Изучение роли некоторых антимикробных пептидов в патогенезе остеопороза и диабетической нефропатии

Размещено на http://allbest.ru

Азербайджанского Медицинского Университета

Изучение роли некоторых антимикробных пептидов в патогенезе остеопороза и диабетической нефропатии

Лятифова Нурана Фазил, Докторант кафедры биохимии,

Меликова Арзу Давуд, Врач-лаборант

Клинико-биологической лаборатории,

Эфендиев Ариф Мустафа. Доктор биологических наук,

профессор, заведующий кафедры биохимии

Summary

Study of the role of certain antimicrobial peptides in the pathogenesis of osteoporosis and diabetic nephropathy.

Lyatifova Nurana Fazil, Doctoral student

Department of Biochemistry, Azerbaijan Medical University

Melikovа Arzu Davud Physician-laboratory assistant Department of Biochemistry, Azerbaijan Medical University

Afandiyev Arif M. Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Biochemistry, Azerbaijan Medical University

The aim of this work is a comparative study of the concentration of calprotectin and catelicidin in patients with diabetes mellitus (DM) with diabetic nephropathy (DN) and complicated osteoporosis.

The level of calprotectin and catelicidin was determined using an enzyme immunoassay (set: "Eastblopharm"). The result of the study in all groups showed a statistically significant increase in serum levels of the level of calprotectin and catelicidin in comparison with the control. The greatest increase was found in calprotektin in patients with DN. Thus, the data suggest that calprotectin and catelicidin can be used as markers for determining the development of the disease and for determining the degree of damage to the kidneys and bone system.

Key words: diabetes, osteoporosis, diabetic nephropathy, calprotectin, catelicidin.

Аннотация

Целью настоящей работы является сравнительное изучение концентрации кальпротектина и кателицидина у больных сахарным диабетом (СД) с диабетическим нефропатией (ДН) и осложненным остеопорозом. Исследовано кровь 82 больных СД 2-го типа. Больные были подразделены на 3 группы: 28 больных - без осложнениями, 21 больных ДН и 24 больных с остеопорозом. Уровень кальпротектина и кателицидина определяли с использованием иммуноферментного анализа (набор: “Eastbiopharm“). Результате исследования во всех группах наблюдалось статистически значимое повышение в сыворотке крови уровня кальпротектина и кателицидина по сравнению с контролем. Наибольшее повышение кальпротектина выявлено у больных с ДН.

Таким образом, полученные данные предполагают, что кальпротектин и кателицидин можно использовать как маркерами определения развития болезни и для определения степени повреждения почек и костной системы.

Ключевые слова: сахарный диабет, остеопороз, диабетическая нефропатия, кальпротектин, кателицидин.

Введение

Сахарный диабет СД является одним из важнейших медико-социальных проблем здравоохранения. Согласно прогнозу Международной диабетической федерации, к 2030 году, число больных в мире достигнет 438 млн. Как известно, тяжесть заболевания, его прогноз и продолжительность жизни больных СД зависят от наличия и темпов прогрессирования сосудистых поражений.

Метаболические нарушения, сосудистые и неврологические осложнения диабета приводят к развитию изменений практически всех органов и тканей, в том числе костной системы и почечной ткани. Одними из наиболее распространенным и тяжёлым осложнением СД являются диабетические нефропатии (ДН) и остеопороз [1,2].

В настоящее время одним из важнейших механизмов развития остеопороза и почечной недостаточности признаётся воспалительный процесс, который сопровождается активацией мононуклеаров, фагоцитов, лимфоцитов, а также других медиаторов воспаления.

На фоне хронической гипергликемии происходить неферментативное гликолизирования белков, что инициирует повреждение базальной мембраны почечных клубочков и миграцию тромбоцитов, молекул адгезии в очаг воспаления. Активация провоспалительных механизмов в костной ткани при остеопорозе, может привести к снижению минеральной плотности костной ткани [3, 4,5]].

Определение роли антимикробных пептидов (АМП)-- в развитии почечной патологии и остеопороза позволит, обосновать общность патогенетических процессов, лежащих в основе этих двух тяжёлых хронических заболеваний. Изучение АМП в механизме воспалительного процесса у больных ДН и остеопорозом имеет важное значение для разработки новых диагностических маркеров, определяющих степень развития этих патологий, а также для раннего выявления осложнений СД 2-го типа. Кроме бактерицидного эффекта, AMP обладают иммуномодуляторной и хемотаксической активностью, стимулируют хемотаксис макрофагов и нейтрофилов в очаг воспалительного процесса, увеличивают проводимость кровеносных сосудов, активируют протеазы и индуцируют апоптоз. При инфекции и воспалении, AMP стимулируют экспрессию некоторых цитокинов (TNF-a, IL-1Я, IL-8, IL- 10) [6,7].

Целью работы явилось сравнительное изучение кальпротектина и кателицидина в развитии и прогрессировании ДН и остеопороза у больных сахарным диабетом 2 типа.

Материал и методы исследования

В исследование были включены 82 пациента с диагнозом СД 2 типа. У 28-и из не было выявлено признаков диабетической ангиопатии (I группа), у 21-ти из них поставлен диагноз ДН (II группа) и 33-и больных наблюдалось остеопороз (III группа). Контрольную группу составили 17 практически здоровых лиц.

У всех больных уровень гипергликемии определяли с помощью глюкозы и гликолизированного гемоглобина (HbAic,). Концентрацию глюкозы определяли с помощью готового набора реактива фирмы «Human», содержание HbA_1c, - по методу Ю.А.Князева и соавт [8]. Для исследования содержания кальпротектина и кателицидина в сыворотке крови использовали иммуноферментный набор “Eastbiopharm“ для количественного определения.

Статистическую обработку результатов проводили методомвариационной статистики при помощи U-критерия Манна-Уитни. Различия считали достоверными при р<0,05.

Результаты и исследование

У больных без диабетическими осложнениями (I группа) концентрация глюкозы и HbA_1c составили, соответственно, 8,6±0,3 ммоль/л и 9,3±0,3%, что на 2,1 и 2,3 раза выше показателя контрольной группы. Во второй группе (ДН) уровень глюкозы и HbA1c,- достигает, соответственно до 10,3±0,6 ммоль/л и 11,5±0,6%, в третьей группе (СД с остеопорозом) до 9,6±0,5 ммоль/л и 10,3±0,9%. Как видно из результатов уровень глюкозы и HbA_1c, II группе повышается, соответственно в 2,2 и 2,3 раза (p<0,001), а в III группе больных на 2,0 и 2,1 раза (p<0,001) по отношению контроля (таблица 1).

Таблица 1.Изменения концентрации глюкозы и гликолизированного гемоглобина у больных с сахарным диабетом. ^±111). (минимум - максимум)

Примечание:* - р<0,05 - по сравнению с контролем. * *- р<0,05 - по сравнению значениями больных СД 2-го типа без диабетической ангиопатии

Результаты исследования содержания каль- протектина и кателицидина в крови пациентов СД были представлены в таблице 2.

Как видно из полученных результатов. в I группе пациентов СД 2-го типа содержание кальпротектина и кателицидина в крови достоверно превышало показателей больных в контрольной группе.

Таблица 2.Изменения концентрации кальпротектина и кателицидина у больных с сахарным диабетом 2-го типа, (М±т), (минимум - максимум)

Примечание: * - p<0,05 - по сравнению с контролем, **- p<0,05 - по сравнению значениями больных СД 2-го типа без диабетической ангиопатии

Кальпротектин (S100A8/S100/A9) является гетерокомплексом кальцийсвязывающих белков, синтезируется нейтрофилах, моноцитах и в тканевых макрофагах, экспрессия его происходить при их активации и гибели, в том числе при эпителиальной адгезии. Кальпротектин, также синтезируется вэндотелиальных и мезангиальных клетках почек и проявляя аутокринные и паракринные эффекты, приводит к прогрессированию воспалительного процесса.

Таким образом, участвует в патогенезе воспалительных реакций и играет важную роль в развитии ДН. Он связываясь с TLR рецепторамимоноцит/макрофагов, активирует медиаторов транскрипции и тем самим усиливает секрецию металлопротеиназ и воспалительных цитокинов. Кроме этого выявлено, что кальпротектин связываясь эндотелиальными клетками усиливает выход хемотрактантов и приводит к повреждению, некрозу и апоптозу сосудов.

Предполагается, что этот механизм может играть важную роль в патогенезе и в развитии остеопороза. Патологическое поражение мелких кровеносных сосудов, особенно капилляров в костной системе может вызывать ряд воспалительных реакций.

Известно, что иммунные и костные клетки развиваются из гемопоэтических стволовых клеток костного мозга. Иммунные клетки могут нарушать баланс между остеокластами и остеобластами путём выработки иммунорегуляторных цитокинов и АМП, которые влияют на дифференцировку клеток-предшественников[6,7,9,10].

Уровень кальпротектина в сыворотке крови больных СД 2-го типа в I группе составило 201,4±10,3 нг/мл, в II группе 217,2±11,2 нг/мл, а в III группе 209,8±12,9 нг/мл. Как видно, из результатов уровень кальпротектина в сыворотке больных ДН повышается на 2,3 раза (р<0,001), а у больных с остеопорозом на 2,2 раза, по сравнению с контролем (таблица 2)

Концентрация кателицидина в I группе составило 0,984±0,064 мкг/мл, что на 1,4 раза ф<0,01) выше показателя контроля. Во II группе выявлено на 1,6 раза ф<0,01) повышение уровня кателицидина по сравнению с контролем, в III группе повышение уровня кателицидина составило на 1,9 раза ф<0,01) по сравнению с контролем. Концентрация кателицидина II группе составило 1,082±0,123 мкг/мл, а в III группе 1,279±0,102 мкг/мл, против 0,691±0,066 мкг/мл в контрольной группе.

Кателицидины встречаются в составе специфических гранул нейтрофилов и помимо антимикробными защитными функциями, они обладают и иммунорегулирующими свойствами. Они являются хемотркатантами иммунных клеток и реализируя миграцию нейтрофилов, моноцитов и Т клеток в очаг воспаления, способствует прогрессированию воспалительного процесса почек [11].

Таким образом, данные проведённых исследований показывают, что АМП играет существенную роль в метаболизме сосудистой системы и развитии хронического воспаления. В заключение, высокий уровень кальпротектина и кателицидина у пациентов с диабетом 2 типа с ДН и остеопорозом, предполагает, что АМП имеют большое значение в патогенезе этих осложнений. Кальпротектин и кателицидин в сыворотке крови у больных СД могут быть использованы в качестве потенциальных биомаркеров воспаления, тяжести и прогрессирования диабетической нефропатии и остеопороза, а также для разработки новых терапевтических методов. остеопороз диабет пептид нефропатия

Литература

1. Балаболкин М.И., Клебанова Е.М., Кремин- ская В.М. Патогенез ангиопатий при сахарном диабете // Сахарный диабет. - 1999. - №1.- с.2-6.

2. Schwartz A.V., Sellmeyer D.E. Diabetes, fracture, and bone fragility. Curr Osteoporos Rep. - 2007. - №3. - с. 105-11.

3. Agrawal N.K., Kant S. Targeting inflammation in diabetes: Newer therapeutic options // World J Diabetes. -2014. - № 5. - p. 697-710.

4. Vestergaard P. Discrepancies in bone mineral density and fracture risk in patients with type 1 and type 2 diabetes--a meta-analysis // Osteoporosis International. -2007. -№4. - c. 427-444

5. Shan P.F.,Wu X.-P.,Zhang H. Bone mineral density and its relationship with body mass index in postmenopausal women with type 2 diabetes mellitus in mainland China // Journal of Bone and Mineral Metabolism. -2009. - №2. -с. 190-197

6. Goyette J, Geczy C.L. Inflammation-associated S100 proteins: new mechanisms that regulate function // Amino Acids. - 2011. - № 1. - p. 821-42.

7. Ryckman C.I.,Vandal K., Rouleu P., Talbot M., Tessier P.A. Proinflammatory activities of S100: proteins S100A8, S100A9, and S100A8/A9 induce neutrophil chemotaxis and adhesion //J. Immunol. - 2003. - Mar 15. -№ 6. - p.3233-42.

8. Князев Ю.А., Вахрушева Л.Л., Сергеев Н.А. и др. Значение определения гликолизированного гемоглобина и лактата плазмы для характеристики состояния детей и подростков, больных сахарным диабетом // Педиатрия. - 1987. - №9.- С.62-64.

9. Ruth J. Pepper, Hsu-HanWang, Gayathri K. Rajakaruna, Eugenia Papakrivopoulou, et. al. S100A8/A9 (Calprotectin) Is Critical for Development of Glomerulonephritis and Promotes Inflammatory Leukocyte // Renal Cell Interactions. - 2015. - № 5. - p. 1264-1274

10. Шепелькевич, А.П. Остеопороз - осложнение сахарного диабета, которому уделяется недостаточно внимания / А.П. Шепелькевич, О.В. Жуковская, О.А. Шакуля // Медицинский журнал. - 2008. - № 2. - С. 91-95

11. Agerberth B., Charo J., Werr J., Olsson B. et al. The human antimicrobial and chemotactic peptides LL-37 and alpha-defensins are expressed by specific lymphocyte and monocyte populations // Blood, 2000. - № 9. - p. 3086-93.

Размещено на Allbest.ru