ОСТРЫЕ РЕСПИРАТОРНЫЕ ВИРУСНЫЕ ИНФЕКЦИИ И ИНТЕРЛЕЙКИН-6

Шипилов Михаил Васильевич

к.м.н., доцент ГОУ ВПО «Смоленский государственный университет»,

г. Смоленск

E-mail: mshipilov@rambler.ru

Иванов Виктор Викторович

к.м.н., врач-инфекционист

ОГБУЗ «Консультативно-диагностическая поликлиника №1» г. Смоленска

E-mail: 

Лечение заболеваний дыхательных путей, включая грипп и другие ОРВИ, является актуальной проблемой современного здравоохранения. В подавляющем большинстве случаев этиологическими факторами заболеваний дыхательных путей являются вирусные инфекции и микстинфекция. Так, по данным литературы более 200 различных представителей, включая 4 семейств РНК-содержащих вирусов (ортомиксо-, парамиксо-, короно-, пикорновирусы), и 2 семейств ДНК-содержащих вирусов (адено- и герпесвирусы) могут вызывать острые заболевания дыхательных путей.

Интерлейкин-6 (ИЛ-6) является одним из важнейших цитокинов воспаления, обеспечивающих иммунный ответ макроорганизма в ответ на внедрение возбудителя любого инфекционного заболевания, а также других веществ, обладающих антигенными свойствами (митогенов, полисахаридов и др.). ИЛ-6 является одним из кардинальных звеньев биологической мультисистемы — цитокиновой сети, играющей важнейшую роль в реализации межклеточных взаимодействий (между эффекторными клетками крови, эпителиальными, эндотелиальными клетками, фибробластами и др.) для поддержания клеточного гомеостаза [2, 4]. По своей структуре ИЛ-6 представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 21‑28 кДа. Биологическая активность и функции ИЛ-6 разнообразны. Так, ИЛ-6 участвует в регуляции процессов созревания антителопродуцирующих клеток из В-лимфоцитов и продукции ими антител. ИЛ-6 способен активировать Т-лимфоциты, он повышает синтез многих острофазовых белков: фибриногена, α1-антихемотрипсина, гаптоглобина, СРБ, сывороточного амилоида и других.

Доказана индукция ИЛ-6 иммунокомпетентными клетками (прежде всего, лимфоцитами) под действием вирусов. Более того, именно ИЛ-6 — наряду с фактором некроза опухоли-α, интерлейкином-1β и интерферонами (α, γ) — принадлежит центральная роль в развитии и формировании противовирусного иммунитета. Повышенная продукция ИЛ-6 при внедрении и репликации вируса приводит к активации большинства иммунокомпетентных клеток и резкому усилению продукции противовирусных антител. Прямой противовирусный эффект при попытках введения рекомбинантного ИЛ-6 не установлен.

Существует связь между повышенным уровнем ИЛ-6 и степенью повреждения тканей. Так, ИЛ-6 является одним из главных медиаторов повреждения тканей при ожогах, травмах, ишемии, после проведения обширных хирургических операций и т.п. Однако, механизмы деструкции тканей, связанные с повышенной продукцией ИЛ-6, у больных острыми респираторными вирусными инфекциями (ОРВИ) окончательно не установлены. Так, повышенный уровень ИЛ-6 был обнаружен у детей раннего возраста с тяжёлым течением респираторно-синцитиальной вирусной инфекции (РС-инфекции) в носоглоточной слизи и в плазме крови, отмечена его корреляция с количеством лейкоцитов периферической крови [6].

Общеизвестен факт повышенной выработки иммунокомпетентными клетками провоспалительного ИЛ-6 в реализации врождённого иммунитета при внедрении и репликации вируса гриппа [9]. Определено, повышение ИЛ-6 в периферической крови больных среднетяжёлым и тяжёлым течением гриппа pH1N1, причём, концентрация ИЛ-6 у больных с тяжёлым течением с развитием острого респираторного дистресс-синдрома была достоверно выше, чем при среднетяжёлой форме [8]. Похожее повышение уровня ИЛ-6 в крови больных гриппом pH1N1, по сравнению с контролем, было отмечено как у больных среднетяжёлым течением (повышение в 2 раза), так и с тяжёлым течением (в 20 раз выше нормы) заболевания, в 85% случаев закончившимся благоприятно [7]. Выявленные изменения уровня ИЛ-6 позволили авторам выделить данный цитокин в качестве одного из важнейших маркёров тяжёлого течения гриппа pH1N1, определяющего большую часть выраженных системных изменений организма больных, находящихся в тяжёлом, критическом состоянии [7, 8].

Целью настоящей работы явилось уточнение уровня мощного медиатора воспаления — ИЛ-6 в крови больных ОРВИ с определением возможной патогенетической и прогностической роли цитокина.

Материалы и методы исследования. Под наблюдением находился 81 больной ОРВИ средней тяжести в возрасте 15-54 лет: гриппом pH1N1 (n=17), гриппом А/H3N2 (n=16), аденовирусной инфекцией (n=16), парагриппом (n=19) и РС-инфекцией (n=13). У данных групп заболевание протекало благоприятно, без осложнений. Отдельную группу составили больные с тяжёлым течением pH1N1 и летальным исходом в возрасте 19-61 лет (n=10). Диагноз был подтверждён с помощью метода ПЦР и РНГА. Степень тяжести ОРВИ оценивали по выраженности интоксикационного и катарального синдромов. Забор крови для определения уровня ИЛ-6 производили в остром периоде (1‑2 день болезни) и периоде ранней реконвалесценции (на 7‑9 день болезни). Уровень цитокина определяли в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа коммерческими высокочувствительными тест-системами «Вектор-Бест», Россия [3].

Статистическая обработка результатов исследований была проведена с использованием пакета StatGraphics 15.0. Нормальность распределения вариационных рядов проверяли с помощью критериев согласия Колмогорова-Смирнова и Шапиро-Вилкса. При выполнении гипотезы нормальности распределения в качестве точечной оценки характеристики центра группирования значений случайной величины использовали выборочное среднее (Mo) [1]. В случае нормального распределения каждой из выборок межгрупповые различия выявляли при помощи t-критерия Стьюдента и точного критерия Фишера для сравнения дисперсий. При не выполнении гипотезы нормальности распределения в качестве точечной оценки характеристики центра группирования значений случайной величины использовали медиану (Ме). Между собой выборки сравнивали с помощью непараметрических критериев: Вилкоксона-Манна-Уитни и Колмогорова-Смирнова [1]. Уровень значимости при проверке всех статистических гипотез — р < 0,05 (доверительная вероятность > 0.95).

Контролем была кровь 17 здоровых доноров в возрасте 19‑40 лет, у них ИЛ-6 был Ме = 0,3 пг/мл (0 — 147,8). Полученные нами значения ИЛ-6 контрольной группы лиц согласуются со средним показателем, полученным при обследовании сыворотки крови 68 здоровых доноров фирмой-производителем тест-систем «Вектор-Бест»: 2 пг/мл (с диапазоном значений от 0 до 10 пг/мл).

Результаты. Выявлено статистически значимое повышение уровня ИЛ-6 в остром периоде заболевания по сравнению с контролем у всех исследуемых групп больных вне зависимости от этиологии ОРВИ (р < 0,05), что согласуется с данными литературы [6‑8]. Однако, как видно из таблицы, самые низкие и самые высокие показатели концентрации ИЛ-6 были получены при исследовании больных только одной нозологической формы — гриппом А (см. таблицу).

Так, относительно низкие показатели уровня ИЛ-6 в остром периоде заболевания — хотя и достоверно повышенные по сравнению с контролем — отмечены при среднетяжёлой форме как гриппа pH1N1 (КС р < 0,05), так и гриппа A/H3N2 (р < 0,05). При других исследуемых нами ОРВИ полученные медианы, характеризующие концентрацию ИЛ-6 в сыворотке крови, оказались в несколько (4‑6) раз выше (см. таблицу). Визуальные данные подтвердились тем, что концентрация ИЛ-6 при среднетяжёлой форме гриппа pH1N1 оказалась достоверно ниже в сравнении с группой больных парагриппом (р < 0,05), а также больных РС-инфекцией (р < 0,01), аденовирусной инфекцией (р < 0,05).

Таблица.

Сравнительная характеристика уровня ИЛ-6 у больных ОРВИ различной этиологии.

Примечание: ^* — достоверные различия показателей в динамике заболевания (р < 0,05).

^** — достоверные различия между группой больных с тяжёлым течением гриппа pH1N1 и другими среднетяжёлыми ОРВИ, находящимися в остром периоде заболевания (р < 0,05).

^# — достоверное отличие от контроля (р < 0,05).

Достоверных различий между уровнем ИЛ-6 в остром периоде больных гриппом pH1N1 в сравнении с гриппом A/H3N2 выявлено не было (р > 0,05), что наводит на мысль об обычном (относительно низком) типе реагирования иммунной системы продукцией ИЛ-6 при внедрении и репликации вируса гриппа А по сравнению с реагированием на внедрение аденовируса, вируса парагриппа или РС-вируса. Помимо того, что минимальный уровень ИЛ-6 определен у больных гриппом А, максимальный уровень ИЛ-6 был отмечен также при данном заболевании. У больных с тяжёлой формой гриппа pH1N1, закончившейся летальным исходом, полученный показатель превысил норму приблизительно в 330 раз (Ме = 100,5 пг/мл при контроле 0,3 пг/мл). Этот исключительно высокий уровень ИЛ-6, характеризующий, вероятно, максимально высокую активность иммунокомпетентных клеток, продуцирующих данный провоспалительный цитокин у больных тяжёлым течением гриппа pH1N1, был достоверно выше в сравнении со всеми другими исследуемыми группами среднетяжёлых ОРВИ в остром периоде.

Следует отметить, что при ОРВИ аденовирусной, парагриппозной и РС этиологии разброс концентрации ИЛ-6 — в сравнении с гриппом А — был относительно невелик и составил 18‑30 пг/мл. По-видимому, поддержание ИЛ-6 в периферической крови на данном, постоянном уровне является достаточным для того, чтобы исход заболевания, протекающего в среднетяжёлой форме, был благоприятным с отсутствием осложнений.

В периоде реконвалесценции большинства изученных нами ОРВИ уровень ИЛ-6 статистически значимо снижался по сравнению с острым периодом заболевания (р < 0,05), достоверно не отличаясь от показателя здоровых лиц (р > 0,05), кроме среднетяжёлой формы гриппа pH1N1.

Стоит отметить, что, также как и в остром периоде, в периоде реконвалесценции самые низкие показатели уровня ИЛ-6 были при среднетяжёлой форме гриппа pH1N1 и гриппа A/H3N2. В сравнении с небольшим разбросом медиан при ОРВИ аденовирусной, парагриппозной и РС-этиологии (3,45‑3,65 пг/мл), также протекавшей в форме средней тяжести, при гриппе А данный показатель был несколько ниже: 0,1‑1,3 пг/мл. Более того, если уровень ИЛ-6 в реконвалесцентом периоде гриппа A/H3N2, хотя и был сравнительно низким, но достоверно не отличался от нормы, у больных pH1N1 концентрация ИЛ-6 была достоверно ниже не только в сравнении с каждым показателем периода реконвалесценции негриппозной этиологии ОРВИ (аденовирусной инфекции, парагриппа и РС-инфекции) (р < 0,05), но и с контролем (р < 0,05). Данный факт может быть объяснен усиленным потреблением ИЛ-6 при гриппе pH1N1 в течение всего заболевания и, вследствие этого, возможным истощением компенсаторных возможностей клеточных популяций по синтезу данного белка.

Выводы. Полученные результаты свидетельствуют об однонаправленном типе реагирования иммунной системы по выработке ИЛ-6, играющего кардинальную роль в патогенезе ОРВИ в качестве универсального иммунного ответа макроорганизма на внедрение и размножение вирусов, поражающих дыхательные пути. Данный вариант реагирования, по видимому, не зависит от типа стимулирующего его продукцию вируса и характеризуется повышением выработки ИЛ-6 в остром периоде заболевания с последующим снижением синтеза цитокина к периоду реконвалесценции до нормальных показателей.

Иная ситуация наблюдается в остром периоде гриппа А. Если условно принять за основу тип реагирования иммунной системы в ответ на внедрение и репликацию «негриппозного» вируса с выработкой ИЛ-6, соответствующей 18‑30 пг/мл в сыворотке крови, то при гриппе А отмечается цитокиновый дисбаланс. Неадекватность реагирования иммунной системы при гриппе А проявляется визуально несколько меньшей продукцией ИЛ-6 при его среднетяжёлой форме, которая оказывается статистически значимой только в сравнении острого периода среднетяжёлого гриппа pH1N1 с соответствующим периодом парагриппа и РС-инфекции (р < 0,05).

При тяжёлом течении гриппа pH1N1 в ряде случаев продукция ИЛ-6 оказывается чрезмерной, многократно превышающей потребности организма в данный период времени, что неизбежно приводит к повреждению тканей, альтерации и последующему за этим летальному исходу. Это состояние, характеризующееся чрезмерно высокой продукцией не только ИЛ-6, но и других провоспалительных факторов межклеточного взаимодействия (фактора некроза опухоли-α, интерлейкина-18 и других), в литературе описано как «цитокиновый шторм (буря)», в которой ИЛ-6 принадлежит одна из ведущих ролей, что подтверждается настоящим исследованием. Цитокиновый шторм достаточно хорошо изучен при гриппе A/H3N5 [10], исследование же данного, чрезвычайно вредного для организма состояния при pH1N1 только проводится [7, 8].

Выявленная «разбалансировка» реагирования иммунной системы в ответ на внедрение вируса гриппа, характеризующаяся сравнительно малой продукцией ИЛ-6 в остром периоде (в сравнении с ОРВИ иной этиологии), с возможным «срывом» гомеостатических механизмов, сопровождающимся бесконтрольной продукцией фактора при тяжёлом течении заболевания, а также более интенсивное потребление ИЛ-6 в течение всего периода заболевания даже при среднетяжёлой форме, наиболее полно представлена в патогенезе гриппа pH1N1. При гриппе A/H3N2 (сезонном) отмечаются похожие изменения уровня ИЛ-6 в периферической крови, они также характеризуются относительно небольшим уровнем ИЛ-6 как в остром периоде заболевания, так и в периоде реконвалесценции, но в меньшей степени и не достоверны (р > 0,05).

Заключение. В связи с тем, что в ответ на внедрение вируса гриппа А в человеческом организме наблюдается дисбаланс продукции ИЛ-6 (в сравнении с ОРВИ другой этиологии), для оценки степени адекватности иммунного ответа рекомендуется количественно определять ИЛ-6 в сыворотке крови больных в остром периоде заболевания (особенно при гриппе pH1N1). Исходя из полученных результатов, концентрация ИЛ-6 в сыворотке крови была использована в качестве одного из критериев прогноза в экспертной системе «Экспресс-диагностика и прогноз течения ОРВИ» [5].

Список литературы:

1.        Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. М.: Физматлит, 2006. 816 с.

2.        Нагоев Б.С., Нагоева М.Х., Камбачокова Э.А. О роли цитокинов в регуляции иммунной системы при инфекционных заболеваниях // Материалы III Ежегодного Всероссийского Конгресса по инфекционным болезням (Москва, 28‑30 марта 2011 года). Москва, 2011. С. 260.

3.        Рябичева Т.Г., Вараксин Н.А., Тимофеева Н.В., Рукавишников М.Ю.. Определение цитокинов методом иммуноферментного анализа // Информационный бюллетень «Новости «Вектор-Бест». 2004. № 4. С. 34.

4.        Симбирцев А.С. Цитокины - новая система регуляции защитных реакций организма // Цитокины и воспаление. 2002. №1. С. 9‑ 17.

5.        Усков А.А., Шипилов М.В. Экспертная система «Экспресс-диагностика и прогноз течения ОРВИ» // Информатика, математическое моделирование, экономика: сб. ст. Международной научно-практической конференции (Смоленск, 22 апреля 2011 г). Смоленск, 2011. Т.1. С. 185‑188.

6.        Bermejo-Martin J.F., Garcia-Arevalo M.C., De Lejarazu R.O. et al. Predominance of Th2 cytokines, CXC chemokines and innate immunity mediators at the mucosal level during severe respiratory syncytial virus infection in children // Eur. Cytokine Netw. 2007. Vol. 18, №3. P. 162‑167.

7.        Bermejo-Martin J. F. , Ortiz de Lejarazu R., Pumarola T. et al. Th1 and Th17 hypercytokinemia as early host response signature in severe pandemic influenza // Crit Care. 2009. Vol. 13, №6. P. 201.

8.        Hagau N., Slavcovici A., Gonganau D.N. et al. Clinical aspects and cytokine response in severe H1N1 influenza A virus infection. // Crit. Care. 2010. Vol 14, №6. P. 203.

9.        Slаdkovа T. The role of cytokines in the immune response to influenza A virus infection // Acta Virol. 2006. Vol. 50, №3. Р. 151‑162.

10.     Us D. Cytokine storm in avian influenza // Mikrobiyol Bul. 2008. Vol. 42, №2. P. 365‑380.