Введение к работе
Актуальность проблемы. Сахарный диабет (СД) является важной медицинской и социальной проблемой, занимая одно из центральных мест в современной клинической медицине. Повсеместный рост заболеваемости, неуклонно прогрессирующий характер течения, приводящий подавляющее число больных к инвалидизации, преимущественная поражаемость лиц трудоспособного возраста и огромные затраты на пожизненное лечение делает актуальным его изучение. В соответствии с Сеит-Винсентской декларацией (1989 г.) во многих странах мира, в том числе и в Российской Федерации, приняты Государственные программы по профилактике, выявлению и лечению СД и его осложнений (Дедов И.И. и соавт., 1992; Касаткина Э.П., 1990; Балаболкин М.И., 1994; Кудрякова СВ., Сунцов Ю.И., 1995; Вербовая Н.И., Лебедева Е.А. 1997).
Успехи современной диабетологии привели к увеличению жизни больных, что в свою очередь предопределило рост числа поздних осложнений заболевания, среди которых ведущими являются ангиопатии (Ефимов А.С., 1989; Балаболкин М.И., 1994). Поздние осложнения СД стали наиболее частой причиной инвалидизации и смерти больных.
Наиболее тяжелой формой СД является инсулинозависимый сахарный диабет (ИЗСД), распространенность которого составляет 0,1-0,2% в общей популяции (Касаткина Э.П., 1990; Кудрякова СВ. и соавт., 1994).
В последние годы все большее признание получаст аутоиммунная концепция патогенеза ИЗСД (Злобина Е.Н., Дедов И.И, 1993; Камаева О.И., 1994; Lernmark A. et al., 1992; Peakman М., Vergani D., 1992; Nerup J. et al., 1994; Zimraet P.Z., 1995; Muir A., Ramiga V., 1996). Разрушение р-клеток протекает с участием механизмов, опосредованных Т-лимфоцигами и циркулирующими аутоантителами (Andersen О.О., 1976; Birk O.S., Cohen I.R., 1993; Faustman D., 1993; Hutchings P. et al., 1993; Itoh N. et al, 1993; Kretowski A. et al., 1996), a инициаторами поражения являются цитокины и оксид азота (Corbett J.A.et al., 1992,1993; Eizirik D.L. et al., 1992; Ajuwon Z.A. et al., 1992; Xenos E.S. et al., 1993).
Наиболее частой причиной развития поздних осложнений при ИЗСД являются мнкроангиопатии (Кудрякова СВ. и соавт., 1995; Andriani D., 1980), патогенез которых включает в себя как наследственную предрасположенность, так и гипергликемию, определяющую нарушение метаболизма, гемореологические, гемоданамические и гормональные сдвиги, снижение оксигенации тканей и сложные изменения в иммунной системе (Лебедев Н.Б. и соавт., 1995; Бобырева Л.Е., 1996; Лебедева Е.А., 1996; Gisinger С, Lopes-Virella M.F., 1991, 1992; Williamson J.R. et al., 1993; Paolisso G., Giuliano D„ 1996). В.А.Галенок и соавт. (1985) показали, что гипоксия, развивающаяся как следствие гипергликемии на начальных этапах СД, в последующем, в результате
воздействия на многие системы организма, приводит к развитию и прогрессированию микроангиопатий, тем самым углубляя гипоксию тканей.
В литературе обсуждается вопрос о роли изменений Т- и В-клеточного звена иммунитета, макрофагов, иммунных комплексов в развитии сосудистых и висцеральных поражений при СД (Фролов В.М. и соавт., 1991; Кравец Е.Б. и соавт.,1992; Хаитов P.M. и соавт., 1992; Шишко П.И. и соавт., 1993; Потемкин В.В. и соавт., 1994; Трофименко Е.В. и соавт., 1994; Жук Е.А., Галенок В.А., 1995; Древаль А.В.,1995; Mario U.Di. et al., 1980; Furuta Т. et al., 1993; Tang S. et al., 1993; Di Cesare E. et al., 1994; Josefsen K. et al., 1994). Но большинство исследований касаются изучения отдельных звеньев иммунной системы. Недостаточно исследовано состояние регуляторного звена иммунной системы (интерферокы, цитокины) при СД, так же как отсутствует комплексная оценка различных звеньев иммунной системы при ИЗСД и его поздних осложнений.
В диабетологии непрерывно идет поиск оптимальных терапевтических подходов, которые позволили бы остановить развитие и прогрессирование осложнений СД и улучшить качество жизни больных. Однако выбор терапевтической тактики не всегда учитывает сложный характер изменений, происходящих в иммунной системе и различных органах, что и определяет недостаточную эффективность современной профилактики и терапии поздних осложнений СД.
Вместе с тем успехи развития современной иммунологии, вирусологии и генной инженерии увенчались открытием роли интерферонов и цитокинов в патогенезе ряда заболеваний (СКВ, РА, СПИД) и показали эффективность применения цитокинов и интерферонов-а при вирусных, онкологических и некоторых аутоиммунных болезнях (Кузнецов В.П. и соавт. 19S9, 1991; Щегловитова О.Н. и соавт., 1990; Кетлинский С.А. и соавт., 1992; Cortan R.S., Rober J.S., 1989). При СД и его поздних осложнениях не изучены такие важные звенья иммунной системы как цитокины и интерфероны, их связь с клеточным и гуморальным иммунитетом, изменениями метаболизма и тяжестью гипоксии.
Решение этих вопросов может расширить представление о механизмах формирования и прогрессирования СД и его поздних осложнений, способствовать разработке новых иммунологических критериев прогноза течения заболевания и методов иммунокоррекции. Указанное определило иель и задачи настоящего исследования.
Цель работы: изучить клинические особенности, механизмы формирования поздних осложнений сахарного диабета на основе комплексной оценки метаболизма, тканевой гипоксии и состояния различных звеньев иммунной системы.
Задачи исследования:
-
Изучить клинические особенности и характер поражений внутренних органов при СД. Дать оценку состояния метаболизма и тканевой гипоксии в зависимости от степени компенсации углеводного обмена и осложнений сахарного диабета.
-
Определить уровень интерферона в сыворотке крови и продукцию интерферонов клетками крови (in vitro) в условиях декомпенсации и компенсации сахарного диабета и при его осложнениях.
-
Изучить уровень провоспалителыгых цитокинов в сыворотке и их активных генов (мРНК) в клетках крови у здоровых людей и больных сахарным диабетом, уточнить их роль в патогенезе прогрессирования заболевания и его осложнений.
-
Провести комплексную оценку состояния клеточного и гуморального иммунитета при сахарном диабете, выявить их особенности при инфекционно-воспалительных заболеваниях, сосудистых и висцеральных осложнениях.
-
Определить влияние различных препаратов (витамин Е, дезагреганты, Т-активин, ридостин) на уровень интерферонов и цитокинов в сыворотке и их активных генов (мРНК) в клетках крови у больных 1 типом сахарного диабета.
-
На основе корреляционного анализа показать роль различных звеньев иммунной системы в формировании поздних осложнений сахарного диабета.
Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное исследование особенностей метаболизма и изменений иммунной системы при различных вариантах течения СД и его поздних осложнениях. Показано, что СД сопровождается тканевой гипоксией и сложным нарушением метаболизма, которые характеризуются наряду с хронической гипергликемией, высокой активностью ПОЛ и высоким уровнем лгаосомальных ферментов в сыворотке крови. Глубина тканевой гипоксии и тяжесть метаболических нарушений увеличиваются при прогрессировании СД и его поздних осложнениях, при этом компенсация и субкомпенсация углеводного обмена не приводят к полной ликвидации тканевой гипоксии, нормализации ПОЛ и уровня лизосомальных ферментов в сыворотке крови.
Впервые при СД выявлены нарушения в системе интерферонов (ИФН), характеризующиеся снижением синтеза ИФН-а и ИФН-у мононуклеарными клетками крови (in vitro), высоким уровнем ИФН в сыворотке и появлением патологических ИФН. Раннее развитие ангиопатий при небольшой длительности ИЗСД сопровождается появлением в сыворотке крови кислотолабильного ИФН, тогда как при длительнотекущем СД, осложненном ангиопатиями и аутоиммунными поражениями других эндокринных желез, в сыворотке выявляется аномальный интерферон (антивирусный фактор неизвестной природы). Обнаруженные при СД патологические ИФН относятся к факторам
иммуноагрессии, которые играют определенную роль в развитии ангиопатий и аутоиммунном поражении других эндокринных желез.
ИЗСД с ранним развитием ангиопатий характеризуется высоким уровнем ИЛ-ір и низким ФНО-а в сыворотке крови. Тяжелые гнойно-воспалительные заболевания на фоне гипергликсмии и кетоацидоза сопровождаются снижением уровня ИЛ-ір, что определяет стертость и атипизм ответа организма на инфекцию.
Наряду с указанным при ИЗСД обнаружено повышение (более 50 пкг/мл) активных генов цитокинов: мРНК ФНО-а, мРНК ИЛ-1р и мРНК ИЛ-6 в клетках крови. Высокий уровень провоспалительных цитокинов, выявленный у большинства больных с тяжелыми осложнениями СД, подтверждает их участие в прогрессировании ангиопатий и других поздних осложнений.
Комплексная оценка клеточного звена иммунной системы показала, что для СД характерно снижение Т-лимфоцитов, изменение субпопуляций иммунокомпетентных клеток, увеличение активированных лимфоцитов [HLA-DR]+h нарушение функции лимфоцитов и макрофагов.
Впервые в периферической крови у больных ИЗСД обнаружено нарастание числа мононуклеаров, несущих антигены ранних эритроидных предшественников (НАЕЗ+ и НАЕ9+). Последнее коррелировало с тяжестью гипоксии и наличием ангиопатий. Активация эритропоэза при ИЗСД, являющаяся следствием влияния гипоксии, и миграция ранних эритроидных предшественников в периферическую кровь, свидетельствует об участии Эр-супрсссорного механизма в формировании Т-клеточного иммунодефицита.
Показано, что прогрессирование СД и его поздних осложнений сопровождается увеличением пула В-лимфоцитов и их спонтанной пролиферативной активности, повышением продукции IgA, высоким уровнем ЦИК, что свидетельствует об активации В-клеточного звена иммунной системы. Последнее определяется антигенным стимулом и изменениями регуляторных механизмов в иммунной системе (снижение продукции ИФН-а и -у, активация эритропоэза с выходом в периферическую кровь ранних эритроидных предшественников и др.). Наличие высокого уровня ЦИК в сочетании со снижением структуры и функции макрофагов, высокой активностью комплемента сыворотки и повышением компонентов комплемента СЗ и С4 способствуют иммунокомплексному поражению сосудов и прогрессированию осложнений.
Изучено влияние на уровень интерферонов и цитокинов препаратов с различным механизмом действия, способных у здоровых людей выступать в роли индукторов ИФН (витамин Е, Т-активин, дипиридамол, ридостин). Показано снижение содержания ИФН сыворотки при лечении витамином Е, ридостином,
большими дозами дипиридамола (150-300 мг/сут.). Отмечено увеличение экспрессии мРНК ФНО-а, мРНК ИЛ-6 в клетках крови и снижение уровня ИЛ-1р и ФНО-а в сыворотке под влиянием ридостина, что свидетельствует о способности этого препарата улучшать функционалыгую способность иммунокомпетентных клеток.
Установлено, что прогрессирование поздних осложнений СД определяется развитием сложных метаболических нарушений и тканевой гипоксии, которые приводят к глубоким изменениям внутриклеточного метаболизма и проявляются изменением функции клеток (нарушение продукции интерферонов и цитокинов, появление патологических интерферонов, изменение функции макрофагов, Т- и В-лимфоцитов, появление ранних эритроидных предшественников в периферической крови, и т.д.). Нарушение функции макрофагов, приводящее к накоплению в крови ЦИК, активация системы комплемента и высокий уровень в сыворотке крови ИФН, в том числе появление патологических ИФН, ИЛ-ір, активация В-лимфоцитов и увеличение IgA и аг-макроглобулина приводят к прогрессированию аутоиммунных поражений микрососудов и поражений других эндокринных желез, формированию дистрофических изменений в органах, частым инфекционно-воспалительным заболеваниям. Указанное позволяет признать, что иммуно-метаболический механизм является определяющим в прогрессировании СД и его поздних осложнений.
Научно-практическая значимость работы. Научное значение проведенной работы заключается в том, что в ней показана роль метаболических и иммунных нарушений в прогрессировании СД и его поздних осложнений. Дисфункция иммунной системы, характеризуется нарушением продукции ИФН-а и ИФН-у клетками крови, высоким уровнем ИФН и ИЛ-ір в сыворотке, активацией эритропоэза с элиминацией ранних эритроидных предшественников в периферическую кровь, уменьшением Т-лимфоцитов с изменением их субпопуляций, высокой функциональная активность В-лимфоцитов, увеличением IgA, высоким уровнем ЦИК при снижении функции макрофагов, активацией системы комплемента. Все это определяет развитие ангиопатий и других поздних осложнений СД.
На основе проведенного исследования разработаны критерии прогрессирования СД. Показано, что высокий уровень ИФН, ИЛ-ір и патологические ИФН в сыворотке крови, повышение экспрессии активных генов провоспалительных цитокинов в клетках крови, активность В-клеточного звена иммунной системы, снижение выработки ИФН-у, высокое содержание активированных лимфоцитов, высокий уровень ЦИК и некоторых фракций комплемента (СЗ и С4) являются факторами агрессии, которые способствуют прогрессированию СД и его осложнений. Благоприятный прогноз заболевания
наблюдается при отсутствии выраженных изменений в системе цитокинов и интерферонов при нормальных показателях клеточного и гуморального иммунитета. Установлено, что большинство клеточных и гуморальных показателей иммуноагрессии во многом определяются тяжестью метаболических нарушений, активацией процессов ПОЛ, степенью гипоксии, содержанием иммунореактивного инсулина в сыворотке крови. Улучшение метаболизма при СД приводит к положительной динамике показателей, но не сопровождается значительным снижением или нормализацией уровня ИФН сыворотки.
Сохраняющийся высокий уровень факторов иммуноагрессии (активация В-клеточного звена, повышение Ig, ЦИК, СЗ, С4, сц-макроглобулина) при адекватной инсулинотерапии, свидетельствует о тяжести СД и прогрессирующем характере течения ангиопатий, а также о тяжести имеющегося активного аутоиммунного процесса, что требует изменения терапевтической тактики.
Гнойно-воспалительные заболевания, развившиеся на фоне декомпенсации СД, сопровождаются снижением продукции ИФН и провоспалительных цитокинов, еще большим угнетением Т-клеточного звена иммунитета и функциональной недостаточностью макрофагов, что определяет атипичность течения инфекции при гипергликемии, кетоацидозе и других метаболических изменений. При СД, осложненном инфекциошю-воспалительным заболеванием, требуется усиление терапии метаболических расстройств с последующим назначением иммунокорректоров. В острую фазу инфекции на фоне гипергликемии и кетоацидоза наиболее целесообразна заместительная иммунная терапия, в период суб- и компенсации метаболизма - назначение иммунокорректоров.
Практическое значение проведенной работы состоит в разработке иммунных критериев прогрессирования поздних осложнений и применении новых подходов в лечении больных СД с использованием для коррекции нарушений в иммунной системе препаратов, восстанавливающих интерфероновый и цитокиновый статус. Проведенные исследования Т-активина, витамина Е, дипиридамола и ридостина показали целесообразность их включения в терапию для нормализации функционального состояния иммунной системы.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Тяжесть течения СД 1 типа обусловлена развитием сосудистых осложнений, дистрофическими изменениями внутренних органов, аутоиммунными поражениями других эндокринных желез и присоединением инфекционно-воспалительных процессов. Поздние осложнения СД и быстрота их прогрессирования определяются степенью декомпенсации углеводного обмена, выраженностью тканевой гипоксии, активацией процессов ПОЛ,
степенью дестабилизации мембран, повышенным уровнем лизосомальных ферментов в сыворотке крови, сложными нарушениями иммунной системы.
-
Инсулинозависимый сахарный диабет и его поздние осложнения сопровождаются дисфункцией всех звеньев иммунной системы с формированием сложного и глубокого вторичного иммунодефицита и иммунопатологического синдрома, что определяет прогрессирование заболевания и его осложнений, поражение внутренних органов и других желез внутренней секреции, частоту, атипизм течения и склонность к генерализации инфекционно-воспалительного процесса.
-
Раннее развитие ангиопатий при впервые диагностированном и прогрессирующий характер их течения при длительнотекущем СД, поражение других эндокринных желез наблюдается при низкой способности клеток вырабатывать ИФН-а и ИФН-у, появлении патологических ИФН и высоком уровне общего ИФН сыворотки, что коррелирует с тяжестью метаболических нарушений, активностью ПОЛ, уровнем ИРИ.
-
Быстро прогрессирующий и осложненный ИЗСД сопровождается повышением экспрессии мРНК провоспалительных цитокинов (ИЛ-1р, ИЛ-6, ФНО-а) в клетках крови при высоком уровне ИЛ-ір и низком - ФНО-а в сыворотке крови. Изменения цитокинов предопределяют развитие иммунопатологических повреждений различных органов, микроангиопатий и атипичность течения инфекции.
-
Хроническая гипергликемия и кетоацидоз, тканевая гипоксия, высокая активность ПОЛ и лизосомальных ферментов в сыворотке крови при ИЗСД приводят к структурно-функциональным изменениям клеток иммунной системы, что проявляется значительным нарушением структуры и функции моноцитов/макрофагов, Т- и В-лимфоцитов, снижением количества Т-лимфоцитов, изменением субпопуляций иммунных клеток, появлением в периферической крови ранних эритроидных предшественников и свидетельствует о формировании Т-клеточного иммунодефицита. Ранние эритроидные предшественники благодаря Эр/супрессивному фактору углубляют депрессию Т-клеточного звена иммунитета. В клинике Т-клеточный дефицит проявляется прогрессирующим течением ангиопатий, развитием гепатоза, нефропатии и пролиферативной ретинопатии, частыми инфекционно-воспалительными заболеваниями.
-
Развитие сосудистых и висцеральных осложнений СД связано с изменениями в системе комплемента (высокая активность комплемента, повышение СЗ и С4), иммуноглобулинов (повышение IgA), накоплением ЦИК и их сосудоповреждающим действием. Эти факторы являются показателями иммуноагрессии, зависят от состояния метаболизма и снижаются при улучшении
показателей углеводного, жирового и белкового обмена, уменьшении активности ПОЛ и степени гипоксии, что свидетельствует о важности компенсации СД в предотвращении прогрессирования осложнений.
7. Изменение различных звеньев иммунной системы предусмазривает дифференцированный подход к коррекции: в период декомпенсации СД и инфекционно-воспалительных заболеваний целесообразна заместительная терапия, после достижения компенсации (субкомпенсации) метаболизма при восстановлении структуры и функции клеток иммунной системы - показана иммунокоррегирующая терапия (Т-активин, дипиридамол, витамин Е, ридостин). Ридостин обладает иммунорегулирующим эффектом через нормализацию ИФН и цитокинов: препарат снижает уровень ИФН и ИЛ-р в сыворотке крови и нормализуют экспрессию мРНК цитокинов у больных СД.
Реализация результатов работы. По материалам диссертации разработаны и внедрены методические рекомендации "Иммунологические критерии прогрессирования сахарного диабета" "Применение ридостина у больных сахарным диабетом", информационные письма " Применение индукторов интерферона при сахарном диабете", "Метаболические и иммунологические критерии компенсации сахарного диабета" (Управление здравоохранения администрации Новосибирской области, Новосибирский медицинский институт). По результатам исследования разработано и внедрено 3 рационализаторских предложения.
Данные о структуре СД, тяжести и характере осложнений использовались при разработке Областной научно-практической программы "Сахарный диабет", при расчете потребности в специализированных койках, специальных методов лечения и лекарственного обеспечения. Материалы исследования внедрены в практику работы отделений эндокринологии ОКБ и I КБ г. Новосибирска.
Основные фрагменты работы используются в учебном процессе (лекционный курс и практические занятия по циклу эндокринология на лечебном и педиатрическом факультетах Новосибирского медицинского института).
Работа выполнена на кафедре внутренних болезней для субординаторов лечебного факультета (зав. кафедрой - академик РАМН, д.м.н., профессор Л.Д. Сидорова), на кафедре микробиологии (зав. кафедрой - д.м.н., профессор А.Н. Евстропов) Новосибирского медицинского института (ректор - профессор А.В. Ефремов), на базе эндокринологического отделения ОКБ (главный врач -В.П. Пушкарев). Фрагменты работы выполнялись в лабораториях и научных подразделениях НПО "Вектор" (директор - академик РАМН Л.С. Сандахчеев): лаборатории цитокинов (зав. лабораторией к.б.н. А.А. Колокольцов), лаборатории генной диагностики НИИ Биоинженерии (зав. лабораторией к.х.н. С.Ф. Орешкова), в институте НИКТИ БАВ (директор института д.б.н.
В.И. Масычева); в лабораториях института клинической иммунологии СО РАМН (директор института - чл. корр. РАМН, д.м.н., профессор В.А. Козлов): клинической иммунопатологии (д.м.н., B.C. Кожевников) и лаборатории клинической иммунофармакологии (д.м.н., профессор B.C. Ширинский). Автором самостоятельно проведено обследование и лечение больных СД, большинство лабораторных исследований, анализ полученных данных.
Автор искренне признателен за поддержку и квалифицированную помощь участникам совместных исследований, сотрудникам кафедр и указанных лабораторий, врачам клиники, а также выражает большую благодарность научным консультантам академику РАМН, профессору Л.Д. Сидоровой и профессору В.Е. Яворовской.
Публикации. Материалы диссертации отражены в 45 опубликованных научных работах.
Тема разрабатывалась в соответствии с основным планом научно-исследовательских работ Новосибирского медицинского института, N гос. регистрации 01950004233 в рамках научной программы МЗ РФ и РАМН "Сахарный диабет".
Апробация работы. Материалы исследования были представлены и обсуждены на научно-практической конференции врачей "Эпидемиологические аспекты заболеваний сердечно-сосудистой системы, органов дыхания и крови в Новосибирской области (Новосибирск, 1985), I съезде эпидемиологов, инфекционистов и гигиенистов Туркменистана (Ашхабад, 1986), XIX Всесоюзном съезде терапевтов (Ташкент, 1987), II Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы клинической микробиологии в неинфекционной клинике" (Барнаул, 1988), Всесоюзной конференции "Система комплемента" (Киров, 1988), итоговых научных конференциях студентов и молодых ученых НМИ (Новосибирск, 1989, 1991), II Всероссийском съезде эндокринологов (Челябинск, 991), научно-практических конференциях "Новые методы диагностики, лечения заболеваний и менеджмента в здравоохранении" (Новосибирск, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997), научно-практических конференциях врачей "Актуальные вопросы современной медицины" (Новосибирск, 1990, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997), научной сессии сотрудников НМИ (Новосибирск, 1994, 1995), III Российском национальном конгрессе "Человек и лекарство"(Москва, 1996), III Всероссийском съезде эндокринологов (Москва, 1996), 32 Конгрессе Европейской Ассоциации по изучению диабета (Австрия, Вена, 1996).
Апробация диссертации проводилась на совместном заседании кафедры терапии для субординаторов, кафедры микробиологии и проблемной комиссии "Терапия" Новосибирского медицинского института.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 327 страницах машинописного текста (без указателя литературы) и содержит введение, обзор
литературы, 5 глав, отражающих результаты собственных исследований, заключение, выводы, практические рекомендации. Работа иллюстрирована 33 рисунками и 102 таблицами. Указатель литературы включает 225 работ отечественных и 356 иностранных авторов.
