<<
>>

Метаболизм лимфоцитов при аутоиммунных заболеваниях щитовидной железы

Диффузный токсический зоб (ДТЗ) и аутоиммунный тиреоидит (АИТ) относятся к наиболее распространенным органоспецифическим аутоиммунным заболеваниям и имеют сходную этиологию - аутоиммунный процесс, но различный патогенез, специфичность которого на уровне организма проявляется, в том числе, и уровнем тиреоидных гормонов [Ша- гарова С.Г., 2011; Brown R.S., 2009; Brent G.A., 2010; Eschler D.C.

et al., 2011; Saranac L. et al., 2011; Simmonds M.J., Gough S.C., 2011; Саприна Т.В., 2012; Stathatos N., Daniels G.H., 2012]. Реактивность организма практически полностью определяется функциональной активностью иммунокомпетентных клеток. При этом доказано, что функциональная активность лимфоцитов зависит от интенсивности их метаболизма. Именно на уровне метаболической системы клеток формируются ответные реакции на воздействия, в том числе и гормональной природы.

Учитывая неоднозначность гормонального воздействия на лимфоциты при аутоиммунной патологии щитовидной железы, а также сложные взаимосвязи реакций внутриклеточного метаболизма, применение стандартных подходов к анализу данных не всегда позволяет оценить значения ферментативных реакций в патогенезе заболевания. С этой точки зрения перспективно использование самообучающихся нейронных сетей (нейросетевого анализа), осуществляющих комплексную оценку всего многообразия уровней изучаемых параметров и их взаимосвязей и позволяющих выявить скрытые неоднородности в распределении структурных показателей системы [Горбань А.Н., Россиев Д.А., 1996; Нейроинформатика, 1998].

Диагноз ДТЗ и АИТ устанавливался на основании клинических данных, результатов гормонального анализа и ультрасонографии щитовидной железы. Для всех больных проводились морфологический анализ биопсийного материала щитовидной железы и радиоиммунный анализ концентрации тиреотропного и тиреоидных гормонов, антител к микросомальной фракции тиреоцитов и к тиреоглобулину.

Оценка значимости (информативность) внутриклеточных ферментов в модели осуществлялась с помощью нейросетевого классификатора Pana- lyzer 2004. Обучающая выборка была разбита на два класса: показатели здоровых женщин и больных АИТ либо ДТЗ. Информативность оценивалась измерением сигнала, подаваемого на входные синапсы нейросетевой

модели и представлена в относительных единицах (о.е.) [Горбань А.Н., Россиев Д.А., 1996; Нейроинформатика, 1998].

Уровни активности исследуемых НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ лимфоцитов крови у здоровых женщин и у больных аутоиммунными заболеваниями щитовидной железы (АЗЩЖ) представлены в табл. 4.7. Обнаружено, что в лимфоцитах женщин с АЗЩЖ выявляются изменения активности исследуемых НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ, как общие для двух данных патологий, так и специфические. К общим изменениям активности ферментов лимфоцитов крови у женщин с АЗЩЖ относительно здоровых относится снижение уровней МДГ, НАДИЦДГ, НАДФИЦДГ и ГР. В обеих исследуемых группах с патологией установлено увеличение активности НАДФН-ГДГ. Также у женщин с АЗЩЖ в лимфоцитах крови снижается уровень НАДФМДГ, но у больных с АИТ активность фермента понижается в меньшей степени, что приводит к проявлению тенденции повышения его уровня относительно аналогичного параметра у больных с ДТЗ.

Только у женщин с ДТЗ обнаружено снижение активности НАДН- зависимых реакций ЛДГ и МДГ в лимфоцитах. В то же время, только у женщин с АИТ выявляется снижение активности Г6ФДГ и ЛДГ, но повышение уровня Г3ФДГ.

Метаболическая система является сложной и многокомпонентной, поэтому к ней применимы все определения и характеристики больших систем и ее можно определить как множество элементов, сложное взаимодействие которых приводит к образованию единого целого. Наиболее существенной качественной характеристикой системы является ее структурная связность. В связи с этим, в качестве метода системного статистического анализа нами использован нейросетевой анализ с помощью нейросетевого классификатора, который на основе дифференциального поиска закономерностей между совокупностью обучающих данных, в нашем случае, с бинарным распределением определяет информативность параметров [Горбань А.Н., Россиев Д.А., 1996; Горбань А.Н. и др., 1998]. Информативность введенных параметров позволяет классификатору правильно определить заданный класс, т.е. позволяет охарактеризовать систему введенных параметров не по среднестатистическим величинам, а по особенностям внутренних взаимосвязей.

Информативность метаболических ферментов, характеризующих особенности метаболизма лимфоцитов у женщин с АЗЩЖ, изучена с помощью нейросетевого классификатора (рис. 4.31). Обнаружено, что наиболее значимыми показателями модели здоровые - ДТЗ были уровни актив-

Т а б л и ц а 4.7

Активность НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ лимфоцитов крови у жен- щин с диффузным токсическим зобом и аутоиммунным тиреоидитом

(Х ± ш)

Показатели Контроль

(n=96)

ДТЗ

(n=42)

АИТ

(n=45)

Г6ФДГ 8,14±0,85 11,03±2,59 5,47±1,19

р10.2 0.4 0.6 0.8 1

Информативность, (о.е.)

б


НАДФН-ГДГ

НАДН-ГДГ

ГР

НАДН-МДГ

НАДН-ЛДГ

НАДФИЦДГ

НАДИЦДГ

НАДГДГ

НАДФГДГ

НАДФМДГ

МДГ

ЛДГ

ГЗФДГ

Г6ФДГ

О 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Информативность, (о.е.)

Рис. 4.31. Значимость уровней активности НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ лимфоцитов в моделях нейросетевого классификатора здоровые - ДТЗ (а) и здоровые - АИТ (б).

ности НАДФГДГ, НАДФМДГ, ЛДГ, ГР и НАДИЦДГ; в модели здоровые - АИТ - НАДФМДГ, НАДФГДГ, МДГ, Г6ФДГ и НАДН-ЛДГ. Следовательно, в обеих классификационных моделях уровни активности НАДФМДГ и НАДФГДГ определяются как наиболее информативные, характеризующие метаболические процессы в иммунокомпетентных клетках больных ДТЗ и

АИТ.

Как уже отмечалось выше, в основе патогенеза данных патологий лежит аутоиммунных процесс, исходом которого стали гипертиреоз (при ДТЗ) и гипотиреоз (при АИТ). В связи с этим, анализ полученных результатов проведен исходя из предположения, что общие изменения активности НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ лимфоцитов крови характеризуют аутоиммунный процесс, в то время как специфические особенности метаболизма иммунокомпетентных клеток определяются регуляторным воздействием разных доз тиреоидных гормонов.

С этой точки зрения, снижение активности ферментов, прежде всего определяющих метаболическое состояние митохондриального компарт- мента лимфоцитов (МДГ, НАДФМДГ, НАДИЦДГ и НАДФИЦДГ), является, по-видимому, результатом, который определяется, в нашем случае, развитием в организме аутоиммунного процесса. Конечно, повышение реактивности лимфоцитов, в том числе сенсибилизированных к собственным антигенам, сопровождается активацией энергетических и синтетических процессов. Однако необходимо отметить, что при органоспецифических аутоиммунных заболеваниях сенсибилизированные к аутоантигенам лимфоциты находятся в органе-мишени. При этом активированными иммунокомпетентными клетками выделяется ряд цитокинов, которые влияют и на метаболизм лимфоцитов периферической крови. Можно предположить, что длительное воздействие цитокинов, стимулирующих метаболические реакции, определяющие активацию иммунокомпетентных клеток, приведет к истощению субстратного пула и соответственно ингибированию метаболических процессов.

Роль вспомогательных и шунтирующих реакций цикла трикарбоно- вых кислот достаточно важна для сохранения метаболического статуса митохондриального компартмента. Доказано, что в случае снижения активности НАД-зависимых процессов в митохондриях интенсивность субстратного потока лимонного цикла может быть компенсирована НАДФ- зависимыми реакциями глутамат- и изоцитратдегидрогеназы [Sidhu N.S. et al., 2011; Moon J.L. et al., 2012; Spanaki C., Plaitakis A., 2012]. Уровень активности шунтирующей реакции НАДФМДГ также важен как для энергетических процессов митохондрий, так и для метаболизма клеток в целом. Во-первых, данный фермент является ключевым во внутриклеточных реакциях анаболизма липидов. Во-вторых, НАДФМДГ, шунтируя реакции цикла Кребса, стимулирует окислительно-восстановительные процессы митохондриального компартмента [Kuo C.C. et al., 2008; Xu J. et al., 2008; Fu Z.Y. et al., 2009; Hsieh J.Y. et al., 2009]. Таким образом, снижение активности НАД-зависимых оксидоредуктаз цикла трикарбоновых кислот, а также вспомогательных и шунтирующих НАДФ-зависимых ферментов определяет снижение энергетического потенциала лимфоцитов у женщин с АЗЩЖ. Именно значимостью НАДФГДГ и НАДФМДГ во внутриклеточном метаболизме, а также снижением активности НАДФМДГ, по- видимому, определяется наибольшая информативность данных ферментов в моделях нейросетевого классификатора здоровые - ДТЗ и здоровые - АИТ.

Общими для метаболизма клеток иммунной системы у женщин с ДТЗ и АИТ являются снижение активности ГР и повышение уровня обратной реакции НАДФГДГ. Активность ГР в значительной степени определяется внутриклеточной концентрацией НАДФН. Доказано, что в ряде клеток (например, в эритроцитах) ГР находится в межферментном комплексе с Г6ФДГ [Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., 1998; Ninfali P. et al., 1996; Bulbul M., Erat M., 2008; Tandogan B. et al., 2011]. В связи с этим, можно предположить, что снижение активности ГР определяется понижением концентрации НАДФН. Действительно, в лимфоцитах крови больных АЗЩЖ установлено снижение активности НАДФМДГ и НАДФИЦДГ, у женщин с АИТ - также снижен уровень активности Г6ФДГ. Кроме того, повышение уровня НАДФН-ГДГ, осуществляющей аминирование а-кетокислоты в аминокислоту, может указывать не только на интенсификацию белковых синтетических процессов, но и на дополнительное снижение концентрации НАДФН.

Тем не менее у женщин с ДТЗ и АИТ на фоне общих изменений метаболизма лимфоцитов, характеризующих, прежде всего, снижение активности оксидоредуктаз, определяющих аэробные энергетические процессы, выявляются специфические особенности, которые, по-видимому, определяются воздействием разных доз тиреоидных гормонов. Специфической особенностью метаболизма иммунокомпетентных клеток крови у женщин с ДТЗ является снижение активности НАДН-зависимых реакций ЛДГ и МДГ. При этом повышается регуляторная роль аэробной реакции ЛДГ, что определяется с помощью нейросетевого классификатора. Снижение активности НАДН-ЛДГ и НАДН-МДГ может также определяться понижением интенсивности гликолиза и соответственно низкой концентрацией НАДН в цитоплазматическом компартменте.

В то же время, в лимфоцитах женщин с АИТ выявляются специфические изменения активности метаболических ферментов лимфоцитов крови, которые отражают процессы, стимулирующие гликолиз. Так, снижение активности Г6ФДГ (ключевого и инициализирующего фермента пентозофосфатного цикла) может привести к снижению интенсивности реакций макромолекулярного цикла, зависящих от рибозо-5-фосфата и НАДФН [Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., 1998; Гаврилюк Л.А. и др., 2011; Ozlu F. et al., 2011; Hamilton N.M. et al., 2012; Stanton R.C., 2012; Zhao G. et al., 2012]. Но в то же время, пентозофосфатный цикл является основным конкурентом гликолиза за субстрат. Следовательно, снижение активности Г6ФДГ будет стимулировать интенсивность гликолиза. Метаболическое значение Г3ФДГ заключается в переносе продуктов катаболизма липидов на окислительно-восстановительные реакции гликолиза, т.е., повышение активности Г3ФДГ в лимфоцитах больных АИТ позволяет предположить стимулирование субстратного потока по гликолизу продуктами липидного катаболизма и соответственно - более выраженную “анаэробность” клеток иммунной системы. Вероятно, в связи с этим Г6ФДГ и анаэробная реакция ЛДГ лимфоцитов крови у женщин с АИТ являются одними из наиболее информативных параметров нейросетевой модели.

Таким образом, особенностью метаболизма лимфоцитов периферической крови, характеризующих длительно текущие аутоиммунные органоспецифические процессы у женщин с ДТЗ и АИТ, является, прежде всего, снижение активности ферментов, определяющих уровень аэробного дыхания. В то же время, особенность метаболизма лимфоцитов больных ДТЗ состоит в том, что при понижении активности ферментов, определяющих интенсивность аэробных энергетических процессов, установлены изменения активности ферментов, позволяющие предполагать снижение субстратного потока по гликолизу. У больных АИТ, наоборот, обнаружены изменения ряда цитоплазматических дегидрогеназ, изменение активности которых стимулирует интенсивность гликолиза.

Интенсивность аутоиммунного процесса можно охарактеризовать уровнем аутоантител к тканеспецифическим антигенам. Исследованы уровни активности НАД- и НАДФ-зависимых дегидрогеназ лимфоцитов у женщин с ДТЗ в зависимости от концентрации антител к тиреоидной пе- роксидазе (АТкТПО).

При исследовании уровней активности НАДФ- и НАД-зависимых дегидрогеназ в лимфоцитах крови у больных ДТЗ в зависимости от уровня АТкТПО обнаружено, что только у больных с уровнем содержания АТкТ- ПО меньше 100 мЕд/л снижена активность НАДФИЦДГ (рис. 4.32). Уровни активности НАДФГДГ, ГР и НАДН-ЛДГ повышены в лимфоцитах больных ДТЗ относительно контрольных значений независимо от уровня содержания АТкТПО (рис. 4.32). Также независимо от содержания АТкТ- ПО у больных ДТЗ относительно контрольных уровней повышены активности НАДГДГ, НАДН-МДГ и НАДН-ГДГ (рис. 4.33). При этом необходимо отметить, что только у больных ДТЗ с уровнем содержания АТкТПО меньше 100 мЕд/л выявляются отрицательные взаимосвязи между концентрацией аутоантител и активностью НАДН-ГДГ (г = -0,49, р = 0,029) и НАДФН-ГДГ (г = -0,52, р = 0,020).

В целом необходимо отметить, что различия в особенностях метаболического состояния лимфоцитов больных ДТЗ в зависимости от уровня содержания АТкТПО незначительны. НАДФИЦДГ катализирует вспомогательную дегидрогеназную реакцию цикла трикарбоновых кислот, значимость которой возрастает при повышении уровня НАДН/НАД в митохондриальном компартменте и соответственно ингибировании НАД- зависимого субстратного потока [Kil I.S. et al., 2011; Moon J.L. et al., 2012].


12 3 12 3

Следовательно, у больных ДТЗ с уровнем содержания АТкТПО меньше 100 мЕд/л при активации НАД-зависимого субстратного потока снижается возможность компенсаторного окисления через НАДФ- зависимые дегидрогеназные реакции. При этом независимо от уровня содержания АТкТПО, метаболизм лимфоцитов больных ДТЗ характеризуется активацией субстратного взаимодействия между циклом трикарбоновых кислот и реакциями аминокислотного обмена (через НАД- и НАДФ- зависимые реакции глутаматдегидрогеназ). Кроме того, повышение активности НАДН-зависимой реакции МДГ, являющейся ключевой в малат- аспартатном

хательной цепи митохондрий [Lu M. et al., 2011; Abbrescia D.I. et al., 2012]. Необходимо отметить, что тиреоидные гормоны активируют аэробное дыхание и внутриклеточный белковый обмен [Chattopadhyay S. et al., 2010; Cheng S.Y. et al., 2010]. По-видимому, активация ряда метаболических реакций осуществляется на фоне возрастания уровня перекисных процессов, что определяется повышением активности ГР, входящей в состав основной антиоксидантной системы клеток - глутатион-зависимой [Сафонова О.А. и др.,2011; Ефременко Е.С. и др., 2012; Waggiallah H., Alzohairy M., 2011; Djukic M.M. et al., 2012; Niedzwiedz A. et al., 2012; Yan J. et al., 2012].

По результатам корреляционного анализа установлена обратная зависимость между уровнями активности НАДН-ГДГ и НАДФН-ГДГ и содержанием АТкТПО в группе больных ДТЗ с низким количеством аутоантител. Выявленная зависимость определяет снижение оттока субстратов с
цикла Кребса на реакции аминокислотного обмена при увеличении содержания АТкТПО у больных до уровня 100 мЕд/л. Следовательно, выявляется разнонаправленность в изменении интенсивности данных ферментативных реакций: под действием высокого уровня тиреоидных гормонов они активируются, при повышенном уровне аутоиммунных процессов ингибируются.

Таким образом, со стороны метаболизма лимфоцитов выраженных различий в зависимости от уровня АТкТПО у больных ДТЗ не обнаружено. Метаболизм лимфоцитов при ДТЗ в целом характеризуется высокой активностью глутаматдегидрогеназ, осуществляющих субстратное взаимодействие цикла трикарбоновых кислот и реакций аминокислотного обмена, малат-аспартатного шунта и глутатионредуктазы. Только у больных ДТЗ с содержанием АТкТПО меньше 100 мЕд/л выявляется снижение активности НАДФИЦДГ. С помощью корреляционного анализа установлена разнонаправленность в регуляторном влиянии на метаболизм лимфоцитов высокого уровня тиреоидных гормонов и АТкТПО. У больных ДТЗ с содержанием АТкТПО больше 100 мЕд/л выявляется усиление дизрегуляци- онных процессов, проявляющееся в полной потере взаимосвязей концентрации АТкТПО с иммунологическими показателями и уровнями активности НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ лимфоцитов.

<< | >>

Еще по теме Метаболизм лимфоцитов при аутоиммунных заболеваниях щитовидной железы:

  1. Метаболизм лимфоцитов при аллергических заболеваниях
  2. Заболевания щитовидной железы
  3. РЕФЕРАТ. ЗАБОЛЕВАНИЕ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ И БЕРЕМЕННОСТЬ2018, 2018
  4. Метаболизм лимфоцитов при вирусных инфекциях
  5. Метаболизм в лимфоцитах в процессе их функционирования в норме и при патологии
  6. ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ НОВООБРАЗОВАНИЯ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ И ДРУГИХ ЭНДОКРИННЫХ ЖЕЛЕЗ (C73-C75)
  7. ПАТОЛОГИЯ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ У НОВОРОЖДЕННЫХ
  8. Особенности метаболизма лимфоцитов у больных раком легкого
  9. Глава 9 Аутоиммунные заболевания
  10. БОЛЕЗНИ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
  11. ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА
  12. ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА
  13. "Шея. щитовидная железа и паращитовидные железы"
  14. ОПУХОЛИ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
  15. БОЛЕЗНИ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ (E00-E07)