Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

PATHOGENETIC SUBSTANTIATION OF ANTI-CYTOKINE THERAPY IN DIABETIC RETINOPATHY

Research article
Ivanova N. V.
Yarosheva N. A.
Yarosheva L. M.
DOI:
https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.48.210
Issue: № 6 (48), 2016
Published:
2016/06/17
PDF

Иванова Н. В.1, Ярошева  Н. А.2, Ярошева Л. М.3

1ORCID: 0000-0001-8321-6111, Доктор медицинских наук, 2ORCID: 0000-0002-1084-5635, Кандидат медицинских наук, Медицинская академия имени С.И. Георгиевского (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «КФУ имени В.И. Вернадского» кафедра офтальмологии, 3ORCID: 0000-0001-7416-9229, врач-офтальмолог, ГБУЗ РК «РКБ имени Н.А. Семашко»

ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АНТИЦИТОКИНОВОЙ ТЕРАПИИ ПРИ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ РЕТИНОПАТИИ

Аннотация

У пациентов с ДР выявленное нарастание синтеза мононуклеарными лейкоцитами провоспалительных цитокинов IL-1β и TNF-α по мере нарастания степени тяжести ангиопатии может быть расценено как важная патогенетическая "составляющая" прогрессирования ангиопатии. Существенным механизмом прогрессирования ДР является гипергликемия- и инсулинзависимый лейкоцито(лимфоцито)-опосредованный механизм формирования цитокинового дисбаланса. Установлено, что при ДР существует статистически достоверное влияние флавоноида (кверцетина) на функциональную активность мононуклеарных клеток, что позволяет рекомендовать его для лечения ДР.

Ключевые слова: диабетическая ретинопатия, флавоноид (кверцетин), цитокины.

Ivanova N. V.1, Yarosheva N. A.2, Yarosheva L. M.3

1ORCID: 0000-0001-8321-6111, MD, 2ORCID: 0000-0002-1084-5635, MD, Medical Academy named after S. I. Georgievsky (structural unit)  Federal state Autonomous educational institution of higher education "CFU named after V. I. Vernadsky", Department of ophthalmology, 3ORCID: 0000-0001-7416-9229, SBIH RC "RCH named after N. A. Semashko"

PATHOGENETIC  SUBSTANTIATION  OF ANTI-CYTOKINE THERAPY  IN  DIABETIC  RETINOPATHY

Abstract

In patients with DR revealed increased synthesis of mononuclear leukocytes of proinflammatory cytokines IL-1β and TNF-α with increasing severity of angiopathy can be regarded as an important pathogenetic element in the progression of angiopathy. A significant mechanism of progression of DR is hyperglycemia and insulin-dependent leukocyte(limfozita)-mediated mechanism of formation of the cytokine imbalance. It is established that at the PD there is statistically significant influence of a flavonoid (quercetin) on functional activity of mononuclear cells that can be recommended for the treatment of PD.

Keywords: diabetic retinopathy, a flavonoid (quercetin), cytokines.

Сахарный диабет (СД) и глазные осложнения являются главными медико-социальными проблемами во всем мире, за счет слепоты и инвалидности трудоспособного населения. Снижение качества жизни больных СД, их ранняя инвалидизация и смертность напрямую зависят от развития специфических диабетических макро- и микрососудистых осложнений.  В современном учении о микрососудистых осложнениях СД  важная роль отводится метаболическим сдвигам и изменениям межклеточных взаимодействий.  За регулирование межклеточных взаимодействий отвечает комплекс цитокинов. При первичной  иммунной реакции цитокины определяются  в  небольших количествах. Повышение  их уровня в кровяном русле говорит об развивающимся патологическом процессе [1, 2].

Патогенез диабетической ретинопатии (ДР) весьма сложен, однако имеются веские основания полагать, что многие проявления этого заболевания являются следствием нарушения продукции факторов роста.

С начала 1980гг, лазеркоагуляция сетчатки является эффективным и основным методом лечения диабетической ретинопатии, что подтверждается многочисленным количеством исследований за последние 30 лет.  Лазеркоагуляция сетчатки направлена на исключение ишемических зон, угнетение и облитерацию новообразованных сосудов, на формирование хориоретинальных сращений, снижающих риск тракционных отслоек. Несмотря на высокую эффективность лазеркоагуляции сетчатки, улучшение зрения наблюдается редко, могут быть и осложнения, приводящие к снижению зрения.

Значимыми клиническими исследованиями была установлена эффективность нормализации артериального давления и компенсации СД, как метода предупреждения возникновения и прогрессирования ДР.

На сегодняшний день не существует установленных рекомендаций по медикаментозной терапии  ДР.

В научной литературе прослеживается мнение, что терапия ДР в настоящее время должна помогать лазерному лечению или тормозить изменения, которые связанны  с риском снижения зрения.

Обнародовано огромное количество исследований базированых на изучении эффективности различных препаратов у пациентов с ДР, но несмотря на это, проблема лечения ДР остаётся актуальной и требует дальнейшего изучения.

Это наиболее важно у лиц трудоспособного возраста, так как позволит продлить работоспособное время и  улучшить качество жизни.

Флавоноиды (кверцетин), принадлежит к  полифенольным соединениям которые разрывают свободнорадикальные реакции, модифицируют энергичность ферментов; преобразовывают цитокиновый потенциал.  Доказано положительное действие флавоноида на кровоснабжение в сетчатке [5, 8, 12].

Кверцетин защищает ганглиозные клетки и клетки сетчатки от отрицательного действия активных форм кислорода [7, 9]. Липофлавон – водорастворимая форма кверцетина, включенная в липосому [6].

Цель обосновать применение флавоноида (кверцетина) при диабетической ретинопатии.

Материал и методы исследования.

Материалом исследования служила сыворотка крови (исследования in vitro). Нами обследовано 119 пациентов с ДР, все пациенты были разделены на следующие группы:  1-я группа - 14 пациентов с непролиферативной ДР (НДР), 2-я группа – 39 пациентов с препролиферативной ДР (ППДР), 3-я группа – 42 пациента с пролиферативной ДР (ПДР). Контроль - 24 здоровых донора.

Концентрацию цитокинов определяли иммуноферментным методом. Проводилась серия экспериментов в которых определяли уровень цитокинов без и при добавлении глюкозы, инсулина, липополисахарида (LPS) [10, 13].

Результаты.

Уровень цитокинов в культуре мононуклеаров пациентов НДР, ППДР, ПДР.

В культуре мононуклеаров пациентов с НДР уровень IL-1β значительно снижен, чем у здоровых. При добавлении глюкозы,  IL-1β  увеличивается на 34% (р < 0,001), а при введении флавоноида –уменьшается на 14% (р < 0,01).

IL-1β увеличивается у пациентов ППДР и ПДР, при сравнении с НДР на 96% (р < 0,001) и 148%  (р < 0,001), а при добавлении глюкозы остается неизменным. При длительном  СД  наблюдается максимальная реализация глюкозо-стимулированной активности мононуклеаров (in vivo), что выражается в отсутствии синтеза IL-1β (in vitro). При ППДР и ПДР при добавлении флавоноида, IL-1β уменьшается  на 17% (р < 0,01) и 9% (р < 0,05) -наблюдается  снижение синтеза цитокина.

В культуре мононуклеаров  ППДР и ПДР  IL-4 в 1,6 раз больше (р < 0,001), чем при НДР и при добавлении глюкозы и флавоноида не изменяется. При НДР изменения IL-4, с добавлением глюкозы  не обнаружено, а флавоноида  показатель уменьшается на 9% (р < 0,02).

Выявлено, повышение TNF-α  на 19-40% (р < 0,001) при ППДР и ПДР, в сравнении с  НДР. С добавлением глюкозы, увеличение TNF-α выявлено при ППДР  на 11% (р < 0,05) и ПДР на 14% (р < 0,01).  При добавлении флавоноида, TNF-α уменьшается  на 19% (р < 0,001) при НДР, в сравнении с добавлением глюкозы, при ППДР на 23% (р < 0,001) и ПДР – 22% (р < 0,001).

Следовательно, у пациентов с ДР, под влиянием высокого уровня глюкозы, увеличиваются провоспалительнее цитокины (in loko morbi), на уровне тканей глаза. Свидетельством этого служит то, что  лейкоциты в кровяном русле не выполняют никаких назначений (в крови присутствует до 2%) [3].

При СД, при введении инсулина, увеличивается продукция клетками эндотелия ET-1, vWf, угнетается фибринолитическая активность, что приводит к изменению эндотелия большим образованием фибрина и тромбина, и возникновению условий для агрегации тромбоцитов [4].

При остром воспалении выявлено - цитокины уменьшают активность рецепторов к инсулину и "захват" глюкозы клетками. Установленный механизм находится в основании инсулинорезистентности у пациентов с СД [11].

Полученные данные, являются обоснованием проведения исследований инсулин-зависимой активности мононуклеаров и использования флавоноида для исправления установленных нарушений.

В культуре мононуклеаров при НДР  IL-1β с добавлением инсулина и флавоноида кардинально не меняется. При ППДР и ПДР  IL-1β увеличивается с добавлением инсулина на 13–15% (р < 0,01).  При длительном течении СД создается инсулинзависимый механизм формирования цитокинового (IL-1β) нарушения.  При ППДР и ПДР, с введением флавоноида, установлена отмена увеличения IL-1β (на 22–27%, р < 0,001).

Изменение IL-4, в культуре мононуклеаров, при добавлении инсулина и флавоноида, не обнаружено.

Изменение  TNF-α  с добавлением инсулина, не выявлено. При НДР с добавлением флавоноида TNF-α  снижается в сравнении с  глюкозой на 10%, при ППДР на 12% (р < 0,05) и при ПДР на 15% (р < 0,01). Инсулинзависимого увеличения  TNF-α  не обнаружено.

С добавлением инсулина при ППДР и ПДР увеличивается лейкоцито (лимфоцито) - зависимый уровень IL-1β, что расценивается нами как научное подтверждение использования флавоноида для изменения глюкозо-опосредованного и инсулинзависимого дисбаланса цитокинов при  ППДР и ПДР.

Выводы.

Увеличение выработки мононуклеарами IL-1β и TNF-α, при увеличении  тяжести ДР, оценивается как значимая  "составляющая"  ДР.

Гипергликемия - и инсулинзависимый  механизм развития дисбаланса цитокинов представляет собой важный механизм развития ДР.

Нами выявлено, что при ДР наблюдается подлинное влияние флавоноида на  мононуклеары: при культивировании клеток с добавлением флавоноида  IL-1β и TNF-α  снижается, что позволяет рекомендовать его для лечения ДР.

 

Литература

  1. Акмаев И.Г.  Нейроиммунноэндокринные взаимодействия: экспериментальные и клинические аспекты // Сахарный диабет. – 2002. – Вып.1. – С.2-10.
  2. Иванова Н.В., Ярошева Н.А. Роль  дисбаланса  цитокинового   гомеостаза     в патогенезе  диабетической  ретинопатии //  Офтальмологический    журнал. – 2008. - №2. – С.11 – 14.
  3. Лебедев К.А., Понякина И.Д. Иммунограмма в клинической практике. – М.: Наука, 1990. – 224 с.
  4. Baumgartner-Parzer S.M., Waldhausl W.K. The endothelium as a metabolic and endocrine organ: its relation with insulin resistance // Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes. - 2001. - Vol.109, Suppl 2. - P. 166-179.
  5. Bioflavonoids quercetin scavenges superoxide and increases nitric oxide concentration in ischemic-reperfusion injury: an experimental study / I.Huk, V.Brovkovich, I.Nanobashvili et al. // Br. J. Surg. – 1998. – Vol.85, №8. – P. 1080-1085.
  6. Complexation of  quercetin with three kinds  of  cyclodextrins:  An antioxidant study / C.Janlian, Moyano, C.Yanez,   C.Olea-Azar //  Spectrochim. Acta. A.Mol. Biomol. Spectrosc. - 2006. - Vol. 8. – Р.1214-1218.
  7. Divergent effects of quercetin conjugates on angiogenesis / S.Donnini, F.Finetti, L.Lusini et al. // Br. J. Nutr. - 2006. - Vol. 95, №5. – Р.1016-1023.
  8. Effect of ascovertin on morphological changes in rat retina exposed to high-intensity light / S.V.Logvinov, M.B Plotnikov, E.Y.Varakuta, et al. // Bull. Exp. Biol. Med. - 2005. - Vol. 140, № 5. – P.578-581.
  9. Kumaraguru U., Davis I., Rouse B.T. Chemokines and ocular pathology caused by corneal infection with herpes simplex virus // J. Neurovirol. - 1999. - Vol. 5. – P.42–47.
  10. Moller G., Yammarstrom L., Moller E., Persson U., Smith E. Lymphocyte activation by  Concanavalin A // Proceedings of the Fourth European Immunology Meeting. – Budapest, 1978. – P. 178–189.
  11. Preadipocytes mediate lipopolysaccharide-induced inflammation and insulin   resistance in primary cultures of newly differentiated human adipocytes / S.Chung, K.Lapoint, K.Martinez, et al. // Endocrinology. - 2006. - Vol.147, N.11. – P.5340-51.
  12. Quercetin, a flavonoid, inhibits proliferation and increases osteogenic differentiation in human adipose stromal cells / Y.J.Kim, Y.C.Bae, K.T.Suh et al. // Biochem. Pharmacol. - 2006. - Vol. 15, №72(10). – Р.1268-1278.
  13. Westphal O. Bacterial endotoxins: chemical and clinical aspects / Weinheim. – 1984. – P. 1–10.

References

  1. Akmaev I. G. Neuroimmunoendocrine interaction: experimental and clinical aspects // diabetes care. – 2002. – Vol.1. – C. 2-10.
  2. Ivanova N. In., Yarosheva N. And. Role of imbalance of cytokine homeostasis in the pathogenesis of diabetic retinopathy // Ophthalmology journal. – 2008. - No. 2. – S. 11 – 14.
  3. Lebedev K. A., Ponyakina I. D. Immunogram in clinical practice. – M.: Science, 1990. – 224 p.
  4. Baumgartner-Parzer S.M., Waldhausl W.K. The endothelium as a metabolic and endocrine organ: its relation with insulin resistance // Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes. - 2001. - Vol.109, Suppl 2. - P. 166-179.
  5. Bioflavonoids quercetin scavenges superoxide and increases nitric oxide concentration in ischemic-reperfusion injury: an experimental study / I.Huk, V.Brovkovich, I.Nanobashvili et al. // Br. J. Surg. – 1998. – Vol.85, №8. – P. 1080-1085.
  6. Complexation of quercetin with three kinds of cyclodextrins: An antioxidant study / C.Janlian, L.Moyano,  C.Yanez,   C.Olea-Azar //  Spectrochim. Acta. A.Mol. Biomol. Spectrosc. - 2006. - Vol. 8. – Р.1214-1218.
  7. Divergent effects of quercetin conjugates on angiogenesis / S.Donnini, F.Finetti, L.Lusini et al. // Br. J. Nutr. - 2006. - Vol. 95, №5. – Р.1016-1023.
  8. Effect of ascovertin on morphological changes in rat retina exposed to high-intensity light / S.V.Logvinov, M.B Plotnikov, E.Y.Varakuta, et al. // Bull. Exp. Biol. Med. - 2005. - Vol. 140, № 5. – P.578-581.
  9. Kumaraguru U., Davis I., Rouse B.T. Chemokines and ocular pathology caused by corneal infection with herpes simplex virus // J. Neurovirol. - 1999. - Vol. 5. – P.42–47.
  10. Moller G., Yammarstrom L., Moller E., Persson U., Smith E. Lymphocyte activation by  Concanavalin A // Proceedings of the Fourth European Immunology Meeting. – Budapest, 1978. – P. 178–189.
  11. Preadipocytes mediate lipopolysaccharide-induced inflammation and insulin resistance in primary cultures of newly differentiated human adipocytes / S.Chung, K.Lapoint, K.Martinez, et al. // Endocrinology. - 2006. - Vol.147, N.11. – P.5340-51.
  12. Quercetin, a flavonoid, inhibits proliferation and increases osteogenic differentiation in human adipose stromal cells / Y.J.Kim, Y.C.Bae, K.T.Suh et al. // Biochem. Pharmacol. - 2006. - Vol. 15, №72 (10). – Р.1268-1278.
  13. Westphal O. Bacterial endotoxins: chemical and clinical aspects / Weinheim. – 1984. – P. 1–10.