкина 1β, является концентрация АТ к ГЛП [17]. Спектр проведенных исследований не позволяет нам пока однозначно определять причинно-следственную связь или последовательность появления этих изменений. Принципиально важно другое: циркуляция в кровотоке повышенных концентраций эндотоксина действительно сопровождается развитием системного воспалительного ответа, реализуемого, как известно, компонентами врожденного иммунитета. Этот феномен гиперактивации иммунной системы с последующим ее истощением рассматривается сегодня многими исследователями как один из ключевых в патогенезе иммунодефицита при ВИЧ-инфекции [4, 5, 9]. Классической иллюстрацией, подтверждающей эту точку зрения, можно считать, в частности, многочисленные наблюдения о сравнительно благополучном течении инфекции вируса иммунодефицита обезьян у низших приматов — дымчатых мангобеев, у которых очень высокая «вирусная нагрузка» при отсутствии признаков повышенной активности иммунной системы не приводит к значимому прогрессированию иммунодефицита в течение многих лет наблюдения [18]. В то же время хроническая стимуляция иммунной системы в эксперименте на мышах способствует развитию оппортунистических заболеваний даже в отсутствие вирусной инфекции [19].

Все это в конечном итоге позволяет рассматривать перспективы расширения спектра медикаментозных средств в лечении ВИЧ-инфекции именно в этом направлении.

Выводы

1. Эндотоксиновая агрессия является наиболее вероятным индуктором синдрома системного воспалительного ответа у больных ВИЧ-инфекцией; она характерна для большинства больных ВИЧ-инфекцией независимо от наличия оппортунистических инфекций и употребления ПАВ.

2. Гиперактивация иммунной системы может быть следствием чередования острой (подострой) и хронической эндотоксиновой агрессии (эндотоксиновой толерантности), о чем свидетельствует весьма широкий интервал колебаний концентрации бактериальных липополисахаридов и активности антиэндотоксинового иммунитета, их обратная связь.

 

Г.Р. Хасанова, О.И. Биккинина, В.А. Анохин, C.В. Халиуллина, М.Ю. Яковлев

Казанский государственный медицинский университет

Республиканский центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями МЗ РТ, г.Казань

 Российский государственный медицинский университет, г. Москва

Хасанова Гульшат Рашатовна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры детских инфекций

 

Литература:

1. Яковлев М.Ю. Системная эндотоксинемия в физиологии и патологии человека (автореф. докт. дис.). — М., 1993. — 57 с.

2. Яковлев М.Ю. Кишечный липополисахарид: системная эндотоксинемия — эндотоксиновая агрессия — SIR-синдром и полиорганная недостаточность как звенья одной цепи. — Бюлл. ВНЦ РАМН 2005; 6: 91-96.

3. Medzhitov R., Janeway C.A. Innate immunity: impact on the adaptive immune response. Curr. Opin. Immunol 1997; 9: 4-9.

4. Hazenberg T., Otto S.A., van Benthem B.H. et al. Persistent immune activation in HIV-1 infection is associated with progession to AIDS. AIDS 2003; 17: 1881-1888.

5. Deeks S.G., Kithen C.M., Liu L. et al. Immune activation see point during early HIV infection predicts subsequent CD4+ T-cell changes independent of viral load. Blood 2004; 104: 942-947.

6. Brenchley J.M., Price D.A., Schacker T.W. et al. Microbial translocation is a cause of systmeic immune activation in chronic HIV infection. Nat Med 2006; 12: 1365-1371.

7. Paiardini M., Frank I., Pandrea I. et al. Mucosal immune disfunction in AIDS pathogenesis. AIDS Rev 2008; 10: 36-46.

8. Gori A., Tincati C., Rizzardini G. et al. Early impairment of gut function and gut flora suporting a role for alteration of gastrointestinal mucosa in human immunodeficiency virus pathogenesis. J Clin Microbiol 2008; 46: 757-758.

9. Marchetti G., Bellistri G.M. et al. Microbil translocation is associated with sustained failure in CD4+T-cell reconstitution in HIV-infected patients on long-term highly active antiretroviral therapy. AIDS 2008; 22: 2035-2038.

10. Mehandru S., Poles M.S.,Tenner-Racz K. et al. Lack of mucosal immune reconstitution during prolonged treatment of acute and early HIV-1 infection. PloS Med 2006; 3: e484.

11. Яковлев М.Ю. Эндотоксиновая агрессия как предболезнь или универсальный фактор патогенеза заболеваний человека и животных. Успехи современной биологии 2003; 6: 581-588.

12. Вышегуров Я.Х., Закирова Д.З., Расческов А.Ю., Яковлев М.Ю. Кишечный эндотоксин как облигатный фактор патогенеза иридоциклитов и эндофтальмитов неясной этиологии. — М., Московские учебники, 2006. — 133 с.

13. Окороков П.Л., Аниховская И.А., Волков И.Э., Яковлев М.Ю. Кишечный эндотоксин в индукции сахарного диабета первого типа. Физиология человека 2011; 2: 138-141.

14. Энукидзе Г.Г., Аниховская И.А., Марачев А.А., Яковлев М.Ю. Антиэндотоксиновое направление в лечении хронического воспаления и женского бесплодия. — М.: Московские учебники, 2007. — 80 с.

15. Мешков М.В., Гатауллин Ю.К., Иванов В.Б., Яковлев М.Ю. Эндотоксиновая агрессия как причина послеоперационных осложнений (новые перспективы профилактики). — М.: Московские учебники, 2007. — 144 с.

16. Ancuta P., Kamat A., Kunstman K.J. et al. Microbial translocation is associated with increased monocyte activation and dementia in AIDS Patients. PLoS One. 2008 Jun 25; 3 (6): e2516.

17. Кишечный эндотоксин и воспаление. Дерматовенерология. — Национальное руководство. — М.: ГЭОТАР, 2011. — С. 99-110.

18. Silvestri G., Sodora D.L., Koup R.A. et al. Nonpathogenic SIV infection of sooty mangabeys is characterised by limited bystander immunopathology despite chronic high-level viremia. Immunity 2003; 18: 441-452.

19. Tesselaar K., Arens R., van Schijndel G.M. et al. Lethal T cell immunodeficiency induced by chronic costimulation via CD27-CD70 interactions. Nat Immunol 2003; 4: 49-54.