THE ROLE OF THE COMPROMISED CYTOKINE STATUS IN PATHOGENESIS OF LATE VITREORETINAL COMPLICATIONS OF RETINOPATHY IN PREMATURE INFANTS

Abstract


A total of 44 patients at the age from 5 months to 22 years presenting with cicatrical and regressive stages of grade I-V retinopathy of prematurity (ROP) were available for the examination. The levels of 9 cytokines and growth factors were measured in their sera with the use of the flow cytofuorimetric technique and multiplex analysis. The patients were allocated to four groups dpending on the presence and character of late vitreoretinal complications of ROP. It was shown that the deficiency of tumour necrosis factor beta-1 of all the parameters studied responsible for the development of dystrophy and retinal detachment constitutes the most important defect in the immunoregulatory system. The enhanced systemic production of VEGF and proinflammatory cytokines was the aggravating factor.

Full Text

Профилактика и лечение поздних осложнений ретинопатии недоношенных (РН), в частности отслоек и дистрофий сетчатки, является одной их наиболее трудных проблем детской офтальмологии [3, 7]. Сложности, связанные со своевременным прогнозированием и профилактикой их развития, во многом обусловлены недостаточными знаниями патогенеза, включая роль иммунологического дисбаланса. Вместе с тем в настоящее время накоплены данные о нарушениях иммунитета у преждевременно родившихся детей, особенно при признаках патологии [1], и о наличии связи между возникновением и характером течения РН и усугублением иммунологических сдвигов (дисбаланс продукции ряда цитокинов и ростовых факторов, появление антирети-нальных аутоантител) [2, 5, 6]. В ранее проведенных нами исследованиях выявлена ассоциация отягощенного течения заболевания (осложнения РН, сопутствующая офтальмопатология, тяжелые двусторонние процессы) с гиперпродукцией VEGF (фактор роста эндотелия сосудов) и/или IGF-I (инсулиноподобный фактор роста) [4]. Цель работы — изучение роли ростовых факторов (VEGF , TGF β1) , фактора некроза опухоли и интерлейкинов в развитии поздних витреоретинальных осложнений у детей с РН. Материал и методы. Иммунологическое исследование проведено у 44 пациентов в возрасте от 5 мес до 22 лет с рубцовой и регрессивной стадиями РН I—V степени. Большинство составили больные с IV (27,3%) и V (34,1 %) степенью РН; II и III степень отмечены у 18,2% пациентов каждая, I — у 2,2% (1случай). Больные были разделены на 4 группы в зависимости от наличия и характера имеющихся поздних осложнений РН. В I группу вошли 13 пациентов с отслойками сетчатки, в том числе 5 (средний возраст 12,6 ± 1,2 года) с ретинальными дистрофиями (РД) и 8 без РД (средний возраст 9,1 ± 2,4 года); II группу составили 8 пациентов с РД без отслоек сетчатки (средний возраст 10,5 ± 1,2 года); III — 5 (средний возраст 8,1 ± 1,7 года) с РД на одном глазу и осложнениями переднего сегмента на парном глазу, IV — 18 (средний возраст 6,6 ± 1,2 года) без каких-либо осложнений. Определяли содержание в сыворотке крови (СК) 9 цитокинов: интерлейкинов (IL-1ß, IL-2, IL-4, IL-6, IL- 8, IL-10), фактора некроза опухоли (TNF-α) и VEGF одновременно; трансформирующего фактора роста (TGF ß1) отдельно (в связи со специальными требованиями пробоподготовки). Исследование проводили на проточном цитофлюориметре (BD FACSCanto II ) в программе BD FACSDiva с помощью наборов CBA для определения концентрации человеческих цитоки-нов («BD Biosciences», США). Обработку данных выполняли в программе FCAP Array («SoftFlow», США). Выбор тестов был обусловлен имеющимися в литературе данными об участии некоторых из указанных цитокинов в патогенезе собственно РН и теоретическими представлениями о возможной их роли в развитии и прогрессировании дистрофических процессов в сетчатке за счет реализации разнообразных биологических эффектов. Известно, что IL-1ß, IL-2, IL-6, TNF-α обладают провоспалительными свойствами, IL-4 и IL-10 являются их антагонистами, а IL-8 — ключевым хемотаксическим фактором; VEGF обладает ангиоген-ными свойсвами, а TGF ß1 оказывает иммуносупрес-сивное и антипролиферативное действие. Статистическую обработку данных проводили в программе BIOSTATD (по критериям Стьюдента и Фишера). Результаты и обсуждение. Сравнительный анализ результатов иммунологического исследования выявил существенные различия между больными с наличием отслоек сетчатки (I группа ) и /или РД (II и III группы) и пациентами без осложнений РН (IV группа). Это проявлялись прежде всего разницей уровней ростовых факторов — VEGF и особенно TGF ß1 ( при 100% частоте выявления обоих). Обнаружено, что содержание TGF ß1 в СК у детей без осложнений было достоверно выше, чем у детей с РД (в среднем в 2,6 раза; р = 0,035) и особенно у детей с отслойками сетчатки (в 6,2 раза; р = 0,006), причем при отслойках сетчатки оно значительно снижалось и по сравнению с РД без отслоек (в 2,4 раза; р = 0,000) (рис.1). 15 Российская педиатрическая офтальмология, №2, 2012 пг/мл 140000 η 12000010000080000 -60000 -40000 - 20000 - - 0 -I---1---1---1 1 2 3 Рис. 1. Содержание TGF ß1 в сыворотке крови у детей без осложнений и с витреоретинальными осложнениями РН. Здесь и на рис. 2, 3: по оси абсцисс: 1 — группа IV: без осложнений; 2 — группы II и III: ретинальные дистрофии; 3 — группа I: отслойки сетчатки. Здесь и на рис. 2: по оси ординат: концентрация в пг/мл (средний уровень по группе). Содержание VEGF в СК у детей с отслойками сетчатки и в меньшей степени с РД без отслоек, напротив, имело тенденцию к повышению по сравнению с пациентами без осложнений (соответственно р = 0,055 и р = 0,13) (рис. 2). Подтвердить эту тенденцию статистически удалось при анализе частоты выявления максимально повышенных (более 100 пг/мл) уровней VEGF (среди зафиксированных в данном исследовании в пределах 48—296 пг/мл). В группе без осложнений зарегистрирован только 1 такой случай (6,3%), при РД без отслоек сетчатки — 37,5% (р = 0,09), при наличии отслоек — 90% (р = 0,000 и р = 0,043 соответственно). Менее выраженные, но тем не менее привлекавшие внимание сдвиги выявлены при исследовании TNF-α , а также IL-1ß и IL-2 (рис 3). У больных с РД и отслойками сетчатки (I-III группы) вдвое чаще , чем у детей без осложнений РН, обнаруживали провоспалительные цитокины — TNF-α (соответственно 50 и 25%) и IL-1ß (62,5 и 35%). При этом случаи выраженного повышения уровня TNF-α (> 600 пг/мл) при отслойках сетчатки выявлялись достоверно чаще (23,1%), чем в других группах (3,7%; р = 0,024), включая РД без отслоек. Разница между больными с отслойками сетчатки (I группа) и детьми пг/мл 250-, 200150 -100 - 50 - 0 -I---1---1---1 1 2 3 Рис. 2. Содержание VEGF в сыворотке крови у детей без осложнений и с витреоретинальными осложнениями РН. % 80 η 70- — 60- — 50 - — — 4030 -20- I 10 0 -I-----1-----1-----1 1 2 3 I I TNF-α Q IL-1 Q IL-2 Рис. 3. Частота выявления провоспалительных цитокинов и IL-2 в сыворотке крови у детей без осложнений и с осложнениями РН. По оси ординат: % (частота выявления) с РД без отслоек (II—III группы) была подтверждена и при сравнении средних уровней TNF-α ( 445 ± 128 пг/мл и 12 ± 1,6 пг/мл соответственно; р = 0,027). Существенных различий в уровнях IL-1 ß в СК при сравнении средних групповых показателей, как и при индивидуальном анализе (диапазон от 60 до 480 пг/мл), мы не выявили, несмотря на отмеченное выше явное нарастание частоты его обнаружения у детей с отслойками сетчатки. IL-2 так же, как TNF-α и IL-1ß, чаще выявлялся в СК у детей с РД (40%) и/или отслойками сетчатки (45%), но разница в сравнении с остальными больными (22,2%) была менее заметной (р = 0,22). Достоверные различия между группами при сравнении средних и индивидуальных уровней IL-2 не обнаружены. Показатели системной продукции остальных исследованных цитокинов в сравниваемых группах оказались сопоставимыми; каждый из них обнаруживался во всех исследованных пробах СК с минимальным разбросом уровней: IL-4 в пределах 160—232 пг/мл, IL10 — 31— 37 пг/мл ; IL-6 — 88—107 пг/мл, IL-8 — 121—148 пг/мл (за одним исключением — 271 пг/мл у больного с РД). Заключение Таким образом, полученные нами при исследовании СК данные отражают разнонаправленность сдвигов в системной продукции двух ростовых факторов при развитии поздних отслоек сетчатки у детей с РН: умеренное повышение ангиогенного фактора VEGF при явном снижении TGF ß По-видимому, именно дефицит TGF ß1, а следовательно, ослабление иммуносупрес-сивных и антипролиферативных эффектов является наиболее значимым дефектом в системе иммунорегуляции (в рамках изучавшихся параметров), негативно влияющим на исход РН, способствуя прогрессированию пролиферации в глазу и повышая тем самым риск возникновения отслоек сетчатки. Это согласуется с данными клинических исследований тракционного характера поздних отслоек сетчатки при РН [3]. Определенное влияние на развитие отслоек сетчатки оказывает, по-видимому, и продукция провос-палительных цитокинов — TNF-α и в меньшей степени — IL-1ß, а также IL-2 — Т-клеточного ростового 16 Российская педиатрическая офтальмология, №2, 2012 фактора, способствующего развитию аутоиммунных реакций. Ранее нами была показана роль тканеспецифических антител к S-антигену сетчатки в патогенезе РН [2]. Нельзя исключить, что выработка этих медиаторов может быть индуцирована сопутствующими экзогенными или эндогенными факторами (простуды, стрессы и т. д.) или явиться остаточным проявлением нарушений цитокинового статуса, характерных для преждевременно родившихся детей [1, 5]. Независимо от причины, усиление секреции ангиогенных и провоспалительных цитокинов может усугубить течение патологического процесса в глазу, развивающегося на фоне ослабления иммуносупрессивных и антипролиферативных эффектов, связанных в частности с дефицитом TGF ß1. Следует отметить, что выявленные иммунологические сдвиги были обнаружены при исследовании крови, т. е. проявлялись на системном уровне. Однако достоверная связь с развитием поздних осложнений РН (отслойки сетчатки и/или РД ) позволяет рассматривать их как патогенетически значимый фактор. В связи с этим встает вопрос о необходимости и возможности соответствующей иммунокоррекции, прежде всего устранении дефицита TGF ß1 а в ряде случаев — подавлении избыточной продукции VEGF и провоспа-лительных цитокинов. Мы полагаем, что для решения этого вопроса необходимы целенаправленные исследования на более обширном клиническом материале.

About the authors

L. A Katargina

Moscow Helmholtz Research Institute of Eye Diseases


O. S Slepova

Moscow Helmholtz Research Institute of Eye Diseases


M. V Belova

Moscow Helmholtz Research Institute of Eye Diseases


A. E Andryushin

Moscow Helmholtz Research Institute of Eye Diseases


References

  1. Дегтярева М.В., Дегтярев Д.Н.,Володин Н.Н., Ковальчук Л.В. Роль интерлейкина-1 и фактора некроза опухолей у новорожденных детей в норме и патологии // Педиатрия. 1996. № 1. С. 93—97.
  2. Катаргина Л.А., Слепова О.С., Скрипец П.П. и др. Гуморальный иммунный ответ на S-антиген сетчатки и его роль в развитии и течении ретинопатии недоношенных // Вестн. офтальмол. — 2003. — № 1. С. 20—22.
  3. Катаргина Л.А., Коголева Л.В., Белова М.В., Денисова Е.В. Поздние отслойки сетчатки при ретинопатии недоношенных // Офтальмохирургия. — 2009. — № 3. С. 31—34.
  4. Слепова О.С., Катаргина Л.А., Гвоздюк Н.А., Белова М.В. Влияние системной продукции ростовых факторов (VEGF и fIGF-I ) на течение заболевания у детей с ретинопатией недоношенных // Рос. офтальмол. журн. — 2011. — Т. 4, № 4. С. 60—64.
  5. Hellstrom A., Perruzzi C., Ju M. et al. Low IGF-I suppresses VEGF-survival signaling in retinal endothelial cells: Direct correlation with clinical retinopathy of prematurity // Proc. Natl Acad. Sci. USA. — 2001. — Vol. 98, № 10. — P 5084—5808.
  6. Sonmez K., Drenser K.A., Caoine A.Jr., et al. Vitreous levels of stromal cell-derived factor 1 and vascular endothelial growth factor in patients with retinopayhy of prematurity // Ophthalmology. — 2008. — V. 115. — Р 1065—1070.
  7. Tufail А. et al. late onset vitreoretinal complications of regressed ROP // Br. J. Ophthalmol. — 2004. — V. 88. — Р 243—246.

Statistics

Views

Abstract - 12

PDF (Russian) - 0

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies