Обґрунтування можливості використання глюкозамінілмурамілдипептиду для профілактики хронічного запалення

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обґрунтування можливості використання глюкозамінілмурамілдипептиду для профілактики хронічного запалення

Шевченко О.М.,

Summary

In the experiments in rats, a model of secondary chronic inflammation presents a pathogenetic justification for the use of glucosaminylmuramyl dipeptide for the prevention of chronic inflammation. The regularities of changes in the reactions of the blood system were revealed: cell-tissue dynamics of the inflammation center, cellular composition of the inflammation center, bone marrow hematopoiesis, leukocyte reaction, content of proinflammatory and anti-inflammatory cytokines in peripheral blood, in the dynamics of secondary chronic inflammation, which is on the background of the introduction of glucosaminylmuramyl dipeptide. The use of glucosaminylmuramyl dipeptide in chronic inflammation will improve the prevention and pathogenetic therapy of chronic inflammation.

Key words: secondary chronic inflammation, inflammation site, bone marrow, peripheral blood, glucosaminylmuramyl dipeptide

У дослідах на щурах на моделі вторинно хронічного запалення наведено патогенетичне обґрунтування використання глюкозамінілмураміл-дипептиду для профілактики хронічного запалення. Виявлено закономірності змін реакцій системи крові: клітинно-тканинну динаміку вогнища запалення, клітинний склад вогнища запалення, кістково-мозкове кровотворення, лейкоцитарну реакцію, вміст прозапальних та протизапальних цитокінів у периферичній крові, у динаміці вторинно хронічного запалення, що перебуває на тлі введення глюкозамінілмурамілдипептиду. Застосування глюкозамінілмурамілдипептиду при запаленні, яке хронізується, буде сприяти удосконаленню профілактики та патогенетичної терапії хронічного запалення. Ключові слова: вторинно хронічне запалення, вогнище запалення, кістковий мозок, периферична кров, глюкозамінілмурамілдипептид.

ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЛЮКОЗАМ ИНИЛ МУРАМ ИЛДИ ПЕПТИДА ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ХРОНИЧЕСКОГО ВОСПАЛЕНИЯ

Шевченко А.Н., Бибиченко В.А.

На модели вторично хронического воспаления представлено патогенетическое обоснование использования глюкозаминилмурамил-дипептида для профилактики хронического воспаления. Выявлены закономерности изменений реакций системы крови: клеточно-тканевую динамику очага воспаления, клеточный состав очага воспаления, костно-мозговое кроветворение, лейкоцитарную реакцию содержания провоспалительных и противовоспалительных цитокинов в периферической крови, в динамике вторично хронического воспаления, протекающего на фоне введения глюкозаминилмурамилдипептида. Применение глюко-заминилму- рамилдипептида будет способствовать совершенствованию профилактики и патогенетической терапии хронического воспаления.

Ключевые слова: вторично хроническое воспаление, очаг воспаления, костный мозг, периферическая кровь, глюкозаминилмурамилдипептид.

Запалення становить основу більшості хвороб людини. Медична й соціальна значущість запальних захворювань із кожним роком зростає в усьому світі. Гострі запальні процеси зустрічаються все частіше і частіше набувають затяжного характеру. Одночасно зростає кількість первинно хронічних запальних захворювань [1-3].

Хронічне запалення є ключовою патогенетичною основою великої кількості захворювань, таких як атеросклероз, ожиріння, рак, хронічне обструктивне захворювання легень, бронхіальна астма, нейродегенеративні захворювання, розсіяний склероз, ревматоїдний артрит та інших [3-5]. Старіння також асоційоване з системним хронічним запаленням низької активності. Був навіть створений термін "іnflammaging", що відображає провідну роль запалення у процесі старіння [6, 7].

Водночас механізми хронічного запалення вивчені недостатньо. Незважаючи на велику кількість досліджень, присвячених хронічним запальним захворюванням, загальна патологія і профілактика хронічного запалення досліджуються недостатньо.

На відміну від гострого запалення, при якому у вогнищі запалення переважають нейтрофіли, при хронічному запаленні вогнище інфільтровано насамперед макрофагами й лімфоцитами. Механізми трансформації "нейтрофільного" запалення в "лімфоцитарно-макрофагальне" на сьогодні є предметом багатьох досліджень [3,8]. Фізіологічно, така трансформація необхідна для заміни деструктивних властивостей нейтрофілів на регенеративні властивості самих макрофагів і фібробластів [3]. Однак при хронічному запаленні альтеруючі властивості клітин переважають над регенеративними, що запобігає нормальній фізіології запалення [9].

Головною ланкою патогенезу запалення є медіаторна регуляція. Серед медіаторів запалення особливе місце посідають цитокіни, оскільки вони визначають події у вогнищі запалення та запускають системні прояви процесу за рахунок залучення імунної та інших систем [3, 10].

Цитокіни продукуються переважно моноцитами, макрофагами та Т-лімфоцитами і тому розподіляються на монокіни і лімфокіни. Умовно їх поділяють на прозапальні і протизапальні.

Порушення в процесі медіаторної регуляції запалення може мати місце внаслідок генетично-обумовлених причин. Так, дефіцит TNF-a-induced protein-2 (TIPE2), що за нормальної експресії пригнічує диференціацію лімфоцитів, спричиняє до гіперінфільт-рацію різних тканин організму активними лімфоцитами й макрофагами, результатом чого є генералізація запалення [11]. запалення клітинний патогенетичний

Однак порушення медіаторної регуляції може мати місце і в тканинах без генетичних дефектів. Дослідження цитокінового профілю у вогнищі запалення є предметом багатьох досліджень останніх років. Це обумовлено перш за все розвитком сучасної фармакології, що дозволяє заблокувати дію певних цитокінів як системно, так і локально.

Тому актуальним залишається патогенетичне обґрунтування можливості використання інших гемомодуляторів для профілактики хронізації запалення, які стимулюють синтез цитокінів, впливають на вміст їх у периферичній крові. Зокрема, ми зупинили свій вибір на глюкозамінілмурамілдипептиді (N-ацетилг- люкозамініл-1 -4^-ацетил-мура-моїл- L-аланіл-D-ізоглютаміні), який стимулює функціональну активність макрофагів та синтез цитокінів. Він застосовується в комплексній терапії імуноде- фіцитних станів при хронічних в'яло протікаючих рецидивуючих інфекційно-запальних захворюваннях різної локалізації [12].

Але можливість використання глюкозамінілмурамілдипептиду для профілактики хронічного запалення не вивчалася.

Мета дослідження

Обґрунтування можливості використання глюкозамінілмурамілдипептиду для профілактики хронічного запалення.

Матеріали та методи

Експериментальне дослідження проведено на 132 щурах-самцях лінії WAG масою тіла 180-200г Контролем для природнього перебігу запалення були інтактні щури. Контроль для запалення на тлі введення глюкозамінілму-рамілдипептиду - щури, яким вводили препарат без подальшого викликання запалення.

Моделлю запалення було карагіненове хронічне асептичне запалення, спричинене внутрішньом'язовим введенням в ділянку стегна 10 мг л-кара- гінену (Sigma, США) в 1 мл ізотонічного розчину хлориду натрію [13].

Тварин забивали на 6-ту годину, 1 - у, 2-у, 3-ю, 5-у, 7-у, 10-у, 14-у, 21-у і 28- у добу запалення.

У докладній динаміці запалення, починаючи з 6-ої год. до 28-ї доби, досліджували реакції системи крові: клітинно-тканинну динаміку вогнища запалення, клітинний склад вогнища запалення, кістково-мозкове кровотворення, лейкоцитарну реакцію й концентрацію цитокінів у сироватці крові.

Глюкозамінілмурамілдипептид вводили під шкіру спини щурам у дозуванні 0,1 мг 0,5 мл ізотонічного розчину натрію хлориду щодня протягом усього експерименту. Дозу для щурів визначали за константою біологічної активності за формулою Риболовлєва [14, 15].

Статистичне опрацювання результатів проводили за критерієм Стьюдента [16].

Результати та їх обговорення

Клітинно-тканинна динаміка за звичайного перебігу запалення і за запалення на тлі введення глюкозамініл-мурамілдипептиду майже ідентична, морфологічні зміни розвиваються приблизно в одні і ті ж терміни з невеликою різницею в інтенсивності процесу. Так, при запаленні на тлі введення глюкоза- мінілмурамілдипептиду в термін спостереження на 2-у добу спостерігаються зміни більш схожі з такими на 3-ю добу спостереження при звичайному перебігу запалення - зниження кількості нейтрофілів і осередкове розрідження клітинної щільності в центральних ділянках запального інфільтрату в прошарках пухкої волокнистої в процесі дезорганізації сполучної тканини між пучками м'язових волокон. Однак на 3-ю добу при запаленні на тлі введення глюкозамінілмураміл дипептиду морфологічні зміни стають ідентичними таким при звичайному перебігу запалення в цей же термін.

Початок формування гранульом як за звичайного перебігу запалення, так і при запаленні на тлі введення глюкоза- мінілмурамілдипептиду відбувається в одні і ті ж терміни - на 5-у добу. Поетапні зміни в гранульомах також відбуваються в одні і ті ж терміни, однак при запаленні на тлі введення глюкозамінілмура-мілдипептиду в цілому відзначено більшу кількість лімфо-макрофагальних елементів, клітин фібробластичного ряду й більш виражене колагеноутворення.

При вивченні клітинного складу центру вогнища запалення спостерігається значний протизапальний ефект глюкозамінілмураміл-дипептиду за карагіненового запалення. Цей ефект відзначається з боку різних складових клітинно-тканинної реакції вогнища запалення: лейкоцитарної інфільтрації, проліферації сполучнотканинних елементів. При цьому зберігається інфільтрація запальної тканини гранулоцитами. Інфільтрація іншими лейкоцитами підвищується в різні терміни запалення й знижується в більш пізні. Виражена інфільтрація в ранні терміни викликає посилення ефективності елімінації флогогену, у зв'язку з цим зменшується подальший перебіг запалення, що супроводжується зниженням подальшої інфільтрації. Застосування глюкозамінілмурамілдипептиду також стимулює накопичення макрофагів, тканинних базофілів, фібробластів у початкові терміни запалення, що сприяє більш вираженій репарації у гострий період запалення й зниження розвитку сполучної тканини у період вираженої хронізації процесу.

На периферії вогнища запалення при звичайному запаленні порівняно з центром менше виражена інфільтрація нейтрофілами й еозинофілами, але значно більше - моноцитами й лімфоцитами. Плазматизація лімфоцитів виражена більше на периферії вогнища запалення. Реакція клітин сполучної тканини також більш виражена на периферії вогнища запалення у зв'язку з тим, що репаративні явища починаються з периферії вогнища і йдуть у напрямку до центру за рахунок сполучнотканинних елементів.

Таким чином, використання глюкозамінілмурамілдипептиду впливає на вміст різних клітинних елементів, характерних для запальної реакції, а зміни клітинного складу вогнища карагіненового запалення на його периферії ідентичні з такими в центрі, однак менше виражені.

При запаленні на тлі застосування глюкозамінілмурамілдипептиду порівняно з природнім перебігом процесу в ранні терміни запалення у вогнище емігрує більша кількість лейкоцитів, порівняно з більш віддаленими термінами, оскільки їх виходить менша кількість. Показано також, що відбувається в ранні терміни більше вимивання клітин з кісткового мозку у кров, що більш істотно стимулює гемопоез, а в більш пізні терміни, які відповідають періоду хронізації запалення - менша активація гемопоезу.

Це, очевидно, пов'язано з тим, що посилена еміграція лейкоцитів у вогнище запалення в початкові строки процесу забезпечує більш ефективну боротьбу з флогогеном і, відповідно, меншу хронізацію процесу.

Застосування глюкозамінілмурам-ілдипептиду спричиняє зниження хронізації запалення за рахунок більшої активації гемопоезу, і, отже, надходження лейкоцитів у кров і вогнище в початкові терміни запалення.

Результати досліджень кістково- мозкового кровотворення в динаміці вторинно хронічного запалення показують, що застосування глюкозамінілму-рамілдипептиду призводить до зменшення хронізації процесу, що показує доцільність використання його для профілактики хронічного запалення.

При запаленні на тлі застосування глюкозамінілмурамілдипептиду на відміну від природнього перебігу запалення зменшення загальної кількості лейкоцитів спостерігається на 5-у і 14-у добу, що пов'язано з посиленим виходом лейкоцитів у вогнище запалення. Спочатку запальна реакція більш виражена, ніж за природнього перебігу запалення, на 28-у добу - менша. Посилене залучення лейкоцитів до 14-ї доби, очевидно, спричиняє більшу елімінацію флогогену в цей період і зниження потреби в лейкоцитах пізніше в період хронізації запалення, що свідчить про зменшення хронізації, тобто про зниження глюкозамінілмурамілдипептидом хронізації запалення.

Виходячи з показників лейкоцитарної реакції периферичної крові в динаміці карагіненового вторинно хронічного запалення, застосування глюкозамінілмурамілдипептиду призводить до зниження хронізації процесу, що свідчить про можливості використання препарату для профілактики хронізації запалення.

Відмічається фазний характер змін концентрацій ФНП-б при звичайному перебігу запалення.

При вторинно хронічному запаленні на тлі введення ГМДП концентрація ФНП-б в крові до 6-ї години істотно не відрізняється від контролю. У подальші терміни спостерігається хвилеподібна зміна концентрації ФНП-б в крові.

Порівняно з природнім перебігом запалення концентрація ФНП-б в крові при запаленні на тлі застосування глюкозамінілмурамілдипептиду достовірно більша з 6-ї години по 3-ю добу відповідно в 1,064 раза р < 0,05, в 1,31 раза (р < 0,001), 2,00 раза (р < 0,001), 1,44 раза (р < 0,001).

На 5-у 6 7-у добу відзначається зниження концентрації ФНП-б на тлі застосування глюкозамінілмурамілдипептиду порівняно з природнім пере-бігом запалення відповідно в 1,82 раза (р < 0,001), 1,61 раза (р < 0,001). З 10-ї до 28-ї доби спостерігаємо достовірне зниження концентрації ФНП-б на тлі застосування глюкозамінілмурамілдипептиду, відповідно в 1,42 раза (р < 0,001), 1,55 раза (р < 0,001), 1,68 раза (р < 0,001), 1,89 раза (р < 0,001).

За вторинно хронічного запалення на тлі введення глюкозамініл-мурамілдипептиду концентрація ІЛ-2 також змінюється хвилеподібно. До

6- ї години спостерігаємо достовірне підвищення концентрації ІЛ-2 порівняно з контролем в 1,33 раза (р < 0,001). Перша хвиля підвищення концентрації

ІЛ-2 спостерігається з 1-ї до 3-ї доби, перевищуючи контроль відповідно в 3,06 раза, (р < 0,001), 4,46 раза, (р

< 0,001), 4,93 раза (р < 0,001). На 3-ю добу спостерігається пік підвищення концентрації ІЛ-2, так що в ці ж терміни ми спостерігаємо достовірне підвищення концентрації ІЛ-2 порівняно з попередніми термінами відповідно в 2,30 раза (р < 0,001), в 1,46 раза (р < 0,001), в 1,11 раза (р < 0,001).

Порівняно з природнім перебігом запалення концентрація ІЛ-2 у крові при запаленні на тлі застосування глюкоза- мінілмурамілдипептиду була на 6-ій годині достовірно знижена в 1,11 раза (р

< 0,05).

З 1 -ї до 3-ї доби концентрація ІЛ-2 в крові на тлі застосування глюкозамін- ілмурамілдипептиду була достовірно вища відповідно в 1,38 раза (р < 0,001), 1,17 раза (р < 0,001), в 1,09 раза (р < 0,001) порівняно зі звичайним перебігом запалення.

З 5-ї до 7-ї доби спостерігаємо зниження концентрації ІЛ-2 в крові на тлі застосування глюкозамінілмураміл дипептиду відповідно в 1,19 раза (р < 0,001), 1,26 раза (р < 0,001).

На 10-у і 14-ту добу концентрація ІЛ-2 в крові на тлі застосування глюкозамінілмурамілдипептиду не відрізняється від природнього перебігу запалення.

На 21-у і 28-у добу відзначаємо достовірне зниження концентрації ІЛ-2 в крові на тлі застосування глюкозамінілмурамілдипептиду відповідно в 2,91 раза (р < 0,001) і 1,59 раза (р

< 0,001) порівняно з природнім перебігом запалення.

За вторинно хронічного запалення на тлі введення глюкозамінілмурамілди- пептиду концентрація ІЛ-10 до 6-ї години істотно не відрізняється від контро лю. На 1-у - 2-у добу спостерігаємо достовірне зниження концентрації ІЛ-10 в периферичній крові на тлі введення глюкозамінілмурамілдипептиду відповідно в 1,27 раза (р < 0,001) і 1,43 раза (р < 0,001) порівняно з контролем, а також відзначаємо зниження їх концентрації порівняно з попереднім терміном відповідно в 1,21 раза (р < 0,001) і 1,13 раза (р < 0,001).

До 3-ї доби концентрація ІЛ-10 наближається до вихідної, але все ж достовірно перевищує 2-у добу в 1,56 раза (р < 0,001).

Порівняно з природнім перебігом запалення концентрація ІЛ-10 в периферичній крові при запаленні на тлі застосування глюкозамінілмурамілдипептиду на 6-у годину й 1-у добу була достовірно вища відповідно в 1,42 раза (р < 0,001), 1,35 раза (р < 0,001).

З 3-ї доби до 21-ї доби спостерігаємо підвищення концентрації ІЛ-10 у периферичній крові при запаленні на тлі застосування глюкозамініл-мурамілдипептиду порівняно з природнім перебігом запалення відповідно в 1,43 раза (р < 0,001), 2,28 раза (р < 0,001), 1,83 раза (р < 0,001), 1,54 раза (р < 0,001), 1,66 раза (р < 0,001), 1,62 раза (р < 0,001).

На 28-у добу при запаленні на тлі введення глюкозамініл-мурамілдипептиду концентрація ІЛ-10 знижується порівняно з природнім перебігом запалення в 1,04 раза (р < 0,001), що свідчить про зниження хронізації запалення [1].

Аналізуючи отримані результати, слід зазначити, що на тлі введення глюкозамінілмурамілдипептиду до 28-ї доби знижується концентрація прозапальних цитокінів ФНП-б і ІЛ-2 і істотно збільшується концентрація протизапального цитокіну ІЛ-10. Як основний протизапальний цитокін ІЛ-10 пригнічує секрецію запальних цитокінів і послаблює їх негативні ефекти, блокує вихід різних хемокінів нейтрофільними гранулоцитами, а також активацію циклоок-сигенази-2 і синтез простагландину Е-2.

Висновки