Состояние тиолдисульфидной системы как критерий эффективности патогенетической терапии у больных целиакией

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/pharmateca.2018.13.63-69

31.12.2018
36

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, Россия

Обоснование. При заболеваниях разной этиологии наблюдается изменение окислительно-восстановительного процесса, который определяется показателями тиолдисульфидного соотношения (ТДС). ТДС является интегральным индексом адаптивных возможностей, который можно рассматривать как показатель неспецифической резистентности организма. Тиолдисульфидная система характеризуется обратимостью редокс-взаимопревращений тиолов и дисульфидов (2–HS↔SS–+2Н), рассматривается как феномен образования дисульфидной связи, что лежит в основе биологической регуляции неспецифической адаптивной реакции организма. По данным ряда исследований, в образцах биоптатов слизистой оболочки тонкой кишки больных целиакией при обострении определяется низкая активность антиоксидантных ферментов и снижение количества глутатиона. Цель исследования. Оценка состояния тиолдисульфидной системы у больных целиакией и возможности ее использования как критерия эффективности аглютеновой диеты (АГД). Методы. В исследование участвовали пациенты с верифицированным диагнозом «целиакия». Обследование включало субъективное обследование и исследование крови: HLA-типирование, определение концентрации тиолсульфидных групп с подсчетом тиолдисульфидного коэффициента (ТДК), К=SH/SS. Для подтверждения эффективности соблюдения АГД выполнялось гистоморфологическое исследование биоптата слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки. Результаты. Обследован 81 пациент с генетически подтвержденным диагнозом целиакии в возрасте от 19 до 65 лет. Отмечено значительное снижение ТДК, свидетельствующее о нарушении неспецифической резистентности и усилении свободно-радикального окисления у обследованных. Увеличение ТДК по мере увеличения сроков АГД свидетельствует о снижении антиоксидантной активности больных целиакией на фоне патогенетического лечения, направленного на элиминацию факторов, провоцирующих оксидативный стресс. Заключение. Антиоксидантное действие лечебного питания путем элиминации глютена из рациона способствует уменьшению токсического повреждения кишечного эпителия и повышению защитной роли кишечного барьера у больных целиакией, что подтверждается повышением показателя ТДК и может служить диагностическим критерием эффективности терапии.

Введение

За последнее время опубликованы сведения, подтверждающие участие свободных радикалов в развитии различных заболеваний. В клинических исследованиях показано, что при заболеваниях разной этиологии наблюдается изменение однонаправленной реакции – снижение концентрации HS-групп в сыворотке крови больных. Белковые и низкомолекулярные компоненты тиолдисульфидной системы реагируют на любое воздействие изменением своего окислительно-восстановительного состояния, которое определяется соотношением концентрации (-HS) и (-SS) групп (HS/SS) или т.н. тиолдисульфидным соотношением (ТДС). Согласно этому, можно рассматривать ТДС как интегральный показатель адаптивных возможностей организма или показатель неспецифической резистентности к различным воздействием. Окислительный метаболизм в организме протекает при участии процессов свободно-радикального окисления антиоксидантных систем, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность организма, являясь одним из базовых компонентов обмена и поддержания гомеостаза. Процессы свободно-радикального окисления контролируются антиоксидантной системой (АОС) организма, действие которой реализуется путем предотвращения образования потенциально опасных активных форм кислорода (АФК) с участием ферментов. Несостоятельность защитных механизмов способствует развитию окислительного стресса, что является ведущим фактором в патогенезе свободнорадикальной патологии [2]. Снижение функции АОС приводит к окислению липидных молекул под воздействием АФК и повреждению мембранных структур с нарушением их проницаемости для различных ионов [6]. В качестве инициирующих факторов окислительного метаболизма выступают АФК, относящиеся к свободным радикалам и обладающие регуляторным и токсическим действием в клетках организма, что определяет их важную роль в нормальной жизнедеятельности и при патологических процессах. Активность ферментов зависит от состояния свободно-радикального окисления, изменение которого отражается на состоянии мембранных протеинов и гомеостазе клеточных ионов [17]. Свободные радикалы представляют собой высокоактивные молекулы, которые, внедряясь в липопротеиновый слой клеточных мембран, инициируют цепную реакцию пероксидации липидов. В условиях избыточной генерации АФК вследствие влияния ионизирующей активности, инфекционного и токсического агентов, ишемии и других патологических факторов функциональная активность не способна обеспечить защитное действие, что приводит к тяжелому дисбалансу клеточного метаболизма и нарушению тканевого дыхания. Наиболее чувствительными к свободнорадикальному окислению являются сульфгидрильные группы мембранных белков, которые, связываясь с кислородом в реакциях взаимодействия, играют важную роль в развитии клеточной патологии [3, 4]. При нарушении окислительно-восстановительного гомеостаза избыточное количество АФК, превышающее защитные возможности клетки, вызывает клеточный стресс, окисление и разрушение многих клеточных компонентов – белков и липидов мембран – с высвобождением содержимого клетки в межклеточное пространство и повреждением ткани. Одним из ведущих звеньев АОС является система глутатиона, имеющая физиологическое значение в регуляции метаболических процессов организма [2, 3]. Антиоксидантными свойствами обладают сульфгидрильные группы, такие как серосодержащие (SH) группировки аминокислот. Эти группировки взаимодействуют с пероксидными радикалами и активными формами кислорода, восстанавливая их до нетоксичного состояния. Тиолдисульфидная система характеризуется обратимостью редокс-взаимопревращений тиолов и дисульфидов (2–HS↔SS–+2Н) и рассматривается как феномен образования дисульфидной связи, что лежит в основе биологической регуляции неспецифической адаптивной реакции организма. Тиолсодержащие соединения имеют в своем составе HS-группы и представлены в клетке в виде трипептида глутатиона, функционируя в клетке одновременно в восстановленном (-HS) и окисленном (-SS) состояниях. Восстановленная HS-группа обладает физиологической активностью, и концентрация (-HS) групп в несколько раз выше концентрации (-SS) групп. В восстановленном состоянии тиоловые белки обладают физиологической активностью, а глутатион поддерживает в клетке восстановительную среду, являясь основным компонентом редокс-буферной системы [3, 7].

Благодаря обратимости редокс-взаимопревращений тиолов и дисульфидов, тиолдисульфидная система и ее компоненты на любое воздействие реагируют изменением окислительно-восстановительного баланса, который определяется отношением концентрации (-HS) и (-SS) групп (HS/SS) или ТДС. Многочисленные исследования подтверждают роль глутатиона в экспрессии генов как уникального пептида, участвующего в защите клетки от свободных радикалов и реактивных разновидностей кислорода, а также в поддержании внутриклеточного редокс-гомеостаза [7, 11].

В настоящее время отмечается прогресс в изучении молекулярных механизмов, участвующих в регуляции редокс-гомеостаза клеток и тканей, активности ферментов клеточных мембран. По мнению авторов, функционирование клеток зависит от редокс-состояния и редокс-свойств внутриклеточной среды, причем изменение параметров редукс-состояния приводит к таковому метаболизма клеток [6, 7, 9]. Таким образом, окислительная модификация белка и изменение его структуры и функций служат результатом общего молекулярного механизма повреждения клетки и могут быть использованы в качестве критерия раннего патологического процесса.

Имеются данные об участии тиолдисульфидной системы и дисбаланса ее в сторону дисульфидов у больных целиакией. Приведенные сведения указывают на важную роль тиолсодержащих редокс-белков – тиоредоксина, пероксиредоксина и глутаредоксина – в поддержании клеточного редокс-гомеостаза и редокс-зависимой регуляции пролиферативных процессов и процессов дифференцировки и апоптоза клетки, что свидетельствует о важном участии этих ферментов в АОС [7, 14].

Высокое содержание пролина в глиадине и схожих белках пшеницы и других злаковых культур способствует их неполному перевариванию в кишечной стенке, токсичные олигопептиды с высоким содержанием пролина и глутамина накапливаются в тонкой кишке и оказывают токсические эффекты на ее слизистую оболочку (СОТК) у генетически предрасположенных лиц [13, 15, 17]. Эти процессы приводят к повреждению эпителиального барьера и повышению его проницаемости, активации иммунного ответа (врожденного и приобретенного) с последующей атрофией СОТК. Взаимоотношения оксидативного стресса и целиакии изучены в ряде исследований на клетках СОТК и клетках крови [10, 14, 16]. В образцах биоптатов СОТК больных активной формой целиакии выявлены высокие уровни простагландина Е2, в то время как активность антиоксидантных ферментов глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы была низкой и сопровождалась снижением количества глутатиона. В некоторых исcледованиях также показана важная роль при целиакии реактивных форм азота, например повышение количества монооксида азота (NO). Увеличение активности фермента нитрооксидсинтазы (iNOS) выявлено в энтероцитах пациентов, не получавших аглютеновую диету (АГД), с частичной ее коррекцией на фоне соблюдения АГД.

С помощью достижений протеомики внесен важный вклад в понимание патогенеза целиакии, где цитотоксический и иммуномодулирующий эффекты зависят от аминокислотной последовательности регионов глютена. Некоторые регионы запускают оксидативный стресс и способствуют высвобождению провоспалительных цитокинов в СОТК. Элиминация глютена из рациона питания приводит к улучшению клинического состояния больных целиакией [8, 12, 14, 18].

Поскольку патологический процесс сопровождается усилением свободнорадикального окисления и ослаблением активности АОС, весьма актуальной представляется оценка состояния этих систем с целью ранней диагностики и патогенетически обоснованного лечения заболеваний. В связи с этим функциональное состояние тиолсульфидной системы и ТДС имеет важное значение при оценке эффективности патогенетической терапии целиакии [1, 2, 4, 6].

Цель данного исследования состояла в оценке состояния тиолдисульфидной системы у больных целиакией и возможности ее использования в качестве критерия эффективности АГД.

Методы

В исследование был включен 81 пациент с диагнозом целиакии, верифицированным на основании клинических, гистоморфологических данных и генетического анализа крови. Перед началом исследования все пациенты подписали информированное согласие в соответствии с этическими нормами, представленными в Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации от 2000 г., и требованиями, изложенными в основных нормативных документах РФ по клиническим исследованиям.

Критерии включения в исследование:

  • возраст старше 18 лет;
  • верифицированный диагноз «целиакия» по совокупности данных;
  • наличие подписанного информированного согласия.

Критерии исключения из исследования:

  • пациенты с воспалительными заболеваниями кишечника, синдромом раздраженного кишечника;
  • пациенты с другими генетическими заболеваниями желудочно-кишечного тракта;
  • наличие тяжелых сопутствующих заболеваний, включая сердечно-сосудистую, дыхательную, печеночную и почечную недостаточность;
  • женщины в период беременности и лактации;
  • отсутствие подписанного информированного согласия.

Обследованным проведены клинико-анамнестическое исследование и лабораторные исследования согласно стандартизированным методикам, включившим клинический анализ крови, исследование крови на генетический профиль – HLA-типирование, определение тиолсульфидных групп в крови с подсчетом ТДС.

HLA-типирование крови выполнялось для уточнения генетической предрасположенности к целиакии в независимой лаборатории «МедЛаб». При проведении данного анализа использовалась венозная кровь для выявления DQ2 и DQ8 гаплотипов методом ПЦР.

Антиоксидантная защита организма оценивалась по состоянию неферментативного звена АОС – содержанию восстановленных (-SH) и окисленных (-SS) групп и их соотношению (SH/SS), отразившему буферную емкость АОС, а также по уровню общей антиокислительной активности плазмы крови.

Исследование тиолдисульфидной системы крови проведено с использованием метода амперометрического титрования. Количество (-SH) групп осуществлено титрованием раствора азотнокислого серебра. Количество (-SS) групп соответствовало разности между показателями токового сигнала при известном избытке ионов серебра и после внесения раствора NaSO3. Расчет ТДС проведен по формуле «К=SH/SS» [15].

Для оценки состояния слизистой оболочки (СО) двенадцатиперстной кишки (ДПК) и эффективности применения АГД проведено гистоморфологические исследование биоптата залуковичного отдела ДПК, полученного при эндоскопическом исследовании. В полученном материале (от 5 до 15, в среднем 6–7 участков) рассчитывали линейные и количественные показатели с последующим вычислением средних величин, оценка которых проводилась путем сравнения с показателями здоровых добровольцев (табл. 1).

Признаки хронического дуоденита определены по классификациям R. Whitehead (1990) и M.N. Marsh (1992). Согласно первой классификации, выделяли I степень (слабую), II степень (умеренную) и III степень (тяжелую) выраженности хронического дуоденита, степень активности которого (слабая, умеренная, выраженная) определялась в зависимости от уровня нейтрофильной инфильтрации слизистой оболочки. По классификации M.N. Marsh морфологические изменения СО ДПК разделяли на четыре стадии: 1-я стадия – инфильтративная, 2-я – гиперпластическая, 3-я – деструктивная (3А – порциальная, 3В – субтотальная, 3С – тотальная атрофия ворсинок), 4-я стадия – гипопластическая.

Статистический анализ полученных данных проведен на ПК с использованием стандартного пакета пpогpамм «STATISTICA» v. 10 (StatSoft) с расчетом средних значений и критерия Стьюдента.

Результаты

В исследование участвовали пациенты в возрасте от 18–65 лет с верифицированным диагнозом «целиакия»; их средний возраст составил 31,4±11 года. Все пациенты были распределены на три группы. В первую группу вошли 24 человека, 14 из которых (58,3%) не соблюдали АГД, у 10 (41,7%) сроки соблюдения АГД были менее 6 месяцев. Во вторую группу были включены 25 больных, соблюдавших АГД от 6 месяцев до 1 года. Третью группу составили 32 пациента, соблюдавших АГД более 1 года. Контрольная группа имела схожие демографические характеристики с группой больных целиакией, включала 15 здоровых добровольцев без хронических заболеваний и лекарственного анамнеза.

Объективная оценка эффективности соблюдения АГД проведена с учетом показателей гистоморфологического исследования биоптата СО ДПК. По мере увеличения срока АГД у обследованных наблюдались закономерные признаки лечебного патоморфоза, заключавшегося в достоверном увеличении линейных и количественных показателей СО ДПК (табл. 2).

По результатам оценки неспецифической резистентности организма оказалось, что у обследованных больных целиакией уровень (-SH) групп был достоверно ниже такового по сравнению с группой здоровых добровольцев (480±25 мкмоль/л; p<0,001). Вывлено нарастание концентрации восстановленного тиола (-SH) у больных целиакией по мере увеличение сроков соблюдения АГД (табл. 3). Так, у пациентов 1-й группы концентрация (-SH) групп составила 270,0 [260,0; 350,0] мкмоль/л, 2-й группы – 290,0 [263,0; 360,0] мкмоль/л, 3-й группы –325,0 [265,0; 390,0] мкмоль/л. Статистически занчимыми были различия значений восстановленной фракции тиола у больных 1-й и 3-й групп (р=0,037). Значения показателя (-SS) групп не имели значимых различий у обследованных, однако у пациентов, длительно находившихся на АГД, наблюдалось незначительное повышение данного показателя.

С целью определения буферной емкости АОС определяли ТДК. В группе здоровых отмечено преобладание восстановленных форм над окисленными формами небелковых тиолов и ТДК составил 3,8±0,3, что указывает на функциональный баланс свободно-радикального окисления с преобладанием восстановительных процессов. При статистическом анализе результатов проведенного обследования выявлено достоверное (р<0,001) снижение ТДК во всех группах по сравнению с группой здоровых. Значения ТДК у больных целиакией в зависимости от сроков соблюдения АГД представлены в табл. 3. Следует отметить, что достоверно более высокий ТДК в группах больных целиакией отмечен у пациентов, соблюдавших АГД более года, что подтверждает восстановление оптимального баланса тиолдисульфидной редокс-системы на фоне патогенетичской терапии.

Таким образом, показатели внутриклеточного метаболизма у больных целиакией характеризуются сдвигом редокс-гомеостаза в сторону окислительных процессов за счет уменьшения концентрации (-SH) групп и снижения буферной способности АОС. Увеличение значения коэффициента ТДК по мере увеличения сроков АГД свидетельствует о снижении антиоксидантной активности у больных целиакией на фоне патогенетического лечения, направленного на элиминацию факторов, провоцирующих оксидативный стресс.

В литературе описано токсичное влияние глютена, заключающееся в активации цитокиновых реакций и процессов свободно-радикального окисления, приводящих к нарушению структуры энтероцитов и гомеостаза белквых редокс-систем [8]. Следовательно, изменения показателей тиолдисульфидной системы и структурные изменения кишечного эпителия у больных целиакией свидетельствуют о взаимосвязанных механизмах патогенеза, запускающим фактором которых можно считать глютен. Поддержание равновесия тиолдисульфидной системы следует рассматривать как молекулярный механизм биохимических процессов, участвующих в регуляции проницаемости клеточных мембран и метаболического функционирования. Элиминация глютена из рациона питания способствует уменьшению выраженности токсического повреждения кишечного эпителия и повышению защитной роли кишечного барьера у больных целиакией, что подтверждает антиоксидантное действие лечебного питания.

Из изложенного выше следует, что показатели тиосульфидной системы и линейные характеристики СО ДПК можно использовать как интегральную оценку окислительного повреждения мембранных структур и их проницаемости.

Обсуждение

Как известно, в патогенезе целиакии особую роль играют олигопептиды, которые, с одной стороны, оказывают цитотоксическое действие на энтероциты, вызывая атрофические изменения, с другой – запускают оксидативный стресс и способствуют высвобождению провоспалительных цитокинов у генетически предрасположенных лиц (DQ-2, DQ-2.5, DQ-7, DQ-8). Элиминация глютена из рациона питания приводит к ослаблению цитотоксичности и окислительного стресса, что улучшает клеточную устойчивость и устраняет клинические симптомы [3, 13]. Лечебное действие АГД при целиакии не вызывает сомнений, объективным подтверждением его эффективности является нормализация структуры СО ДПК по данным гистоморфологического исследования [5, 10, 12]. Учитывая роль глютена как стресс-фактора, запускающего системную реакцию оксидативного стресса, вызывающего окислительное повреждение молекулярных структур слизистых оболочек, целесообразно оценить состояние тиолдисульфидной системы у больных целиакией с учетом сроков соблюдения АГД. Самые низкие показатели ТДС определялись у пациентов с целиакией, не получавших патогенетическую терапию, что свидетельствовало о нарушении метаболических процессов за счет увеличения окислительного пула редокс-гомеостаза.

У пациентов с длительностью АГД до 6 месяцев показатели (-SH) и ТДК были снижены по сравнению с больными, соблюдавшими АГД от 6 месяцев и более года; установлены значимые различия этих показателей у пациентов с разным сроком длительности АГД, что свидетельствовало о повышении антиоксидантной активности организма и эффективности лечебного питания. Наблюдавшиеся изменения окислительно-восстановительного равновесия у больных целиакией, вырзившиеся указанными сдвигами в показателях ТДС, можно расценить как истощение адаптационного резерва организма у этих пациентов.

Заключение

Тиолдисульфидная система является особым объектом повреждения при целиакии и принимает непосредственное участие в молекулярных механизмах нарушений окислительно-восстановительного гомеостаза и неспецифической резистентности организма к повреждающему действию глютена.

При целиакии реализуются общие закономерности нарушения окислительно-восстановительных преобразований (-SH) и (-SS) групп белков, что позволяет отнести данное заболевание к свободнорадикальной патологии.

Закономерные изменения показателей тиолдсульфидной системы на фоне АГД, подтвержденные результатами гистоморфологического исследования, позволяют рекомендовать данную методику для оценки эффективности патогенетической терапии больных целиакией.

Список литературы

1. Бельмер С.В. Некоторые аспекты гуморальной регуляции функций желудочно-кишечного тракта при синдроме нарушенного кишечного всасывания (энтероэндокринные клетки и гормоны щитовидной железы). Дисс. канд. мед. наук. М., 1990. 24 с.

2. Билалова С.К. Роль тиолдисульфидного звена антиоксидантной системы в патогенезе рожи и коррекция его нарушений. Дисс. канд. мед. наук. М., 2007. 15 с.

3. Сыровая А.О., Леонтьева Ф.С., Новикова И.В., Иванникова С.В. Биологическая роль свободных радикалов в развитии патологических состояний. Международный медицинский журнал. 2012;3:98–103.

4. Колесникова Л.И., Вантеева О.А., Курашова Н.А.,Власов Б.Я. Глутатион как важнейший компонент тиолдисульфидной системы в патогенезе бесплодия мужчин с избыточной массой тела. Вестник Российской академии медицинских наук. 2013;68(7):9–12. https://doi.org/10.15690/vramn.v68i7.705

5. Решетник Л.А., Анциферова О.В., Спасич Т.А., Голубев С.С. Диагностика целиакии в рутинной клинической практике. Педиатрия. 2014;V(2):14–15.

6. Донцов В.И., Крутько В.Н., Мрикаев Б.М., Уханов С.В.Активные формы кислорода как система: значение в физиологии, патологии и естественном старении. Труды ИСА РАН. 2006;19:50–69.

7. Калинина Е.В., Чернов Н.Н., Новичкова М.Д. Роль глутатиона, глутатионтрансферазы и глутаредуктазы в регуляции редокс-зависимых процессов. Успехи биологических наук. 2014;54:299–348.

8. Карпов А.А., Орешко Л.С., Пащинин А.Н., Белозерова Л.А. Состояние тиолдисульфидной системы у больных хроническими заболеваниями верхних дыхательных путей с сопутствующей целиакией. Российская отоларингология. 2018;2(93):53–57.

9. Ковальчук Л.В., Ганковская Л.В., Мешкова Р.Я. Клиническая иммунология и аллергология с основами общей иммунологии. М.: ГЕОТАР-Медиа, 2011. 640 с.

10. Орешко Л.С., Карпов А.А., Соловьева Е.А. Состояние неспецифической резистентности организма у больных целиакией. Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. 2015;3–4:12. Материалы XII Международной научной гастроэнтерологической сессии НОГР «Санкт-Петербург – Гастросессия-2015».

11. Полушин Ю.С., Левшанков А.И., Лахин Р.Е. Перспективы использования анализатора тиоловых антиоксидантов в клинической практике для оценки неспецифической резистентности организма при различных критических состояниях и для прогнозирования акушерских осложнений. Научное приборостроение. 2013;23(3):5–12.

12. Лазебник Л.Б., Немцов В.И., Орешко Л.С., Ткаченко Е.И. и др. Рекомендации по диагностике и лечению целиакии взрослых. Клиническая и экспериментальная гастроэнтерология. 2015;5(117):4–13.

13. Соловьева Е.А. Клинико-функциональное состояние верхних отделов органов пищеварения у больных целиакией, ассоциированной с дисплазией соединительной ткани. Дисс. канд. мед. наук. СПб., 2016. 22 с.

14. Calder P.C., Albers R., Antoine J.M. Inflammatory disease processes and interactions with nutrition. Br. J. Nutr. 2009;101:1–45.

15. Husby S., et al. European Society for Pediatric Gastroenterology, Hepatology, and Nutrition Guidelines for the Diagnosis of Coeliac Disease. J. pediatric gastroenterology and nutrition. 2012;54(Issue 1):136–60.

16. Jones D.P. Redox potential of GSH/GSSG couple: assay and biological significance. Methods in Enzymology. 2002;348:93–112.

17. Janssen-Heininger, Y.M., Mossman B.T., Heintz N.H. Redox-based regulation of signal transduction: Principles, pitfalls, and promises. Free Radical Biology and Medicine. 2008;45:1–17.

18. Trynka, G.A., Wijmenga C. Genetic perspective on coeliac disease. Trends Mol. Med. 2010;16:537–50.

Об авторах / Для корреспонденции

Автор для связи: Л.С. Орешко, д.м.н., проф. кафедры пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии и диетологии, Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, Россия; e-mail: oreshkol@yandex.ru
Адрес: 191015, Россия, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, 41

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь