Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ИММУННАЯ ДИСФУНКЦИЯ У ПОДРОСТКОВ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 1 ТИПА И МИКРОАНГИОПАТИЕЙ

Левкович М.А. 1 Галкина Г.А. 1 Воропай А.А. 1
1 ФГБОУ ВО Ростовский государственный медицинский университет Минздрава России
В статье приведены новые данные о роли иммунной системы в формировании сосудистых осложнений при СД1 у подростков. Цель исследования: определение роли факторов врожденного и адаптивного иммунитета в формировании микроангиопатии при СД1. Обследовано 140 пациентов с сахарным диабетом 1 типа (СД1) и 36 соматически здоровых подростков (контрольная группа). Пациенты с СД1 были распределены на две группы: I группа – пациенты с декомпенсацией СД1 (n=65); II группа – с оптимальным и субоптимальным гликемическим контролем (n=75). В зависимости от наличия или отсутствия микроциркуляторных нарушений группы были подразделены на подгруппы: Iа (n=50), IIа (n=38) – с наличием микроангиопатий; Iб (n=15), IIб (n=37) – с неосложненным течением заболевания. Определение популяционного и субпопуляционного состава лимфоцитов и моноцитов периферической крови, уровня экспрессии Толл-рецепторов (TLR-2, TLR-4) проводили методом одно- и двухпараметрического фенотипирования, используя реагенты фирмы Immunotex (Франция), Caltag (США), FITC (изотиоцианатфлуоресцеин) - меченые CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, СД19+, СD282+, СD284+, HLADR+ и PE (фикоэритрин)-меченые CD14+. Выявлено, что дисбаланс иммунорегуляторных субпопуляций, активация компонентов врожденного иммунитета ассоциированы с риском развития микроангиопатий. Повышение количества NK-клеток, моноцитов, экспрессирующих TLR-2, TLR-4, может рассматриваться как ранние маркеры развития микроангиопатии, а дальнейшее изучение иммунных механизмов позволит выявлять доклинические признаки поражения сосудов и своевременно использовать адекватные лечебные мероприятия.
сахарный диабет 1 типа
подростки
микроангиопатия
врожденный и адаптивный иммунитет
1. Дедов И.И., Шестакова М.В., Петеркова В.А., Викулова О.К., Железнякова А.В., Исаков М.А., Лаптев Д.Н., Андрианова Е.А., Ширяева Т.Ю. Сахарный диабет у детей и подростков, по данным Федерального регистра Российской Федерации: динамика основных эпидемиологических характеристик за 2013–2016 гг. // Сахарный диабет. 2017. Т. 20. № 6. C. 392-402. DOI: 10.14341/DM9460.
2. Воропай А.А., Левкович М.А., Галкина Г.А. Предикторы раннего развития микрососудистых осложнений у подростков с сахарным диабетом 1 типа // Аллергология и иммунология. 2017. Т. 18. № 1. С. 59-60.
3. Cho Y.H., Craig M.E., Donaghue K.C. Puberty as an accelerator for diabetes complications. Pediatr Diabetes. 2014. Vol. 15. № 1. P.18-26. DOI: 10.1111/pedi.12112.
4. Левкович М.А., Галкина Г.А., Воропай А.А. Иммунопатогенез сосудистых осложнений при сахарном диабете у детей // Цитокины и воспаление. 2014. Т. 13. № 3. С. 115-116.
5. Шварц В. Жировая ткань как эндокринный орган // Проблемы эндокринологии. 2009. Т. 55. № 1. С. 38–44.
6. Физиология роста и развития детей и подростков (теоретические и клинические вопросы): практическое руководство / под ред. Баранова А.А., Щеплягиной Л.А. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. 432 с.
7. Безбородова Т.А. Роль провоспалительных цитокинов в патогенезе и клинике диабетической ангиопатии: автореф. дис. … канд. мед. наук: 14.01.04. Волгоград, 2013. 26 с.
8. Demirel F., Tepe D., Kara O., Esen I. Microvascular complications in adolescents with type 1 diabetes mellitus. J. Clin. Res. Pediatr Endocrinol. 2013. Vol. 5. № 3. P. 145-149. DOI: 10.4274/Jcrpe.994.
9. Маммадова Г.Г. Показатели клеточного иммунитета у больных сахарным диабетом, осложненным диабетической нефропатией // Медицинские новости. 2015. № 4. С. 57–58.
10. Paul P., Picard C., Sampol E. Genetic and Functional Profiling of CD16-Dependent Natural Killer Activation Identifies Patients at Higher Risk of Cardiac Allograft Vasculopathy. Circulation. 2018. № 137. P. 1049-1059.
11. Parisi L., Bassani B., Tremolati M. Natural Killer Cells in the Orchestration of Chronic Inflammatory Diseases // J Immunol Res. 2017. Vol. 2017. 4218254. DOI 10.1155/2017/4218254.
12. Van Belle T.L., Coppieters K.T., von Herrath M.G. Type 1 diabetes: etiology, immunology, and therapeutic strategies // Physiological Reviews. 2011. Vol. 91. № 1. P. 79–118. DOI: 10.4236/jdm.2016.64025.
13. Левкович М.А., Галкина Г.А., Крукиер И.И., Воропай А.А., Григорянц А.А. Значение экспрессии TLRs и полиморфизма их генов в развитии сосудистых осложнений при сахарном диабете // Медицинская иммунология. 2017. Т. 19. С. 118-119.
14. Devaraj S. Demonstration of increased toll-like receptor 2 and toll-like receptor 4 expression in monocytes of type 1 diabetes mellitus patients with microvascular complications. Metabolism. 2011. Vol 60. № 2. Р. 256-259. DOI: 10.1016/J.Metabol.L.2010.01.005.
15. Rajamani U., Jialal I. Hyperglycemia induces Toll-like receptor-2 and -4 expression and activity in human microvascular retinal endothelial cells: implications for diabetic retinopathy. J. Diabetes Res. 2014. Vol. 2014. 790902. DOI: 10.1155/2014/790902.

Инсулинзависимый сахарный диабет (СД1) – самое частое из эндокринных заболеваний у подростков. В последние годы в РФ отмечается стабильный рост количества детей с СД1 во всех возрастных группах [1]. Как было показано в ходе фундаментальных исследований Diabetes Control and Complications Trial и Epidemiology of Diabetes Interventions and Complications, достижение максимально близких к нормальным показателей гликемии в дебюте заболевания имеет решающее значение в профилактике отдаленных осложнений СД1, приводящих к инвалидизации и значительно ухудшающих качество жизни молодых пациентов. Между тем СД1 у подростков характеризуется лабильным течением, что связано как с проявлением пубертатной инсулинорезистентности на фоне повышенной продукции контринсулярных гормонов, так и с ранним возникновением специфических микро- и макрососудистых осложнений [2; 3].

Несмотря на то что в педиатрической популяции диабетические микроангиопатии протекают субклинически, начальные проявления диагностируются уже спустя несколько лет после манифестации заболевания и часто прогрессируют в периоде пубертата. Вместе с тем значительная часть сосудистых изменений у детей и подростков являются обратимыми, а ранняя диагностика и коррекция выявленных осложнений позволит предотвратить их дальнейшее прогрессирование во взрослом возрасте.

Общими патофизиологическими механизмами формирования микроангиопатий являются метаболические нарушения, включающие гипергликемию, дислипидемию, избыток гликозилированных белков, приводящих к изменению ультраструктуры базальной мембраны капилляров вследствие кумуляции мукополисахаридов и липидов. Структурным изменениям сосудистой стенки предшествуют функциональные нарушения: повышение капиллярной проницаемости, гемодинамические и реологические нарушения, дисфункция тромбоцитов. Однако у части подростков, несмотря на целевой уровень гликемии и гликированного гемоглобина, нормолипопротеинемию и высокую приверженность лечению, диабетические ангиопатии развиваются в кратчайшие сроки после дебюта СД и отличаются злокачественным течением, что предполагает наличие сопутствующих механизмов повреждения сосудистой стенки, таких как генетическая предрасположенность и иммуновоспалительный компонент [4].

Известно, что дисфункция иммунной системы, ассоциированная с СД1, не только индуцирует процесс аутоиммунной деструкции β-клеток поджелудочной железы, но также участвует в формировании микрососудистых осложнений. Иммуновоспалительные реакции, затрагивающие сосудистую стенку, возникают в результате воздействия на эндотелий повреждающих факторов, к которым относятся, прежде всего, гипергликемия, дислипидемия, окислительный стресс, нарушения коагуляционной системы [5]. Важная роль в этом патологическом процессе отводится активированным моноцитам, а также цитокинам, хемокинам, молекулам адгезии, осуществляющим межклеточную кооперацию. На сегодняшний день существуют только единичные работы, посвященные изучению клеточного звена адаптивного иммунитета у подростков с СД1 и ассоциированными с ним осложнениями.

Необходимо отметить, что абсолютная инсулиновая недостаточность в период бурного физического и полового развития может изменять адаптационные возможности иммунной системы. Активация гипоталамо-гипофизарной системы в период пубертата способствует увеличению продукции соматотропного, тиреоидных гормонов, половых стероидов и глюкокортикоидов. Указанные изменения приводят не только к последовательному становлению репродуктивной сферы, но и оказывают выраженное влияние на углеводный, липидный обмен, иммунный статус, что и определяет необходимость выделения подростков в особую группу наблюдения. В совокупности гормонального воздействия пубертатный период, по мнению А.А. Баранова, Л.А. Щеплягиной (2006), характеризуется снижением иммунной реактивности организма, ингибированием макрофагов, подавлением продукции ими монокинов [6].

Исследования, проведенные с участием взрослых пациентов, продемонстрировали нарушение функции иммунокомпетентных клеток при СД как в сторону их активации, так и в сторону ингибирования. По мере прогрессирования заболевания увеличивалось количество клеток и структур, продуцирующих цитокины [7]. При этом отмечался дисбаланс в сторону гиперпродукции провоспалительных субстанций, обладающих деструктивным действием на сосудистую стенку и нервную ткань.

В то же время характер и выраженность иммунных отклонений у подростков с СД1, их влияние на развитие хронических осложнений изучено недостаточно, а понимание патогенеза сосудистых осложнений СД может способствовать профилактике, ранней диагностике и эффективному лечению выявленных нарушений. В этой связи целью исследования явилось определение роли факторов врожденного и адаптивного иммунитета в формировании микроангиопатий при СД1 у подростков.

В исследование были включены 140 пациентов с СД1 и 36 соматически здоровых подростков с нормальной массой тела, не имеющих нарушений углеводного обмена и отягощенной по сахарному диабету наследственности (контрольная группа). Наблюдаемые пациенты с СД1 были распределены на две группы: I группа – подростки с декомпенсацией СД1 (n=65); II группа – с оптимальным и субоптимальным гликемическим контролем (n=75). Проведенный в соответствии с Федеральными клиническими рекомендациями (протоколами) по ведению детей с эндокринными заболеваниями (2014) скрининг на выявление начальных признаков микрососудистых осложнений позволил диагностировать диабетическую ангиопатию у 43,1% обследованных в I и 30,7% во II группе, диабетическую периферическую нейропатию у 43,1% в I и 33,33% во II группе, нефропатию в стадии микроальбуминурии у 20,0% в I и 9,3% во II группе соответственно. В зависимости от наличия или отсутствия микроциркуляторных нарушений группы были подразделены на подгруппы: Iа (n=50), IIа (n=38) – с наличием микроангиопатий; Iб (n=15), IIб (n=37) – с неосложненным течением заболевания.

Критерии включения: пациенты с диагнозом сахарный диабет 1 типа, установленным согласно «Алгоритмам медицинской специализированной помощи больным сахарным диабетом» (2017); возраст пациентов от 14 до 18 лет; длительность заболевания и продолжительность заместительной инсулинотерапии более 6 месяцев. Критерии исключения: обострение хронических очагов инфекции или появление острых воспалительных заболеваний; тяжелая сопутствующая патология.

Популяционный и субпопуляционный состав лимфоцитов и моноцитов периферической крови, уровень экспрессии Toll-like рецепторов (TLR) определяли методом лазерной проточной цитофлюориметрии, используя реагенты фирмы Immunotex (Франция), Caltag (США), FITC (изотиоцианатфлуоресцеин) – меченые CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, СД19+, СD282+, СD284+, HLADR+ и PE (фикоэритрин)-меченые CD14+. Пробоподготовку для удаления эритроцитов проводили с использованием лизирующего раствора OptiLise C фирмы Immunotex (Франция). Результаты учитывали на проточном цитофлюориметре BECKMAN COULTER EPICS XL-II (США) в соответствии с рекомендациями производителя. Концентрации триглицеридов (ТГ), общего холестерина (ОХС) и его фракций: липопротеидов высокой (ЛПВП) и низкой плотности (ЛПНП), β-липопротеидов (β-ЛП), исследовали энзиматическим колориметрическим методом на автоматическом анализаторе «САПФИР-400» реагентами фирмы Randox (Великобритания). При определении статистической обоснованности различия исследуемых групп применялся критерий Манна-Уитни для независимых групп и критерий Вилкоксона для зависимых групп при допустимом уровне первого рода.

Сравнительный анализ особенностей течения заболевания у подростков изучаемых подгрупп выявил зависимость между уровнем гликемического контроля, длительностью СД1 и наличием осложнений.

Средняя продолжительность диабета в Iа подгруппе составила 7,25 (5,5;9) года, что в 2,5 раза превышала данный показатель в Iб (р<0,05). Большая часть подростков подгруппы Iа (60%) имела продолжительность СД 5-10 лет, у 18% пациентов длительность СД составила менее 5 лет, 22,0% болели СД1 более 10 лет. У 73,33% подростков подгруппы Iб стаж СД1 не превышал 5 лет. У всех пациентов подгруппы Iа, болеющих СД1 более 10 лет, выявлены ранние признаки сосудистых осложнений, что подтверждает данные литературы о несомненном влиянии длительной декомпенсации заболевания на развитие осложнений [8].

Средняя продолжительность заболевания в подгруппах IIа и IIб составила 9 (6;11) лет и 4 (1,7;6) соответственно. Стаж диабета менее 5 лет имели 18,42% подростков в подгруппе IIа, и в 3 раза больше пациентов в подгруппе IIб (р<0,05). Длительность заболевания более 10 лет регистрировалась у 42,11% пациентов IIа подгруппы и в 7,8 раза реже у обследованных в подгруппе IIб (р<0,05). Продолжительность СД 5-10 лет была сопоставимой в IIа и IIб подгруппах. Таким образом, по мере прогрессирования заболевания увеличивалась доля пациентов с диабетическими микрососудистыми осложнениями.

Принимая во внимание значительное возрастание риска развития диабетических ангиопатий у пациентов с дислипидемией, был проведен анализ наиболее значимых компонентов липидограммы.

По результатам исследования в группе декомпенсации СД (I группа) прослеживалась тенденция к повышению концентраций атерогенных фракций липидов у подростков с осложненным течением СД1. Так, средние значения ТГ составили в Iа подгруппе 1,2 (0,84;1,87) ммоль/л, в Iб – 1,03 (0,71;1,66) ммоль/л. Концентрация β-ЛП у пациентов Iа подгруппы превышала его уровень у подростков Iб подгруппы на 8,3%, однако достоверных различий по этим параметрам не обнаружено. Вместе с тем средний уровень ОХС у пациентов Iб подгруппы превосходил популяционные нормативы и средние значения данного параметра у обследуемых Iа подгруппы на 13,7% (р>0,05). Изучение содержания ЛПВП и ЛПНП, КА позволило установить примерно равные средние концентрации у пациентов с осложненным и неосложненным течением СД1 в группе декомпенсации.

Оценка показателей жирового обмена в группе компенсации СД1 (II группа) установила, что у подростков с осложненным течением заболевания регистрировались достоверно более высокие уровни ОХС, ТГ и β-ЛП. Концентрация ОХС в подгруппе IIа достигала верхней границы референсных значений - 5,15 (4,33;5,74) ммоль/л и превышала аналогичный показатель в подгруппе IIб в 1,2 раза (р<0,05). Средние значения атерогенных ТГ и β-ЛП в подгруппе IIа не выходили за пределы нормы, однако были выше таковых в подгруппе IIб в 1,5 и 1,3 раза соответственно (р<0,05 и р<0,01). Следовательно, высокий уровень атерогенных фракций липидов на фоне абсолютного дефицита инсулина является дополнительным фактором, способствующим ранней инициации сосудистых осложнений.

Сахарный диабет 1 типа характеризуется наличием реактивных аутоантител и цитотоксических Т-лимфоцитов, вовлеченных в процесс деструкции β-клеток поджелудочной железы, что приводит к абсолютному дефициту инсулина. Проведенный нами анализ показал, что развитие сосудистых осложнений при СД1 сопровождалось значительными изменениями иммунного статуса. Результаты исследования субпопуляционного состава Т-лимфоцитов у подростков с различной тяжестью СД1 приведены в таблице 1. В группе декомпенсации СД1 у пациентов с осложненным течением по сравнению с подростками без ангиопатий и контрольной группой отмечено увеличение содержания CD3+ лимфоцитов (р<0,05). В обеих подгруппах I группы относительное количество CD4+ нарастало по отношению к показателям контрольной группы (р<0,05), при этом максимальный уровень регистрировался в подгруппе Ia. Содержание Т-хелперов было выше в подгруппах IIа и IIб, чем в контрольной группе, в 1,4 и 1,1 раза соответственно (р<0,05), что подтверждает данные [9] о том, что Т-лимфоциты участвуют в регуляции воспалительного каскада при сосудистых осложнениях СД1.

Таблица 1

Показатели иммунного статуса у пациентов исследуемых групп

 

I группа

II группа

Контроль

(n= 36)

Iа (n= 50)

Iб (n= 15)

IIа (n= 38)

IIб (n= 37)

CD3, %

75,6

(70,3;80,2)*▲

71,7

(68,7;75,2)

70,25

(67,85;73)

68,4

(66,3;70,2)

70

(65,2;70,6)

CD4, %

55,9

(54,2;59,6)*▲

51,1

(45,05;53,75)*

55,4

(51,55;57,7)*∆

45,6

(40,2;50,2)*

40,2

(38,7;42,6)

CD8, %

20,1

(18,45;18,45)

20,1

(19,25;21,65)

20,3

(18,95;18,95)

20,1

(19,3;21)

20,4

(20,1;22,3)

CD16, %

10,2

(7,9;12,3)*▲

6,1

(4;7,95)

8,8

(7,7;12,3)*∆

4,8

(3,8;6,4)

4,3

(2,8;5,6)

CD19, %

9,8

(8,6;10,9)*

9,05

(7,25;10,55)*

8,75

(7,7;9,55)*

8,3

(6,3;8,7)

5,9

(5,6;8,3)

HLA-D, %

10,3

(8,8;11)*

9,4

(7,6;11,15)*

8,95

(8;9,8)*

8

(6,6;9)

6,7

(5,6;8)

Примечание:

* <0,05 по сравнению c контролем;

▲<0,05 между Ia и Ib подгруппой;

∆<0,05 между II a и IIb подгруппой.

Натуральные киллерные клетки (NK) представляют собой основной источник IFN-γ, действующего как главный регулятор иммунного ответа. Повышение уровня IFN-γ способствует сдвигу иммунного ответа в сторону Th1 типа, приводя к иммунологически опосредованному разрушению тканей поджелудочной железы. У пациентов обеих подгрупп с микроваскулярными осложнениями (Ia, IIa) уровень CD16+ превышал данный показатель у подростков соответствующих групп без ангиопатий и обследованных контрольной группы. У пациентов Iа подгруппы по сравнению с подростками Iб и контрольной группой выявлено увеличение содержания NK-клеток в 1,7 и 2,4 раза соответственно (р<0,05). В группе удовлетворительного контроля содержание CD16+ было выше у подростков IIа подгруппы, чем у пациентов IIб и контрольной группы, в 1,8 и 2,0 раза соответственно (р<0,05), что согласуется с данными [10; 11] о том, что NK-клетки оказывают повреждающее действие на сосудистый эндотелий при СД1.

У пациентов обеих подгрупп 1 группы уровень В-лимфоцитов был значительно выше, чем у обследованных контрольной группы (р<0,05). Пациенты IIа подгруппы также продемонстрировали увеличение содержания CD19+ лимфоцитов в 1,5 раза (р<0,05) по сравнению с контрольной группой, что согласуется с данными [12] о роли В-лимфоцитов, продуцирующих иммуноглобулины против β-клеток поджелудочной железы, в патогенезе сосудистых осложнений при СД1.

Определение уровня маркера поздней активации HLA-DR позволило установить более высокие значения у пациентов I группы с осложненным и неосложненным течением заболевания при сравнении с контрольной группой (р<0,05). У подростков II группы с ангиопатиями уровень HLA-DR лимфоцитов превышал показатели контрольной группы в 1,3 раза (р<0,05).

Традиционно CД1 считается заболеванием клеточного звена адаптивного иммунитета, но существуют доказательства того, что компоненты врожденной иммунной системы, такие как Toll-like рецепторы (TLR), участвуя в распознавании микробных инфекций и эндогенных сигналов, таких как гипергликемия, дислипопротеинемия, приводят к активации сигнальных путей, экспрессии воспалительных медиаторов и индукции иммунных реакций [13].

Таблица 2

Экспрессия TLR рецепторов у пациентов исследуемых групп

 

I группа

II группа

Контроль

(n= 36)

Iа (n=50)

Iб (n=15)

IIа (n= 38)

IIб (n= 37)

TLR-2

(CD14+СD282+)

65,4

(62,5;68,5)*▲

39,45

(30,95;43,7)

66,1

(62,3;70,1)*∆

35

(30,2;40,2)

35,6

(30,6;40,2)

TLR-4

(CD14+СD284+)

39,8

(36,5;43,4)*▲

21,35

(19,1;24,8)

38,9

(35,4;40,25)∆

21,55

(18,3;22,3)

20,2

(18,6;22,4)

Примечание:

* <0,05 по сравнению c контролем;

▲<0,05 между Ia и Ib подгруппой;

∆<0,05 между II a и IIb подгруппой.

В нашей работе в подгруппе Iа с подгруппой Iб и контрольной группой выявлены достоверные экспрессии TLR – 2 () и TLR – 4 (CD284+) на периферической крови (р<0,05). В подгруппе IIа количество моноцитов, экспрессирующих TLR–2, превышало показатели в подгруппе IIб и контрольной группе в 1,9 раза (р<0,05) (табл. 2). Аналогичные сдвиги выявлены и по содержанию CD14+CD284+. Их уровень в подгруппе IIа превышал контрольную группу в 1,9 раза (р<0,05) (табл. 2), что согласуется с данными [14; 15] о том, что TLR-2 и TLR-4 играют критическую роль в развитии СД1 и формировании эндотелиальной дисфункции и микроваскулярных осложнений при этом заболевании.

Таким образом, медиаторами эндотелиального воспалительного ответа, играющего важную роль при микрососудистых осложнениях, являются молекулы врожденного иммунитета (TLR-2 и TLR-2), экспрессия которых увеличивается на фоне гипергликемии и гиперлипидемии. Выявленная активация факторов врожденной и адаптивной иммунной системы при СД1 может вызывать каскад внутриклеточных сигнальных событий, что приводит к гиперпродукции провоспалительных цитокинов, хемокинов, выбросу вазоактивных молекул, прокоагулянтных белков и повреждению эндотелия, являющегося органом-мишенью и конечной точкой воздействия для всего спектра провоспалительных субстанций.

Следовательно, повышение количества NK-клеток, моноцитов, экспрессирующих TLR-2, TLR-4, может рассматриваться как ранние маркеры развития микроангиопатии, а дальнейшее изучение иммунных механизмов позволит выявлять доклинические признаки поражения сосудов и своевременно использовать адекватные лечебные мероприятия.


Библиографическая ссылка

Левкович М.А., Галкина Г.А., Воропай А.А. ИММУННАЯ ДИСФУНКЦИЯ У ПОДРОСТКОВ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 1 ТИПА И МИКРОАНГИОПАТИЕЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2018. – № 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=27989 (дата обращения: 20.02.2019).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252