Хемокины при сахарном диабете 1-го типа у человека (обзор литературы и собственные данные)

24 вересня 2008
4881
Спеціальності :
Резюме

В обзоре представлены данные
литературы и результаты собственных
исследований, касающихся роли различных видов
хемокинов — одного из субклассов цитокинов,
обладающих свойством контролировать хемотаксис
различных видов лейкоцитов, в патогенезе
сахарного диабета 1-го типа (СД1Т) у человека.
Показано существенное значение хемокинов в
механизме развития СД1Т, особенно на его ранней
стадии, посредством регуляции миграции и
активации антигензависимых клеток из крови в
очаг аутоиммунного процесса — островки
Лангерганса поджелудочной железы, где эти клетки
продуцируют спектр провоспалительных цитокинов
(интерлейкин (ИЛ)-1, -2, -12, -18, фактор некроза опухоли
(ФНО)-a, интерферон (ИФН)-g и др.), приводящих к
апоптозу и некрозу b-клеток. Значительный подъем
уровня ряда хемокинов в периферической крови
наблюдается также и в более отдаленные сроки
заболевания СД1Т при развитии осложнений,
особенно макро- и микроангиопатий. Впервые
приводятся собственные обобщенные данные об
участии в этих процессах ИЛ-16 —
провоспалительного цитокина, одновременно
обладающего свойством мощного хемоаттрактанта.
Полученные данные дают основание считать, что в
результате дальнейшего изучения хемокинов и их
рецепторов возможно создание новых эффективных
целенаправленных методов профилактики и лечения
СД1Т и его осложнений.

К хемокинам относят большой субкласс цитокинов — растворимых низкомолекулярных гормоноподобных иммуномодуляторов, обладающих свойствами хемоаттрактантов, то есть цитокинов, которые контролируют миграцию различных видов лейкоцитов, имеющих к ним рецепторы, из кровяного русла в ткани, очаги воспаления, аутоиммунного процесса и опухоли. К хемокинам относят около 50 соединений. Согласно существующей номенклатуре, основанной по расположению остаточного N- терминального цистеина (С) в их молекуле, хемокины делят на четыре семейства: С, СС (b-хемокины), СХС и СХ3С (a-хемокины) (Baggiolini M. et al., 1997; Campbell J.J. et al., 1998; Bradley L.M. et al., 1999; Atkinson M.A., Wilson S.B., 2002; Зак К.П., Попова В.В., 2006) (рис. 1).

Семейство наиболее изученных цитокинов

Рис. 1. Семейство наиболее изученных цитокинов

Большинство хемокинов проявляют хемотаксические свойства, некоторые их них способны также активировать мигрирующие клетки, а часть сочетает обе эти функции. Главными источниками продукции хемокинов являются макрофаги, лимфоциты, фибробласты, эндотелиальные и эпидермальные клетки. Хемокины высвобождаются в очаге воспаления, связываясь на поверхности эндотелия с сульфатными группами присутствующего на нем гепарина. Стимуляторами их образования могут быть продукты бактерий, вирусов, агенты, возникающие при воспалении, деструкции клеток и т.п. (Baggiolini M. et al., 1997).

Механизм миграции различных видов лейкоцитов из циркуляции в различные органы и ткани, очаги воспаления и аутоиммунного процесса, в том числе и в островки Лангерганса (ОЛ) поджелудочной железы, — процесс очень сложный и многоступенчатый. В нем, кроме хемокинов и рецепторов к ним, участвуют много других биологически активных соединений, в частности молекулы межклеточного прилипания, которые могут принадлежать к семейству иммуноглобулинов: ICAM (Intercellular adhesion molecule)-1 (CD54), ICAM-2 (CD102), VCAM (Vascular cell adhesion molecule)-1 (CD106) и др., которые присутствуют на поверхности эндотелия венул, интегринам (LFA (Lymphocyte Functional Associated Antigen)-1, VLA (Very Late Antigen)-1–6; CR-3 (рецептор С3 компоненты комплемента) и др., находящиеся на поверхности лейкоцитов), а также селектинам (E, P, L). Процесс миграции схематически включает: 1) вращение лейкоцита; 2) быструю активацию интегринов на лейкоците; 3) адгезию лейкоцитов к лиганду сосудистой стенки посредством интегринов и селектинов. В миграции лейкоцитов различают две стадии: 1) адгезию циркулирующих клеток к сосудистому эндотелию; 2) диапедез лейкоцитов через эндотелий между эпителиальными клетками или сквозь них с последующим их перемещением в очаги инфекции или аутоиммунного процесса, привлекаемые хемотаксическими стимулами. Миграция различных видов лейкоцитов из периферической крови (ПК), их адгезивность и рекрутация (накопление) в различных компартментах организма неодинакова. Она зависит как от особенностей сосудистой стенки, так и вида лейкоцитов. Нейтрофильные гранулоциты, как правило, перемещаются только в одном направлении, являясь «конечными клетками». Моноциты же затем превращаются в макрофаги и мигрируют в лимфоидные органы, часть из которых становится антиген-презентирующими клетками (Campbell J.J. et al., 1998; Bradley L.M. et al., 1999; Зак К.П. и соавт., 2002; Ukkonen M. et al., 2007).

Лимфоцитарный хоминг также является многоступенчатым. Путь их миграции частично определяется уровнем активации: покоящиеся или еще не встречавшие антиген лимфоциты (непримированные) имеют тенденцию мигрировать в лимфоидные ткани с последующей рециркуляцией, тогда как активированные лимфоциты направляются в очаги воспаления или аутоиммунного процесса. Ряд субпопуляций лимфоцитов являются долгоживущими клетками, постоянно рециркулируя по всему организму человека в течение многих лет (Campbell J.J. et al., 1998; Bradley L.M. et al., 1999; Delves P.J., Roitt I.M., 2000).

Хемокины наряду с ключевой ролью в процессах миграции различных видов лейкоцитов в организме принимают также участие в регуляции гемопоэза, кислородной недостаточности, ангиогенеза, реконструкции сосудов, сильно поврежденных при сахарном диабете (СД), обладают защитным действием против инфекций (Frangogiannis N.G., 2007; Gallagher K.A. et al., 2007; Gieryng A., Bogunia- Kubik K., 2007; Heinzel K. et al., 2007; Mehrad B. et al., 2007). В последние годы также установлено, что хемокины и их рецепторы принимают активное участие в возникновении ряда злокачественных новообразований и их метастазировании, что открывает новые возможности в создании целенаправленного вида терапии онкологических заболеваний (Hojo S. et al., 2007; Kara I.O. et al., 2007; Nomura S. et al., 2007; Ruffini P.A. et al., 2007; Struyf S., van Damme J., 2007). Особенно важную роль играют хемокины в патогенезе различных видов воспаления, в том числе хронического системного субклинического (low-grade) , к которому в последнее время причисляют атеросклероз, а также ряда других заболеваний аутоиммунной природы, в антивирусной защите (Silvestri M. et al. 2006; Chow F.Y. et al., 2007; Devouassoux G. et al., 2007; Kuwano Y. et al., 2007; Millward J.M. et al., 2007; Nishioka Y. et al., 2007).

Ряд ученых выявили значительную роль хемокинов в патогенезе инсулиновой резистентности, метаболического синдрома (МС), СД 2-го типа (СД2Т) и тесно связанных с этой патологией таких тяжелых заболеваний, как атеросклероз, артериальная гипертензия, сердечно-сосудистая недостаточность и др. Установлено, что между уровнем ряда цитокинов в ПК и инсулиновой резистентностью, выраженностью МС, риском развития атеросклероза и кардиоваскулярных заболеваний, СД2Т имеется прямая зависимость (Aukrust P. et al., 2007; Braunersreuther V. et al., 2007; Coll B. et al., 2007; Kraaijeveld A.O. et al., 2007; Murdolo G. et al., 2007).

В то же время информация о роли различных видов хемокинов при СД1Т у человека довольно небольшая и фрагментарная. Этот вопрос начали детально изучать (Atkinson M.А., Wilson S.B., 2002). Полученные данные свидетельствуют о большом значении этих биологически активных соединений в начальных механизмах развития СД1Т, которые до недавнего времени были пробелом в понимании патогенеза этого заболевания у человека. Теперь становится ясным, что на самых ранних этапах образования инсулитов благодаря хемокинам происходит целенаправленная миграция из циркуляции в ОЛ антигензависимых лейкоцитов (моноцитов, Th1 CD4+-клеток, CD8+-клеток и, возможно, EK-клеток), которые затем локально секретируют целый спектр провоспалительных цитокинов (интерлейкин (ИЛ)-1b, -2, -12, -18, фактор некроза опухоли (ФНО)-a, интерферон (ИФН)-g и др.), а также цитотоксические ферменты (перфорин и гранзим В), вызывающих апоптоз и некроз b-клеток (Зак К.П. и соавт., 2002; Зак К.П., Попова В.В., 2006). Показано также участие хемокинов в возникновении таких тяжелых осложнений, как микро- и макроангиопатии в более отдаленные сроки лечения СД1Т.

В работах, посвященных выяснению роли хемокинов и их рецепторов у больных СД1Т, наиболее часто исследовали следующие их виды: CCL2/MCP-1, CCL4/MIP-1, CCL5/RANTES, CXCL-8/ИЛ-8, CXCL10/IP-10. Рассмотрим их биологические свойства и значение при СД1Т более подробно.

CCL2/MCP-1 (Monocyte Chemoattrcactant Protein-1/ Моноцитарный хемоаттрактантный протеин-1). MCP-1 — один из наиболее изученных низкомолекулярных хемокинов, принадлежит к b-семейству СС-хемокинов, которое включает несколько видов: MCP-1, -2, -3, -4, -5. При СД1Т в основном изучался MCP-1 (эндотоксин).

MCP-1 проявляет наиболее сильную хемотаксическую активность по отношению к моноцитам и Т-лимфоцитам. Является промотором миграции циркулирующих лимфоцитов из ПК в ткани и очаги воспаления, одновременно влияя на их активацию и прилипание к сосудистой стенке. MCP-1 стимулирует моноциты к продукции провоспалительных цитокинов и образование аниона перекиси водорода (Chazov E.I. et al., 2007; Ukkonen M. et al., 2007). MCP-1 способствует окислению липопротеинов низкой плотности в моноцитах, эндотелиальных и васкулярных клетках гладких мышц человека, в том числе и у больных СД1Т (Carr M.W. et al., 1994; Rollins B.J., 1996; Takahara N. et al., 1997). MCP-1 играет большую роль при различных видах воспаления, имеет прогностическое значение при сепсисе (Bozza F.A. et al., 2007). Недавно опубликованы данные о том, что MCP-1 принимает активное участие в механизмах развития инсулиновой резистентности, ожирении, МС, СД2Т, атеросклероза, сердечно-сосудистой недостаточности, предшествует их возникновению (Mazurek T. et al., 2004; Aukrust P. et al., 2007; Braunersreuther V. et al., 2007; Coll B. et al., 2007; Ito A. et al., 2007; Kraaijeveld A.O. et al., 2007; Murdolo G. et al., 2007). Выявлено также участие MCP-1 в развитии злокачественных опухолей и их метастазировании (Struyf S., van Damme J., 2007).

Ряд работ посвящен изучению роли MCP-1 и при СД1Т. Показано, что для больных СД1Т характерно повышение уровня MCP-1 в ПК по сравнению со здоровыми людьми (Takahara N. et al., 1997; Morii T. et al., 2003). Особенно большое значение придается роли MCP-1 в патогенезе диабетической нефропатии. Как известно, лейкоцитарный инфильтрат в пораженных гломеруло-тубулярных интерстициальных участках почек диабетиков почти полностью состоит из макрофагов. В то же время установлено, что тубулярные и мезенхимальные клетки почек секретируют в больших количествах MCP-1, являющийся главным триггером, направляющим поток моноцитов/макрофагов и их адгезию в этот орган, которые затем выделяют комплекс провоспалительных цитокинов, вызывающих в конечном счете склероз гломерул и фиброз интерстициальной ткани (Campbell J.J. et al., 1998; Chow F.Y. et al., 2007; Prasad P. et al., 2007; Stasikowska O., Wagrowska-Danilewicz M., 2007; Zhang Z. et al., 2007). Выявлено, что у больных с диабетической нефропатией имеется хорошая корреляция между повышением уровня MCP-1 в ПК и моче и выраженностью альбуминурии, степенью повреждения почек, а также длительностью заболевания (Banda N. et al., 2000; Chiarelli F. et al., 2002; Morii T. et al., 2003; Chow F.Y. et al., 2007). При этом блокада рецептора к MCP-1 (CCR2) улучшает течение гломерулонефроза (Kanamori H. et al., 2007). Имеются также сообщения о повышенном уровне MCP-1 в ПК и стекловидном теле при диабетической ретинопатии (Hernandez C. et al., 2005; Hayasaka S. et al., 2006).

Таким образом, есть все основания считать, что хемокин MCP-1 играет ключевую роль при СД1Т, особенно в развитии таких тяжелых осложнений, как диабетические ретинопатия и нефропатия.

CCL4/MIP-1 (Macrophage Inflammatory Protein-1/ Макрофагальный воспалительный протеин-1). Низкомолекулярный протеин, принадлежащий к b-семейству СС-хемокинов. Существуют три изоформы MIP-1: a, b, g, биологические свойства которых подобны. Продуцируется стимулированными макрофагами, Th1 и Th2 CD4+-клетками и др. MIP-1b наряду со свойством хемоаттрактанта (преимущественно для CD8+-клеток) индуцирует прилипание циркулирующих лимфоцитов человека к эндотелию. Ингибитор стволовых кроветворных клеток (Campbell J.J. et al., 1998; Bradley L.M. et al., 1999; Ghosh T.K. et al., 2006; Stasikowska O., Wagrowska-Danilewicz M., 2007). Cуществуют данные о повышении уровня MIP-1a у лиц с заболеваниями коронарных артерий (Ardigo D. et al., 2005) и MIP-1b при раке молочной железы (Chavey C. et al., 2007). Значительное повышение концентрации MIP-1a в ПК описано при СД2Т (Mueller S. et al., 2002).

Имеющаяся литература о роли MIP-1 при СД1Т у человека очень ограничена. По данным C. Pfleger и соавторов (2006), у больных с начальной формой СД1Т наблюдается повышение концентрации MIP-1b в ПК, которое отрицательно коррелирует с уровнем С-пептида. Описано также значительное повышение содержания MIP-1a и MIP-1b в ПК больных с диабетическим гломерулонефритом (Stasikowska O., Wagrowska- Danilewicz M., 2007). Однако по данным Hedman M. и соавторов (2007) из клиники профессора Ludvigson (Швеция) у детей, больных СД1Т, содержание MIP-1a и MIP-1b снижено, но резко повышается при их лечении вакциной к GADA [glutamic acid decarboxylase antibodies] (Diamed).

CCL5/RANTES (Regulated on Activation Normal T-cell Expressed and Secreted/Регулятор активности нормальной экспрессии и секреции Т-клеток). Низкомолекулярный протеин (молекулярная масса у человека колеблется между 7,8 и 8,7 кДа). Принадлежит к b-семейству СС-хемокинов. Регулирует активность и секрецию Т-лимфоцитов. Хемоаттрактант, селективен по отношению к субпопуляциям CD4+/CD45RO+-T-лимфоцитов, а также моноцитов и эозинофильных гранулоцитов. RANTES — неотъемлемый модулятор многих иммунологических, аллергических и воспалительных реакций, участвует в миграции и накоплении лимфоцитов, моноцитов и эозинофильных гранулоцитов в воспалительных и патологически поврежденных участках тканей и органов, является медиатором ангиогенеза (Campbell J.J. et al., 1998; Bradley L.M. et al., 1999; Beyan H. et al., 2007; Mehrad B. et al., 2007). Описаны значительные изменения уровня RANTES в ПК при аутоиммунных заболеваниях у человека — астме, субклиническом хроническом воспалении, очаговой алопеции, опухолях, а также при СПИДе (Ardigo D. еt al., 2005; Nomura S. et al., 2007).

Имеются также работы, касающиеся изучения роли RANTES при СД1Т. Так, значительное повышение уровня RANTES выявлено у 256 больных с впервые вывленным СД1Т. Причем это повышение положительно коррелировало с уровнем в ПК гликозилированного гемоглобина (HbA1c) и ИФН-g — провоспалительного цитокина, вызывающего деструкцию b-клеток (Pfleger C. et al., 2006).

Большое значение придается участию RANTES, наряду с другим хемокинам (MCP-1, MIP-1, ИЛ-8), о чем уже упоминалось ранее, в возникновении диабетической нефропатии. На сегодня механизм развития этого осложнения СД схематически представляется следующим. В результате длительной, плохо контролируемой гипергликемии, оксидативного стресса и других, пока неизвестных факторов, происходит нарушение фильтрационной способности почек, возникает микроальбуминурия. Одновременно с этим происходит повышение экспрессии рецепторов хемокинов, а затем и продукция самих хемокинов, в том числе и RANTES, в почечных канальцах и мезенхимальных элементах почек. В результате этого в воспаленные участки почек мигрирует большое количество лейкоцитов, преимущественно моноцитов/макрофагов, которые секретируют спектр провоспалительных цитокинов (ФНО-a, ИФН-g, ИЛ-2 и -12 и др.), вызывающих деструкцию клеток канальцев и окружающих их соединительнотканных элементов, приводя к склерозу гломерул и фиброзу интерстициальной ткани (Chiarelli F. et al., 2002; Chow F.Y. et al., 2007; Prasad P. et al., 2007; Stasikowska O., Wagrowska- Danilewicz M., 2007).

CXCL8/ИЛ-8. ИЛ-8 является одним из активных провоспалительных a-хемокинов семейства СXC, обладающих свойством контролировать перемещение циркулирующих Т-лимфоцитов, нейтрофильных гранулоцитов, эозинофильных гранулоцитов и базофилов из ПК в ткани и очаги воспаления. Первоначальное его название — моноцитарно-происходящий нейтрофильный хемотаксический фактор. ИЛ-8, являясь мощным хемоаттрактантом, одновременно способен индуцировать активность мигрирующих лейкоцитов, их адгезию к сосудистой стенке и диапедез через нее. Образуется макрофагами, эндотелиальными и эпидермальными клетками. Молекула ИЛ-8 состоит из 72 аминокислот и имеет молекулярную массу 8 кДа. К ИЛ-8 на клетках- мишенях имеется рецептор СХСR-1. Он высвобождается в очаге воспаления и экспрессирует на поверхности эндотелия, взаимодействуя с сульфатными группами присутствующего там гепарина (Baggiolini M. et al., 1997; Delves P.J., Roitt I.M., 2000).

Имеются отдельные публикации о повышении уровня ИЛ-8 в крови больных с системными воспалениями, в том числе бронхиальной астмой, первично прогрессирующим рассеянным склерозом, болезнью Бехчета (Lee E.B. et al., 2007; Ukkonen M. et al., 2007). Причем у этих больных имелась хорошая корреляция между повышенным уровнем циркулирующего ИЛ-8 и увеличением количества нейтрофильных гранулоцитов и эозинофильных гранулоцитов в крови и бронхах (Silvestri M. et al., 2006; Devouassoux G. еt al., 2007). Сообщается также, что повышение уровня ИЛ-8 в ПК человека часто предшествует развитию атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний, а также СД2Т, то есть является их биомаркером (Herder C et al., 2006; Aukrust P. et al., 2007; Braunersreuther V. et al., 2007).

Информация о роли ИЛ-8 в патогенезе СД1Т у человека весьма ограничена. Согласно данным ряда авторов (Zozulinska D. et al., 1999; Erbagci A.B. et al., 2001; Lo H.C. et al., 2004), исследовавших этот вопрос, выявлено в сыворотке крови больных СД1Т значительное повышение уровня циркулирующего ИЛ-8 по сравнению со здоровыми людьми. Наиболее высокое содержание ИЛ-8 в крови описано у больных СД1Т с осложнениями, особенно при диабетической нефропатии и пролиферативной форме диабетической ретинопатии (Zozulinska D. et al., 1999; Doganay S. et al., 2002; Hernandez C. et al., 2005; Stasikowska O., Wagrowska- Danilewicz M., 2007). Повышенное содержание ИЛ-8 выявлено также в стекловидном теле больных СД1Т, осложненном пролиферативной формой ретинопатии (Hernandez C. et al., 2005; Hayasaka S. et al., 2006).

Мы (Зак К.П. и соавт., 2007; Попова В.В. и соавт., 2007) определяли уровень циркулирующего ИЛ-8 и титр диабетассоциированных аутоантител (ДААт) (Попова В.В., Зак К.П., 2006) в сыворотке крови 4 групп детей: 1) с впервые выявленным СД1Т, ранее нелеченных инсулином; 2) практически здоровых, но с отягощенной наследственностью (родственники первой линии которых больны СД1Т) и положительных к ДААт (GADA, IA-2A [autoantibodies to islet antigen-2] и IAA [anti-insulin autoantibodies]); 3) практически здоровых нормогликемических с отягощенной наследственностью, но отрицательных к ДААт; 4) практически здоровых нормогликемических без отягощенной наследственности и отрицательных ко всем ДААт (контроль). Проведенные исследования, как видно из рис. 2, показали, что у большинства детей с самой начальной формой СД1Т имеется повышение медианы ИЛ-8 в крови по сравнению с ДААт-негативными детьми. Особенно значительный подъем содержания ИЛ-8 отмечался у практически здоровых детей, но с отягощенной наследственностью и ДААт-положительных. Таким образом, полученные нами результаты, подтвердили работы, в которых показано, что у ряда детей, больных СД1Т, имеется повышение уровня хемокина ИЛ-8 в крови. Вместе с тем они показывают, что повышение содержания ИЛ-8 в ПК наиболее выражено в доклинической стадии развития СД1Т, что наводит на мысль, что данный хемокин принимает активное участие в механизме начального этапа аутоиммунного процесса в ОЛ, то есть клинически еще латентной стадии развития заболевания, направляя антигензависимые лимфоциты, которые секретируют спектр провоспалительных цитокинов, из крови в ОЛ, приводя к гибели b-клеток и, следовательно, он может быть использован как ранний биомаркер для диагностики предиабета (Зак К.П. и соавт., 2002; Зак К.П., Попова В.В., 2006).

Содержание ИЛ-8 в сыворотке крови детей: здоровых, ДААт-отрицательных, ДААт-положительных и с впервые выявленным СД1Т

Рис. 2. Содержание ИЛ-8 в сыворотке крови детей: здоровых, ДААт-отрицательных, ДААт-положительных и с впервые выявленным СД1Т

CXCL10/IP-10 (IFNg-inducible Protein-10/ Интерферон g-индуцируемый протеин-10). Принадлежит к семейству a CXC-хемокинов. Низкомолекулярный протеин (молекулярная масса 8,7 кДа), молекула которого состоит из 78 аминокислот. Предшествующая форма человеческого IP-10 включает 98 аминокислот, часть из которых теряется в процессе образования IP-10. IP-10 продуцируется моноцитами/макрофагами, фибробластами и эндотелиальными клетками. Между уровнем IP-10 и ИФН-g в крови существует прямая зависимость. IP-10 является мощным хемоаттрактантом для активирования Т-лимфоцитов, участвует в механизмах воспаления. Вместе с тем является ингибитором ангиогенеза и роста злокачественных новообразований (Campbell J.J. et al., 1998; Bradley L.M. et al., 1999; Delves P.J., Roitt I.M., 2000; Sato E. et al., 2007). Известен ряд работ, в которых сообщается о значительном повышении концентрации IP-10 в ПК при различных аутоиммунных и воспалительных заболеваниях у человека (коклюше, легочном саркоидозе, пузырчатке, болезнях Аддисона, Хашимото, Гревса, а также атеросклерозе). Считают, что IP-10 является ранним маркером вирусного гепатита и сепсиса (Braunersreuther V. et al., 2007; Millward J.M. et al., 2007; Nishioka Y. et al., 2007). Показано, что повышение концентрации IP-10 в сыворотке ПК предшествует развитию сердечной коронарной недостаточности и СД2Т (Herder C. et al., 2006).

В сыворотке крови больных СД1Т также наблюдается значительное повышение содержания IP-10 и полиморфизм его гена (Shimada A. et al., 2001; Ramos- Lopez E. et al., 2007). По данным F. Nicoletti и соавторов (2002) у большинства пациентов с впервые выявленным СД1Т и особенно у здоровых лиц группы риска (положительных к диабетассоциированным аутоантителам ICA [islet cell autoantibodies] и GADA) наблюдается значительное повышение концентрации IP-10 в сыворотке ПК по сравнению с контрольной группой здоровых лиц с низким риском развития заболевания (ДААт-отрицательных), а также длительно болеющих СД1Т. Причем между повышенным уровнем IP-10 и повышенной концентраций ИФН-g в ПК обследуемых наблюдается положительная корреляция высокой степени. Однако M. Hedman и соавторы (2007), наоборот, сообщают о том, что у детей с СД1Т наблюдается снижение секреции IP-10 мононуклеарами, культивируемыми in vitrо в течение 72 ч, по сравнению со здоровыми детьми.

При инфицировании вирусом Коксаки В4 изолированных ОЛ поджелудочной железы человека выявлено повышение ими секреции IP-10, на основании чего была высказана гипотеза, что энтеровирусная инфекция является триггером в иммуннообусловленной деструкции b-клеток, в механизме которой принимает участие этот хемокин (Berg A.K. et al., 2006). На мышиной модели СД1Т, вызванного вирусом, показано, что IP-10 является ключевым медиатором в индукции образования инсулитов, образующихся в результате действия мигрирующих цитотоксических лимфоцитов, которые вызывают деструкцию b– клеток (Ramos- Lopez E. et al., 2007). Имеется также работа, в которой показано, что в механизме деструктивного действия мигрирующих аутоагрессивных CD8+– T- лимфоцитов в изолированные ОЛ существенное место принадлежит секреции IP-10 (Ejrnaes M. et al., 2005).

ИЛ-16. Провоспалительный иммунорегуляторный цитокин, обладающий широким спектром биологического действия, в том числе является мощным хемоаттрактантом (Возианов А.Ф. и соавт., 1998). Протеин, гомотетрамер с молекулярной массой 20 кДа при секреции. Первоначальное его название — лимфоцитарный хемоаттрактантный фактор. ИЛ-16 является сильным хемоаттрактантом, хотя формально не относится к семейству типичных хемокинов, поскольку не содержит в своей молекуле С. ИЛ-16 — естественный растворимый лиганд CD4 молекулы. Селективно индуцирует хемотаксис CD4+Th1-клеток, эозинофильных гранулоцитов, базофилов/тучных клеток, моноцитов/макрофагов, CD4+EK- лимфоцитов, дендритных и других видов клеток. ИЛ-16 также индуцирует рецептор к ИЛ-2 (ИЛ-2Р) и принимает участие в реактивности ИЛ-2. Посредством воздействия на моноциты ИЛ-16 стимулирует продукцию других провоспалительных цитокинов (ИЛ-6, -1b, -15; ФНО-a). Основным источником образования ИЛ-16 в организме человека являются CD4+– и CD8+-Т-лимфоциты, В-лимфоциты, эозинофильные гранулоциты, тучные клетки, легочные и бронхиальные эпителиальные клетки, фибробласты, тироциты и дендритные клетки. Показано, что ФНО-a может значительно усиливать синтез ИЛ-16 в клетках после их стимуляции антигенами, митогенами, гистамином и серотонином (Возианов А.Ф. и соавт., 1988; Kaser A. et al., 1999; Cruikshank W.W. et .al., 2000; Sharma V. et al., 2000; Okubo Y. et al., 2001; Qi J.C. et al., 2002; Gianoukakis A.G. et al., 2003; Little F.F. et al., 2003; Попова В.В. и соавт., 2004в; Bernstein H.B. et al., 2006; Зак К.П. и соавт., 2007).

ИЛ-16 наряду со свойством контролировать миграцию клеток, имеющих к нему рецепторы, способен также модулировать созревание и активность лимфоцитов и клеток, экспрессирующих CD25 и ГКГ (главный комплекс гистосовместимости) II класса, участвовать в CD4+Th1-клеточном воспалении. Оказывает тормозящее влияние на продукцию IgE B- лимфоцитами и антигензависимую пролиферацию, ускоряет переход клеток в стадию G1 и играет значительную роль в механизмах развития многих инфекций и иммунообусловленных воспалительных заболеваний, супрессор репликации ВИЧ-1 (Qi J.C. et al., 2002; Glass W.G. et al., 2006; Skundric D.S. et al., 2006; Trudelle A. et al., 2007).

Известны отдельные работы, в которых выявлен повышенный уровень ИЛ-16 в ПК при таких аутоиммунных заболеваниях, как бронхиальная астма, экзема, атипический дерматит, множественная миелома, синдром раздраженного кишечника, болезнь Крона, системная красная волчанка, опухоль мозга, а также нейродегенеративные и вирусные болезни (Krug N. et al., 2000; Pallone F., Monteleone G., 2001; Frezzolini A., et al., 2002; Alexandrakis M.G. et al., 2004; Belloni Fortina A. et al., 2006; Glass W.G. et al., 2006; Skundric D.S. et al., 2006; Liebrich M. et al., 2007).

Недавно нами (Зак К.П. и соавт., 2007) впервые установлено, что ИЛ-16 играет важную роль в патогенезе МС и СД2Т. В сыворотке крови больных с МС, особенно при сочетании его с СД2Т, определено значительное повышение уровня циркулирующего ИЛ-16, которое положительно коррелировало с увеличением окружности живота и содержанием триглицеридов в ПК.

Какая-либо информация о роли ИЛ-16 при СД1Т до последнего времени полностью отсутствовала. Впервые в литературе нами (Попова В.В. и соавт., 2004б, в) опубликованы данные о том, что в сыворотке ПК детей с впервые выявленным СД1Т наблюдается более низкий уровень циркулирующего ИЛ-16, чем у здоровых детей. В дальнейших наших исследованиях установлено (Попова В.В., 2007), что у практически здоровых нормогликемических детей с отягощенной наследственностью к СД1Т, у которых имелся повышенный титр аутоантител (GADA и IA-2A) к ОЛ (ДААт+дети), наблюдается противоположное больным СД1Т изменение содержания циркулирующего ИЛ-16 в ПК (рис. 3). В этой группе обследуемых отмечается статистически достоверное повышение уровня ИЛ-16 в ПК по сравнению как с больными СД1Т, так и со здоровыми нормогликемическими детьми без генетической предрасположенности к этому заболеванию, а также с генетически предрасположенными детьми, но отрицательными к ДААт. Полученные результаты наводят на мысль, что в латентную доклиническую стадию развития СД1Т, то есть в период активного аутоиммунного разрушения b-клеток, ИЛ-16, как и ряд хемокинов (МСР-1, ИЛ-8, RANTES), способствует повышенной миграции в инсулиты антигензависимых клеток-эффекторов, которые секретируют спектр провоспалительных цитокинов, приводящих к апоптозу и некрозу инсулинпродуцирующих клеток. Когда аутоиммунный процесс стихает или совсем прекращается, содержание ИЛ-16 резко снижается ниже нормы и соответственно хемотаксис в очаг воспаления ослабляется. Полученные результаты согласуются с нашими и работами других авторов (Попова В.В. и соавт., 2003а, б; Попова В.В. и соавт., 2004а; Зак К.П., Попова В.В., 2006), в которых показано что в доклинический период развития СД1Т уровень провоспалительных цитокинов (ИЛ-1 и -6, ФНО-a, ИФН-g и др.) также значительно выше, чем при уже развившемся клинически диагностируемом СД1Т. Таким образом, полученные нами данные указывают на значительную роль ИЛ-16 в механизмах деструкции b– клеток при СД1Т, который может служить биомаркером начала аутоиммунного процесса.

Содержание ИЛ-16 в сыворотке крови детей: здоровых, ДААт-отрицательных, ДААт-положительных и с впервые выявленным СД1Т

Рис. 3. Содержание ИЛ-16 в сыворотке крови детей: здоровых, ДААт-отрицательных, ДААт-положительных и с впервые выявленным СД1Т

Рецепторы к хемокинам. Как уже указывалось, на клетках-мишенях (различных популяциях Т- лимфоцитов, моноцитах, ЕК-клетках, нейтрофильных гранулоцитах, эозинофильных гранулоцитах, фибробластах и других видах клеток) выявлены специфические рецепторы к хемокинам. Сокращенно хемокиновые рецепторы обозначают так же, как и хемокины, только добавляют букву R. Эти рецепторы имеют особую змеевидную структуру и обладают разной специфической избирательностью. К примеру, CD4+-Th1-клетки несут рецептор CCR5, CXCR3, в то время как CD4+-Th2 — CCR3, CCR4 и CCR8. Механизм участия хемокиновых рецепторов в распознавании клеток- мишеней очень сложный, однако все же следует отметить, что рецепторы к хемокинам, в отличие от цитокиновых, не имеют строго селективной избирательности по отношению к определенному фенотипу клеток (Kaser A. et al., 1999; Skundric D.S. et al. 2006). Хемокиновые рецепторы играют важную роль в поддержании гомеостаза лейкоцитов в организме посредством регуляции их миграции и адгезии (Baggiolini M. et al., 1997; Delves P.J., Roitt I.M., 2000; Atkinson M.A., Wilson S.B., 2002; Heinzel K et al., 2007).

В последние годы появились немногочисленные и неоднозначные работы, содержащие данные о проводимых исследованиях относительно роли различных видов хемокиновых рецепторов при СД1Т у человека. Так, по данным Lohmann T. и соавторов (2002) у пациентов с впервые выявленным СД1Т наблюдается значительное снижение экспрессии CCR5 и CXCR3 на наивных Th1- клетках, что не отмечается при длительно текущем заболевании. В то же время уровень CCR1 и CCR2, экспрессируемых на Th2-клетках, при СД1Т существенно не изменялся. Авторы высказывают мысль, что выявленные изменения у больных СД1Т обусловлены миграцией Th1- клеток из крови в поджелудочную железу.

Liu Y. и соавторы (2002), в противоположность приведенным выше данным, выявили повышение экспрессии CCR5 на Th1- лимфоцитах и снижение экспрессии CCR3 на Th2- лимфоцитах у больных с впервые выявленным СД1Т, что сопровождалось повышением содержания провоспалительного продиабетического цитокина ИФН-g и снижением содержания антидиабетического цитокина ИЛ-10. Полученные результаты, по мнению авторов, подтверждают гипотезу, что Th1- лимфоциты играют ведущую роль в аутоиммунной деструкции b– клеток.

Недавно показано (Kanamori H. et al. 2007; Stasikowska O., Wagrowska- Danilewicz M., 2007), что рецепторы CCR5, CCR1, CCR2 и CXCR3 играют значительную роль в механизмах развития диабетической ретинопатии, направляя хемокины МCP-1, MIP-1, RANTES и ИЛ-8 в участки воспаления, за которым следует миграция туда макрофагов, секретирующих провоспалительные цитокины. Блокада рецептора к МСР-1 (CCR2), который имеет критическое значение в прогрессировании диабетической нефропатии, приводит к значительному улучшению гломерулонефроза (Kanamori H. et al., 2007). Имеются также работы (Sigrist S. et al., 2004; Merani S. et al., 2006), в которых показано, что хемокиновые рецепторы играют существенную роль в механизмах отторжения трансплантированных ОЛ у больных СД1Т. Выявлено, что после пересадки ОЛ рецепиенту из них освобождается значительное количество таких хемокиновых рецепторов, как CCR5, CCR3, CCR1 и CXCR1, благодаря чему происходит миграция в ОЛ макрофагов, которые секретируют провоспалительные макрофагальные цитокины, особенно ИЛ-1b, ФНО-a и ИФН-g, приводящие к разрушению трансплантата. При применении моноклональных антител к рецепторам приведенных выше хемокинов происходит блокада отторжения трансплантата, что подтверждает их важную роль в механизмах отторжения и открывает новые пути в стратегии специфической иммуносупрессивной терапии в трансплантологии ОЛ.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что разные хемокины и их рецепторы играют важную роль в патогенезе СД1Т у человека. Они принимают участие в аутоиммунном процессе в ОЛ поджелудочной железы, начиная с самой ранней латентной доклинической стадии заболевания, направляя из крови в инсулиты поток различных антигензависимых клеток- эффекторов, которые секретируют спектр провоспалительных цитокинов, приводящих к апоптозу и некрозу b– клеток. В то же время в дальнейшем, в отдаленные сроки развития СД1Т, хемокины могут участвовать и в возникновении воспалительных осложнений, характерных для этого заболевания, особенно микро- и макроангиопатий: ретино- и нефропатий, атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний. Существующая информация и дальнейшее изучение данного вопроса открывают новые пути в создании методов целенаправленной иммунотерапии и профилактики СД1Т и его осложнений путем специфической блокады определенных звеньев иммунных механизмов, в которых участвуют хемокины и их рецепторы.

Ссылки

Хемокіни при цукровому діабеті 1-го типу в людини (огляд літератури та власні дані)

Попова В В, Зак Констянтин Петрович

Резюме. В огляді наведено дані літератури і
результати власних досліджень щодо ролі різних
видів хемокінів — одного із субкласів
цитокінів, які виявляють властивість
контролювати хемотаксис різних видів
лейкоцитів, у патогенезі цукрового діабету 1-го
типу (ЦД1Т) у людини. Встановлено суттєве значення
хемокінів у механізмі розвитку ЦД1Т, особливо на
його ранній стадії, шляхом регуляції міграції та
активації антигензалежних клітин із крові в
осередок автоімунного процесу — острівки
Лангерганса підшлункової залози, де ці клітини
продукують спектр прозапальних цитокінів
(інтерлейкін (ІЛ)-1, -2, -12, -18, фактор некрозу пухлини
(ФНП)-a, інтерферон (ІФН)-g тощо), що призводять до
апоптозу і некрозу b– клітин. Значне
підвищення рівня ряду хемокінів у периферичній
крові спостерігається також і в більш віддалені
строки захворювання на ЦД1Т при розвитку
ускладнень, особливо макро- і мікроангіопатій.
Вперше наведено власні узагальнені дані щодо
участі в цих процесах ІЛ-16 — прозапального
цитокіну, що має також сильні властивості
хемоатрактанту. Отримані дані дозволяють
вважати, що в результаті подальшого вивчення
хемокінів та їх рецепторів можливе створення
нових ефективних цілеспрямованих методів
профілактики і лікування ЦД1Т та його ускладнень.

Ключові слова:цукровий діабет, імунітет, цитокіни, хемокіни

Chemokines in human type 1 diabetes mellitus (literature review and own data)

Popova V V, Zak Konstantin P

Summary. Review article represents literature data and own study results on the role of
different chemokines — one of the cytokine subclasses with the property to control
chemotaxis of different leucocytes in the pathogenesis of human type 1 diabetes mellitus
(DM1). It was revealed the considerable significance of chemokines in the mechanism of DM1
development, especially at its early stage, by regulation the antigendependent cells
migration and activation from the blood into the focus of the autoimmune process occuring
in the pancreatic islets of Langerhans, where these cells produce the row of
proinflammatory cytokines (interleukin (IL)-1, -2, -12, -18, tumor necrosis factor
(TNF)-a, interferon (IFN)-g et al.) resulting in b-cells apoptosis and necrosis.
The significant increase of chemokines blood levels is also observed at more remote time
periods of DM1 under developing the complications, especially macro- and
microangiopathies. For the first time the own generalized data on the participation in
these processes of the proinflammatory cytokine IL-16 simultaneously possessing the strong
properties of chemoattractant are presented. The obtained data allow to suggest that
further studies of chemokines and their receptors can result in creating the new effective
purposeful methods of DM1 and its complications prophylaxis and treatment.

Key words: diabetes mellitus, immunity, cytokines, chemokines