Activity of cellular immunity in patients with nutrition-dependent diseases (obesity, type 2 diabetes)

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the study is to analyze the indicators of cellular immunity in patients with obesity (OB) and type 2 diabetes mellitus (DM2). The study included 15 patients with DM2 (DM2 group), body mass index (BMI) 37.36±1.12 kg/m2, 12 patients with OB (OB group), BMI – 38.12±1.51 kg/m2 and 15 practically healthy individuals (comparison group – GС): BMI 23.5±0.15 kg/m2. The study was performed on a flow cytometer FC-500 (Beckman Coulter, USA) using double combinations of monoclonal antibodies (Beckman Coulter – Immunotech SAS, France). The percentage indicators of the T cell population were assessed, such as total number of T lymphocytes (CD3+), number of T helper cells (CD3+CD4+), cytotoxic T lymphocytes (CD3+CD8+), natural killer cells – NK cells (CD3-CD16+CD56+), natural killer cells with the properties of T lymphocytes – NKT cells (CD3+CD16+CD56+) and B cell population (CD19+) lymphocytes, as well as the relative content of lymphocytes carrying activation markers (CD3+HLA-DR+, CD3+CD25+), and apoptosis marker antigen CD45+CD95+. The relative content of B lymphocytes and T lymphocytes in the peripheral blood of the examined individuals did not have statistically significant differences. In patients in the DM2 and OB groups, there was a tendency (p < 0.1) towards an increase in the relative content of T helper cells and a significant (p < 0.05) decrease in the percentage of T cytotoxic lymphocytes relative to GC. This redistribution of lymphocyte subpopulations led to a significant (p < 0.05) increase in the IRI value (arbitrary units): DM2 – 2.87±0.58; OB – 2.30±0.33 vs GC – 1.62±0.15. The relative content of NK cells and NKT cells in the peripheral blood of the examined individuals did not have a statistically significant difference in the magnitude of the indicators. A statistically significant (p < 0.05) increase in the relative content of T lymphocytes expressing the activation marker HLA-DR (CD3+HLA-DR+) was found in patients in the DM2 and OB groups relative to GC [(%) DM2 – 7.95±0, 81; OB – 6.54±0.24; GC – 4.01±0.91] and a significant (p < 0.05) increase in the percentage of CD45+CD95+ lymphocytes in patients with OB and DM2 relative to GC [(%) DM2 – 5.84±0.68; OB – 5.16±0.89; GC – 2.78±0.34]. The results obtained indicate the presence of meta-inflammation in patients with DM2 and OB.

Full Text

Введение

Алиментарно-зависимые заболевания, такие как ожирение (ОЖ) и сахарный диабет 2-го типа (СД2), занимают одно из ведущих мест в мире. ОЖ – это хроническое заболевание, развитие которого опосредовано как генетическими факторами, так и дисбалансом между потребляемой и расходуемой энергией. ОЖ характеризуется увеличением объема жировой ткани, воспалитедьные процессы в которой являются основным патогенетическим фактором развития неинфекционных хронических заболеваний. Установлено, что у лиц с избыточной массой тела и ОЖ часто диагностируется метаболический синдром, инсулинорезистентность, СД2, неалкогольная жировая болезнь печени, сердечно-сосудистая патология [3, 11, 15]. Метаболические нарушения, развивающиеся при ОЖ, являются основой развития хронического вялотекущего системного воспаления – метавоспаления, часто приводящего к иммунной дисфункции [4]. Взаимосвязь метаболизма и иммунитета на системном и клеточном уровнях в настоящее время активно изучается и определяется как иммунометаболизм [10]. Воспаление жировой ткани инициируется и поддерживается дисфункциональными адипоцитами, секретирующими провоспалительные адипокины, и инфильтрацией иммунными клетками, которые экспрессируют цитокины и хемокины [8]. При ОЖ повышенное накопление и воспалительная поляризация иммунных клеток происходят, помимо жировой ткани, в скелетных мышцах, печени, кишечнике, поджелудочной железе, мозге [13]. Наличие хронического вялотекущего системного воспаления при ОЖ доказывают обнаруженные корреляционные взаимосвязи между субпопуляциями лимфоцитов, метаболическими нарушениями и клиническими проявлениями [5]. Помимо лимфоцитов существенную роль в поддержании метавоспаления играет активация макрофагов, дендритных клеток, NK-клеток и других клеток, экспрессирующих медиаторы воспаления [9].

Одним из важных информативных методов оценки иммунной дисфункции при ОЖ является изучение субпопуляционного состава лимфоцитов, маркеров активации и функциональной способности клеток [12]. Mетаболизм Т-лимфоцитов определяет их эффекторную функцию, поэтому ассоциированные с ОЖ изменения в биоэнергетике Т-лимфоцитов, приводят к функциональным изменениям на клеточном уровне, изменяют метаболом и уровни цитокинов/хемокинов [6].

Целью исследования является анализ показателей клеточного иммунитета у больных алиментарно-зависимыми заболеваниями (ОЖ, СД2).

Материалы и методы

Изучение параметров клеточного иммунитета проводили у 15 больных СД2 (группа СД2), индекс массы тела (ИМТ) которых составлял 37,36±1,12 кг/м2, возраст – 52,7±4,3 года, у 12 пациентов с диагнозом ожирение (группа ОЖ): ИМТ – 38,12±1,51 кг/м2, возраст – 48,7±3,5 года и 15 здоровых лиц (группа сравнения – ГС): ИМТ 23,5±0,15 кг/м2, возраст – 46,7±3,6 года без нарушений углеводного и липидного обмена. Во всех обследованных группах примерно четверть пациентов составляли женщины. В исследование не включали больных с онкопатологией, обострением сопутствующих заболеваний, заболеваниями щитовидной железы, хронической почечной недостаточностью. Больные находились на стационарном лечении в Клинике лечебного питания ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» и наряду с лекарственной терапией получали специализированные низкокалорийные варианты диеты. Исследование одобрено локальным этическим комитетом при Клинике лечебного питания ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» и проведено в соответствии с этическими и нормативными документами Российской Федерации.

Материалом исследования служила венозная кровь обследованных лиц, взятая утром натощак из локтевой вены. Исследование субпопуляционного состава лимфоцитов выполняли на проточном цитофлуориметре FC-500 (Beckman Coulter, США) программе Cytomics CXP Software [1]. В работе применяли методы параметрической (критерий Стьюдента) и непараметрической (критерий Манна–Уитни) статистики. Результаты представлены в виде средних величин и их стандартной ошибки (M±m). Уровень значимости считали достоверным при р < 0,05.

Результаты и обсуждение

Показатели клеточного иммунитета у больных СД2, ОЖ и ГС представлены на рисунке 1. По относительному содержанию В-лимфоцитов и Т-лимфоцитов в периферической крови пациентов не обнаружено достоверных различий. У больных в группах СД2 и ОЖ отмечена тенденция (р < 0,10) к повышению процента Т-хелперов и достоверное (р < 0,05) снижение содержания Т-цитотоксических лимфоцитов относительно ГС. Это перераспределение субпопуляций лимфоцитов привело к достоверному (р < 0,05) повышению величины ИРИ (условные единицы): СД2 – 2,87±0,58; ОЖ – 2,30±0,33 vs ГС – 1,62±0,15. Повышение значения ИРИ выше 2 свидетельствует о наличии воспалительного процесса [2]. Достоверных различий исследованных показателей между группами больных с СД2 и ОЖ не обнаружено. Содержание в периферической крови NK-клеток [(%) СД2 – 12,15±1,31; ОЖ – 12,93±2,50; ГС – 10,25±1,62] и NKТ-клеток [(%) СД2 – 5,75±1,23; ОЖ – 5,23±1,15; ГС – 7,65±3,35] у обследованных лиц не имело значимой разницы в величине показателей.

 

Рисунок 1. Относительное содержание субпопуляций лимфоцитов в периферической крови больных CД2, ОЖ и ГС

Примечание. * – статистически значимые различия (р < 0,05) от показателей ГС; # – различия на уровне тенденции (р < 0,10) от показателей ГС. Обозначения: СД2 – сахарный диабет 2-го типа, ОЖ – ожирение, ГС – группа сравнения.

Figure 1. Relative content of lymphocyte subpopulations in the peripheral blood of patients with DM2, OB and GC

Note. *, statistically significant differences (p < 0.05) from GC indicators; #, differences at the trend level (p < 0.10) from GC indicators. Designations: DM2, type 2 diabetes mellitus; OB, obesity; GC, comparison group.

 

Результаты исследования экспрессии активационных маркеров на Т-лимфоцитах периферической крови представлены на рисунке 2. Для подтверждения наличия метавоспаления у больных с СД2 и ОЖ исследован маркер ранней активации лимфоцитов, который оценивается по экспрессии гена CD25 – легкой (α) цепи рецептора к IL-2 [2]. Процентное содержание лимфоцитов (CD3+CD25+) у испытуемых не имели достоверной разницы (рис. 2).

 

Рисунок 2. Экспрессия активационных маркеров на лимфоцитах в периферической крови больных CД2, ОЖ и ГС

Примечание. * – статистически значимые различия (р < 0,05) от показателей ГС. Обозначения: СД2 – сахарный диабет 2-го типа; ОЖ – ожирение; ГС – группа сравнения.

Figure 2. Expression of activation markers on lymphocytes in the peripheral blood of patients with DM2, OB and GC

Note. *, statistically significant differences (p < 0.05) from GS indicators. Designations: DM2, type 2 diabetes mellitus; OB, obesity; GC, comparison group.

 

В результате исследования установлено у пациентов в группах СД2 и ОЖ относительно ГС (рис. 2) достоверное (р < 0,05) повышение процента Т-лимфоцитов, экспрессирующих поздний маркер активации HLA-DR (CD3+HLA- DR+), что характерно для многих хронических воспалительных заболеваний [2]. Наличие CD95-антигена (АРО-1, Fas-антиген) на активированных лимфоцитах свидетельствует об активации процесса апоптоза. Апоптоз – физиологический процесс генетически запрограммированной гибели клетки и является важным механизмом регуляции иммунного ответа [7]. В исследовании обнаружено достоверное (р < 0,05) повышение процента лимфоцитов (CD45+CD95+) в группах больных с ОЖ и СД2 относительно ГС (рис. 2). Апоптоз лимфоцитов у больных СД2 и ОЖ является активатором клеточной дисфункции, что приводит к снижению иммунитета и увеличению частоты инфекционных заболеваний [14].

Заключение

На основании проведенного исследования у больных СД2 и ОЖ установлено наличие метавоспаления, которое характеризуется повышением величины ИРИ больше 2 усл. ед. и увеличением относительного содержания активированных лимфоцитов.

×

About the authors

E. N. Trushina

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Author for correspondence.
Email: trushina@ion.ru

PhD (Medicine), Head, Laboratory of Immunology

Russian Federation, Moscow

O. K. Mustafina

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: trushina@ion.ru

PhD (Medicine), Senior Research Associate, Laboratory of Immunology

Russian Federation, Moscow

Kh. Kh. Sharafetdinov

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety; Russian Medical Academy of Continuing Professional Education; I. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: trushina@ion.ru

PhD, MD (Medicine), Head, Department of Metabolic Diseases and Diet Therapy of the Clinical Nutrition Clinic; Professor, Department of Dietetics and Nutritionology; Professor, Department of Food Hygiene and Toxicology

Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

References

  1. Трушина Э.Н., Выборнов В.Д., Ригер Н.А., Мустафина О.К., Солнцева Т.Н., Тимонин А.Н., Зилова И.С., Раджабкадиев Р.М. Иммуномодулирующие эффекты использования L-карнитина и коэнзима Q10 в питании спортсменов-юниоров // Вопросы питания. 2019. Т. 88, № 2. С. 40-49. [Trushina E.N., Vybornov V.D., Riger N.A., Mustafina O.K., Solntseva T.N., Timonin A.N., Zilova I.S., Radzhabkadiev R.M. Immunomodulatory effects of using L-carnitine and coenzyme Q10 in the nutrition of junior athletes. Voprosy pitaniia = Problems of Nutrition, 2019, Vol. 88, no. 2. pp. 40-49. (In Russ.)]
  2. Ярец Ю.И. Интерпретация результатов иммунограммы. Гомель: ГУ «Республиканский научно-практический центр радиационной медицины и экологии человека», 2020. 38 с. [Yarets Yu.I. Interpretation of immunogram results]. Gomel: Republican Scientific and Practical Center for Radiation Medicine and Human Ecology, 2020. 38 p.
  3. Brunt E.M., Wong V.W., Nobili V., Day C.P., Sookoian S., Maher J.J., Bugianesi E., Sirlin Cl., Neuschwander-Tetri Br. A., Rinella M.E. Nonalcoholic fatty liver disease. Nat. Rev. Dis. Primers, 2015, no. 1, 15080. doi: 10.1038/nrdp.2015.80.
  4. Cable J., Rathmell J.C., Pearce E.L., Ho P.C., Haigis M.C., Mamedov M.R., Wu M.J., Kaech S.M., Lynch L., Febbraio M.A., Bapat S.P., Hong H.S., Zou W., Belkaid Y., Sullivan Z.A., Keller A., Wculek St.K.,. Green D.R., Postic C., Amit I., Benitah S.A., Jones R.G., Reina-Campos M., Torres S.V., Beyaz S., Brennan D., O’Neill L.A.J., Perry R.J., Brenner D. Immunometabolism at the crossroads of obesity and cancer-a Keystone Symposia report. Ann. N. Y. Acad. Sci., 2023, Vol. 1523, no. 1, pp. 38-50.
  5. Dunbar C.L., Aukema H.M., Calder P.C., Gibson D.L., Henrickson S.E., Khan S., Mailhot G., Panahi S., Tabung F.K., Tom M., Upton J.E.M., Winer D.A., Field C.J. Nutrition and immunity: perspectives on key issues and next steps. Appl. Physiol. Nutr. Metab., 2023, Vol. 48, no. 7, pp. 484-497.
  6. Eljaafari A., Pestel J., Le Magueresse-Battistoni B., Chanon S., Watson J., Robert M., Disse E., Vidal H. Adipose-tissue-derived mesenchymal stem cells mediate PD-L1 overexpression in the white adipose tissue of obese individuals, resulting in T cell dysfunction. Cells, 2021, Vol. 10, no. 10, 2645. doi: 10.3390/cells10102645.
  7. Granville D.J., Carthy C.M., Hunt D.W., McManus B.M. Apoptosis: Molecular aspects of cell death and disease. Lab. Investig., 1998, Vol. 78, no. 8, pp. 893-913.
  8. Kawai T., Autieri M.V., Scalia R. Adipose tissue inflammation and metabolic dysfunction in obesity. Am. J. Physiol. Cell Physiol., 2021, Vol. 320, no. 3, pp. 375-391.
  9. Li Y., Wang F., Imani S., Tao L., Deng Y., Cai Y. Natural killer cells: friend or foe in metabolic diseases? Front. Immunol., 2021, no. 12, 614429. doi: 10.3389/fimmu.2021.614429.
  10. Makowski L., Chaib M., Rathmell J.C. Immunometabolism: From basic mechanisms to translation. Immunol. Rev., 2020, Vol. 295, no. 1, pp. 5-14.
  11. Ortega F.B., Lavie C.J., Blair S.N. Obesity and cardiovascular disease. Circ. Res., 2016, Vol. 118, no. 11, pp. 1752-1770.
  12. Rivera-Carranza T., Nájera-Medina O., Bojalil-Parra R., Rodríguez-López C., Zúñiga-León E., León-Téllez Girón A., Azaola-Espinosa A. The link between lymphocyte subpopulations in peripheral blood and metabolic variables in patients with severe obesity. Peer J., 2023, no. 11, e15465. doi: 10.7717/peerj.15465.
  13. Wu H., Ballantyne C.M. Metabolic inflammation and insulin resistance in obesity. Circ. Res., 2020, Vol. 126, no. 11, pp. 1549-1564.
  14. Xu H., Chen Y., Li Y., Xia F., Han B., Zhang H., Zhai H., Wu H., Li Y., Lu Y. Mitochondrial apoptosis of lymphocyte is induced in type 2 diabetes. Chin. Med. J. (Engl), 2014, Vol. 127, no. 2, pp. 213-217.
  15. Zatterale F., Longo M., Naderi J., Raciti G.A., Desiderio A., Miele C., Beguinot F. Chronic adipose tissue inflammation linking obesity to insulin resistance and type 2 diabetes. Front. Physiol., 2020, no. 10, 1607. doi: 10.3389/fphys.2019.01607.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Relative content of lymphocyte subpopulations in the peripheral blood of patients with DM2, OB and GC

Download (88KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Expression of activation markers on lymphocytes in the peripheral blood of patients with DM2, OB and GC

Download (89KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Trushina E.N., Mustafina O.K., Sharafetdinov K.K.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № 77 - 11525 от 04.01.2002.


This website uses cookies

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

About Cookies