Medline.ru - Белковый обмен и иммунный статус пострадавших при травматической болезни

Влияние белкового обмена на состояние иммунной системы изучено у пострадавших при тяжёлой травме. Параллельное исследование в течение 30 суток содержания в сыворотке крови основных белков и свободных аминокислот и параметров иммунитета позволило выявить ряд зависимостей между этими системами. Установлено, что состояние иммунной системы при травматической болезни непосредственно связано с состоянием белкового обмена.

Состояние висцерального пула белка при травматической болезни в большей степени оказывает влияние на наиболее энергозависимые механизмы иммунного ответа: способность лимфоцитов к активации, пролиферативную активность и антителообразование.

Преобладающее влияние на состояние различных звеньев иммунитета глюкогенных аминокислот может свидетельствовать о преимущественном использовании свободных аминокислот для получения энергии.

При этом состояние иммунокомпетентных клеток достаточно тесно взаимосвязано с уровнем свободных аминокислот в сыворотке крови.

Аминокислотами, оказывающими наибольшее влияние на состояние иммунной системы при травматической болезни, являются: метионин, аргинин, цистеин, валин и глутамин.

The influence of protein metabolism on immune system condition is investigated at patients in a multiple trauma. Parallel research within 30 day of the basic proteins and amino acids contents in blood and parameters of immunity has allowed to reveal a number of dependences between these systems. It is established that the condition of immune system in trauma is directly connected to the protein metabolism condition.

The visceral protein pool in trauma influences in the greater degree on the most energy-depended mechanisms of the immune response: activation, proliferative activity and antibody synthesis.

The prevailing influence of glycogenic amino acids on a condition of various parts of immunity can testify to primary use of free amino acids for getting of energy.

Thus the condition of lymphocytes is closely interconnected with a level of free amino acids in blood.

The amino acids rendering the greatest influence on a condition of immune system in trauma are: methionine, arginine, cysteine, valine and glutamine.

Введение
Ослабление иммунных реакций на фоне белково-энергетической недостаточности является фактом, доказанным как эмпирически, так и результатами многочисленных исследований.

Одним из первых связь между нутритивной и иммунной недостаточностью документально подтвердил N.Scrimshaw с соавторами (1959), показавший в своих эпидемиологических исследованиях взаимосвязь между частотой инфекционных заболеваний и недостаточным питанием, широко распространённым у местного населения Гватемалы [14].

Дальнейшее развитие иммунологии позволило существенно расширить знания в этой области, однако проблема и в настоящее время остаётся открытой [11].

Взаимосвязь иммунитета и питания настолько очевидная, что отдельные показатели, характеризующие состояние иммунной системы, используются для оценки нутритивного статуса [5].

Показано, что белково-энергетическая недостаточность сопровождается снижением количества лимфоцитов в периферической крови [15]. Наблюдается преимущественное уменьшение числа CD3+ Т-лимфоцитов при относительно стабильном содержании В-лимфоцитов и увеличении доли нулевых клеток. Считается, что среди Т-лимфоцитов белковому голоданию наиболее подвержены CD4+ лимфоциты.

Отмечается снижение пролиферативной активности лимфоцитов на Т-клеточные митогены, синтеза ряда цитокинов (IL1, IL2, IFN , MIF). Снижение интенсивности клеточно-опосредованных реакций определяемое в реакции гиперчувствительности замедленного типа, используется в диагностике нутритивной недостаточности [6; 7; 8; 12; 16].

Изменения со стороны гуморального иммунитета характеризуются снижением антителообразования, угнетением пролиферативной активности лимфоцитов [12]. Показано, что у пациентов с общим вариабельным иммунодефицитом уровень IgA в сыворотке и количество циркулирующих в крови CD4+ лимфоцитов прямо коррелирует с основными антропометрическими показателями, характеризующими нутритивный статус (индекс массы тела (ИМТ), кожно-жировая складка трицепса (КЖСТ), окружность мышц плеча (ОМП)) [13].

Белково-энергетическая недостаточность является одной из основных причин изменений иммунитета у лиц пожилого возраста. Данные изменения затрагивают как механизмы резистентности, так и собственно иммунитет. На фоне снижение общего уровня Т-лимфоцитов в периферической крови отмечается снижение Th0 лимфоцитов в результате увеличения числа Th2 лимфоцитов [9].

Между тем показано, что и значительное увеличение содержания белка в рационе также сопровождается нарушениями иммунной реактивности, проявляющимися ухудшением ряда показателей иммунитета и угнетением реакций замедленного типа [3].

По всей видимости, существуют оптимальные параметры белкового обмена, способствующие наиболее эффективному функционированию иммунных механизмов. В частности, в эксперименте установлено, что максимальная активность комплемента и фагоцитарная активность наблюдается при содержании белка в рационе из расчёта 13 - 23% по калорийности. Большее или меньшее содержание белка в рационе приводит к снижению данных показателей [2].

Очевидно, что состояние иммунной системы приобретает решающее значение в критических ситуациях, требующих предельного напряжения всех систем организма. В таких условиях поиск путей поддержки и восстановления защитных сил организма приобретает особенно важное значение. Целью настоящего исследования было изучение влияния белкового обмена на иммунный статус пострадавших при травматической болезни.

Материалы и методы
У 60 пострадавших с тяжёлой сочетанной травмой в динамике было проведено комплексное обследование, включавшее в себя параллельное определение нутритивного и иммунного статуса. Средний возраст обследованных составил 38,4+/-2,1 лет. Тяжесть повреждения, оцененная по шкале ВПХ-П[1], составила в среднем 11,2+/-0,9 баллов (от 0,8 до 24,7 баллов). Тяжесть состояния на момент поступления по шкале ВПХ-СП составила 27,9+/-1,6 баллов (от 12 до 54 баллов).

Контрольную группу составили 30 практически здоровых мужчин. Средний возраст 30,6+/-4,3 лет.

При оценке нутритивного статуса наряду с традиционными антропометрическими и лабораторными методами исследования выполнялось определение соотношения свободных аминокислот в сыворотке крови. Анализ проводили в виде триметилсилильных производных на газожидкостном хроматографе "Кристалл - 2000", снабжённом капиллярной колонкой с нанесённой жидкой фазой SE-30.

Для анализа взаимосвязей между показателями, характеризующими белковый обмен и иммунный статус пострадавших при травматической болезни, были использованы статистические методы корреляционного непараметрического и канонического анализа.

Результаты и обсуждение

Установлено, что изменение антропометрических параметров, характеризующих белковый обмен, таких как тощая масса тела, окружность мышц плеча, площадь мышц плеча, практически не коррелировало с гематологическими и иммунологическими показателями [таблица 1]. Возможно, это обусловлено определённой инертностью антропометрических величин, в то время, как иммунная система отличается значительно бoльшей динамичностью.

Таблица 1- Характеристика корреляционных взаимосвязей между антропометрическими и биохимическими показателями, характеризующими белковый обмен, и содержанием лейкоцитов

Поскольку традиционно для оценки висцерального пула белка используются уровни в сыворотке крови ряда белков (общий белок, альбумин, преальбумин), в первую очередь было изучено их влияние на состояние иммунной системы при травме. Корреляционный анализ позволил установить, что относительное содержание лимфоцитов возрастало пропорционально увеличению альбумина (r = 0,39; p = 0,0001) и преальбумина (r = 0,31; p = 0,001).

Вместе с тем, абсолютное количество лимфоцитов, также использующееся в качестве критерия при оценке висцерального пула белка, не обнаружило значимых взаимосвязей с остальными показателями, характеризующими нутритивный статус. На наш взгляд, это обстоятельство лишний раз доказывает, что данный показатель не может использоваться в качестве критерия оценки нутритивного статуса при травматической болезни, а также, возможно, и других состояниях, патогенез которых связан с динамично протекающими воспалительными процессами.

Наибольшее количество взаимосвязей с показателями иммунитета было выявлено у альбумина [таблица 2]. Прежде всего, следует отметить взаимосвязь между его содержанием и процессами активации лимфоцитов. Установлено, что на фоне увеличения альбумина наблюдалось повышение как относительного, так и абсолютного содержания CD25+ (r = 0,51; p = 0,0001 и r = 0,50; p = 0,0001 соответственно ) и HLA II+ (r = 0,50; p = 0,0001 и r = 0,37; p = 0,0002) клеток.

Таблица 2 - Характеристика корреляционных взаимосвязей между антропометрическими и биохимическими показателями, характеризующими белковый обмен, и показателями иммунного статуса

Чем больше был уровень альбумина, тем выше отмечалась пролиферативная активность лимфоцитов (РБТЛ с ФГА: r = 0,47; p = 0,0001; РБТЛ с PWM: r = 0,50; p = 0,0001).

Также был выявлен ряд взаимосвязей с показателями гуморального иммунитета. Увеличение содержания альбумина сопровождалось ростом как относительного (r = 0,42; p = 0,0001) так и абсолютного (r = 0,34; p = 0,0008) содержания CD20+ лимфоцитов, повышением продукции IgA (r = 0,47; p = 0,0001), IgG₃ (r = 0,34; p = 0,0045) и IgG₄ (r = 0,46; p = 0,0001).

Исследование канонической корреляционной связи между содержанием белков сыворотки крови (общий белок, альбумин, преальбумин) и иммунологическими показателями также подтвердило наличие зависимостей с состоянием гуморального иммунитета (r = 0,53; p = 0,0001), пролиферативной активностью лимфоцитов (r = 0,42; p = 0,002) и содержанием активированных клеток (CD25+, HLA II+) (r = 0,45; p = 0,001).

Данная ситуация представляется достаточно закономерной, поскольку и активация, и пролиферация отличаются не только энергоёмкостью, но и характеризуются высокой интенсивностью синтетических процессов.

Кроме того, с уровнем альбумина оказались связанными содержание CD16+ лимфоцитов (r = 0,37; p = 0,0001), уровень TNF в сыворотке (r = 0,55; p = 0,001) и индуцированная продукция IL4 (r = 0,47; p = 0,0001).

Следует отметить, что при этом не было выявлено значимых взаимосвязей между иммунологическими показателями и уровнем в сыворотке крови мочевины, представляющей собой продукт деградации аминокислот. Данный факт, на наш взгляд, не имеет существенного значения, поскольку при травматической болезни уровень мочевины зависит не только от интенсивности катаболизма белка, но и от функционального состояния почек, которое в большинстве случаев характеризуется серьёзными нарушениями.

Особый интерес представляло исследование влияния на состояние иммунной системы содержания в сыворотке крови свободных незаменимых аминокислот.

Исследование показало, что увеличение индекса фагоцитоза происходило на фоне снижения содержания треонина ( r = -0,47; p = 0,001) и глутамина (r = -0,37; p = 0,01) [таблица 3].

Таблица 3 - Характеристика корреляционных взаимосвязей между относительным содержанием аминокислот и иммунологическими показателями

Субпопуляционный состав лимфоцитов мало зависел от состояния аминокислотного пула. Как относительное, так и абсолютное количество CD3+ и их CD8+ субпопуляции слабо коррелировали с содержанием лизина и метионина. Наиболее чувствительными к изменениям состава аминокислот оказались CD20+ лимфоциты, абсолютное содержание которых коррелировало с уровнем валина (r = 0,39; p = 0,01) и метионина (r= 0,39; p = 0,01). При увеличении уровня валина также наблюдалось повышение абсолютного количества СD95+ клеток (r = 0,45; p = 0,001).

Пролиферативная активность лимфоцитов практически не зависела от соотношения свободных аминокислот.

Увеличение содержания треонина сопровождалось повышением продукции IgA (r = 0,44; p = 0,05), IgG₁ (r = 0,46; p = 0,05), IgG₂ (r = 0,61; p = 0,005) и IgG₄ (r = 0,57; p = 0,01) антител. Уровень таурина также был связан с продукцией иммуноглобулинов: выявлены положительные корреляционные связи с содержанием IgA (r = 0,50; p = 0,02) и IgG₄ (r = 0,52; p = 0,02).

Влияние аминокислот на систему цитокинов, в основном, касалось продукции IFN и TNF . Согласно полученным результатам, спонтанный синтез IFN увеличивался на фоне возрастания уровня таурина (r = 0,58; p = 0,002), глутамина (r = 0,56; p = 0,003) и лизина (r = 0,44; p = 0,02), а его индуцированная продукция повышалась на фоне снижения цистеина (r = -0,50; p = 0,009) и уменьшалась вместе с аргинином (r = 0,44; p = 0,03).

Спонтанная продукция TNF была выше при низком уровне треонина (r = -0,53; p = 0,02) и высоком содержании триптофана (r = 0,48; p = 0,04).

Использование канонического корреляционного анализа позволило систематизировать полученные данные. Известно, что метаболизм аминокислот объединяет в себе два параллельных процесса - деградацию и биосинтез. В условиях катаболизма процессы деградации закономерно преобладают. Исходя из этого, исследуемые аминокислоты, были разделены на две основные группы: глюкогенные (треонин, глутамин, аргинин, цистеин, валин, метионин) и кетогенные (лейцин и лизин). Аминокислоты, входящие одновременно в обе группы, не учитывались.

Анализ показал, что относительное содержание в сыворотке кетогенных свободных аминокислот практически не имело значимых канонических корреляционных связей ни с одним из звеньев иммунитета [таблица 4]. Исключение составила только продукция IL2, в отношении которой была обнаружена слабая связь.

Таблица 4 - Характеристика канонических корреляционных взаимосвязей между аминокислотами с различными путями дезаминирования и показателями иммунного статуса*

Совершенно иная ситуация наблюдалась в отношении глюкогенных аминокислот. Их содержание значимо коррелировало с состоянием основных звеньев иммунитета.

Наиболее выраженная взаимосвязь была отмечена с клеточным иммунитетом. Несколько менее существенное влияние оказывали глюкогенные аминокислоты на нейтрофильное звено иммунитета и гуморальный ответ.

Судя по коэффициентам для первой канонической переменной в каждом из этих случаев, среди аминокислот, оказывавших преимущественное влияние на состояние иммунитета, отмечались метионин, валин и аргинин. Учитывая особенности метаболизма аминокислот, можно предположить, что данная ситуация является отражением их участия в промежуточном метаболизме иммунокомпетентных клеток. Превращаясь в сукцинил-СоА, метионин и валин включаются в цитратный цикл, играющий центральную роль в промежуточном метаболизме. Образующиеся при этом восстановительные компоненты окисляются в дыхательной цепи с образованием АТФ. Таким образом, влияние данных аминокислот можно связать с анаплеротическим характером их деградации, то есть включением в ферментативные процессы, пополняющие запас промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты.

Влияние аргинина на Т-лимфоциты и макрофагальное звено достаточно хорошо описано в литературе, хотя механизм данного влияния остаётся до конца не понятным. Возможно, в его основе также лежит участие в промежуточном метаболизме. Однако, по всей видимости, это не единственная точка приложения этой аминокислоты в реализации её эффектов.

На основании полученных данных можно сделать предположение, что клеточный иммунитет более чувствителен к изменениям содержания в крови свободных глюкогенных аминокислот, что в свою очередь может указывать на большую энергозависимость данного звена иммунитета.

Анализ качественного состава аминокислот, оказывающих наибольшее влияние на звенья иммунитета и его отдельные параметры, показал, что среди них присутствуют практически все аминокислоты, которые в настоящее время принято считать иммунонутриентами (аргинин, глутамин, цистеин). Специфичность данного выбора позволяет предполагать, что помимо участия в катаболических реакциях, данные аминокислоты имеют преимущественное значение для биосинтетических процессов, протекающих в иммунокомпетентных клетках.

В связи с этим нами было проанализировано влияние различных групп аминокислот на состояние различных звеньев иммунитета. Результаты канонического корреляционного анализа представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Влияние относительного содержания в сыворотке крови свободных аминокислот на иммунологические параметры (результаты канонического корреляционного анализа)*

Как следует из таблицы, наиболее чувствительным к изменениям состава свободных аминокислот сыворотки крови являлся клеточный иммунитет. В наибольшей степени это относилось к ароматическим кислотам, из которых преимущественное влияние на иммунитет, согласно полученным результатам, оказывал фенилаланин. Между тем, как по нашим данным, так и по данным литературы [4; 10], в посттравматическом периоде наблюдается повышение аминокислот данной группы. Предполагается, что такая ситуация может быть связана с резорбцией метаболитов микробной флоры в случае развития инфекционных осложнений, и, таким образом, имеющаяся ситуация скорее всего является отражением двух параллельно протекающих процессов.

Наибольшее число корреляционных связей с состоянием различных звеньев иммунитета выявлено у серосодержащих аминокислот, к которым относятся цистеин и метионин. С их относительным содержанием оказались связанными не только клеточный и гуморальный иммунитет, но и активация лимфоцитов. Обе аминокислоты оказывали существенное влияние на исследуемые системы, но вклад метионина был несколько выше. Тем не менее, можно говорить об однонаправленном влиянии аминокислот данной группы, поскольку синтез цистеина непосредственно зависит от уровня метионина. Обе аминокислоты обладают выраженным антиоксидантным действием, участвуют в синтезе нуклеиновых кислот, коллагена и многих других белков.

Состояние нейтрофильного звена практически не зависело от относительного содержания аминокислот. Исключение составили нейтральные аминокислоты, из которых наибольшее значение имел глутамин.

Таким образом, на основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что состояние иммунной системы при травматической болезни непосредственно связано с состоянием белкового обмена.

Состояние висцерального пула белка при травматической болезни в большей степени оказывает влияние на наиболее энергозависимые механизмы иммунного ответа: способность лимфоцитов к активации, пролиферативную активность и антителообразование.

Преобладающее влияние на состояние различных звеньев иммунитета глюкогенных аминокислот может свидетельствовать о преимущественном использовании свободных аминокислот для получения энергии.

Аминокислотами, оказывающими наибольшее влияние на состояние иммунной системы при травматической болезни, являются: метионин, аргинин, цистеин, валин и глутамин.

Литература:
1. Гуманенко Е.К. Объективная оценка тяжести травм. / Е.К. Гуманенко, В.В. Бояринцев, Т.Ю. Супрун, П.П. Ляшедько. - СПб.: ВМедА, 1999. - 110с. 2. Джумагазиев А.А. Изучение влияния содержания белка в пищевом рационе на естественную резистентность организма: Автореф. дис. : канд. мед. наук. - М., 1980. - 24с. 3. Марокко И.Н. Питание и аллергическая реактивность / И.Н. Марокко, В.А. Конышев, В.А. Шатерников // Вопр. питания. - 1986. - №3. - С.3. 4. Немченко Н.С. Биохимические механизмы патогенеза тяжёлой сочетанной травмы / Н.С. Немченко // Клинич. мед. и патофизиология. - 1997. - №2. - С.85-92. 5. Руководство по диетологии / Под ред. А.Ю. Барановского. - СПб.: Питер, 2001. - 544с. 6. Фрейдлин И. С. Питание и иммунитет / И.С. Фрейдлин, К.А. Малышкин // Новые С.-Петерб. врачеб. ведомости. - 1997. - N 1.- С. 45-48. 7. Bistrian B.R., Blackburn G.L., Scrimshaw N.S. Role of nutrition in cellular immunity in hospitalized patients // Clin. Res. - 1974. - Vol.22. - P.414. 8. Carney J.M., Warner M.S., Borut T. et al. Cell-mediated immune defects and infection. A study of malnourished hospitalized children // Am. J. Dis. Child. - 1980. - Vol.134, N9. - P.824-827. 9. Catherine K., Buchanan M.D., Kevin P. Nutrition, aging and infection // Clin. Geriatrics. - 2004. - Vol.12, N2. - P.44-53. 10. Dopl R., Ahnefeld F.W. Schmitz J.E. Klinische Untersuchungen uber des Konzentration focier Aminosauren in Plasma und Urin in Postagressionstoffwechsel // Mitteilung. Infusionsther. - 1978. - H.5. - S.241 - 246. 11. Gershwin M. E., German J. B., Keen C. L. Nutrition and Immunology. - Clifton, NJ., Humana Press, 2000. 12. Law D., Dudrick S.J., Abdou N.I. Immunocompetency of patients with protein calorie malnutrition // Ann. Int. Med. - 1973. - Vol.52. - P.543-550. 13. Muscaritoli M., Fanfariollo F., Luzi G. et al. Impared nutritional status in common variable immunodeficiency patients correlates with reduced levels of serum IgA and of circulating CD4+ T lymphocytes // Europ. J. Clin. Invest. - 2001. - Vol.31, N6. - P.544-549. 14. Scrimshaw N. S., Taylor C. E., Gordon J. E. Interactions of nutrition and infection // Am. J. Med. Sci. - 1959. - Vol.237. - P.367-372. 15. Shenkin A., Cedarblad G., Elia M., Isaksson B. Laboratory assessment of protein-energy status // Clin. Chim. Acta. - 1995. - Vol.253. - P.5-59. 16. Thompson J.S., Robbins J., Cooper J.K. Nutrition and immune function in the geriatric population // Clin. Geriatr. Med. - 1987. - Vol.3, N2. - P.309-317.