Comparative characteristics of the blood cytokine profile in gastritis in schoolchildren with a family predisposition to gastric cancer and peptic ulcer

Full Text

Введение

Детский возраст является истоком в развитии большинства заболеваний желудка и двенадцатиперстной кишки у взрослых, в том числе язвенной болезни (ЯБ) и рака желудка [2]. Заболевания гастродуоденальной зоны являются мультифакториальными. К ведущим факторам с негативным влиянием в их развитии относят семейную предрасположенность, особенно к таким заболеваниям, как язвенная болезнь и рак желудка [2, 10]. Изначально структурной единицей в их развитии выступает гастрит [1, 7]. Генетической основой неблагоприятного течения гастрита выступает специфика нейрогуморальной регуляции, морфофункциональные особенности желудка. Этот факт предполагает повышенный риск развития атрофии и метаплазии [7]. Изменения микробиоты желудка и воспалительный процесс в слизистой оболочке, связанные с коинфекцией бактерией Helicobacter pylori (H. pylori) и вирусом Эпштейна–Барр, имеют значение для канцерогенеза желудка [7].

В последние годы активно изучается и показано многостороннее влияние цитокинов на течение заболеваний с воспалительным генезом. Это касается вопросов регуляции гуморального и клеточного иммунитета, клеточной дифференцировки, апоптоза клеток, взаимодействия между клетками и системами и др., причем не только в очаге воспаления, но и на системном уровне. Цитокиновый каскад определяет тип иммунного ответа на повреждение (инфекцию), а также его выраженность [5, 6].

Научные исследования показывают влияние цитокинового звена на воспалительный процесс в слизистой оболочке желудка, канцерогенез желудка и их связь с полиморфизмом цитокинов и их рецепторов [11]. Имеются данные об особенностях показателей цитокинов при гастрите, инициированном бактерией H. pylori, которая индуцирует продукцию широкого круга цитокинов: IL-1β, IL-6, TNFα, TGF-β1, IL-17, IL-18, IL-21 и IL-22 [3]. При этом хроническое воспаление, ассоциированное с H. pylori, является одной из причин канцерогенеза желудка, что сопряжено с аномальной активацией иммунных клеток и повышением уровня воспалительных цитокинов. В настоящее время, несмотря на то, что H. pylori-ассоциированный гастрит широко изучается, остается много неясного, требующего дополнительного изучения [7]. Таким аспектом является ассоциация конкретных цитокинов с воспалительном процессом в слизистой желудка у детей (на начальном этапе формирования) при семейном отягощении по раку желудка и язвенной болезни. Выявленные отклонения у лиц с предрасположенностью следует рассматривать неблагоприятными прогностическими маркерами с возможностью их использования в ранней профилактике столь серьезных заболеваний.

Цель – изучить особенности показателей цитокинов в сыворотке крови у школьников с гастритом при семейном отягощении по раку желудка и язвенной болезни.

Материалы и методы

На первом этапе проведено поперечное скрининговое обследование детей и подростков в школах с использованием стандартных анкет. Анкеты содержали вопросы о наличии гастроинтестинальных жалоб и анамнестических сведений о родственниках 1-й и 2-й степени родства: наличие у них язвенной болезни и рака желудка.

Второй этап исследования заключался в проведении углубленного обследования школьников с гастроэнтерологическими жалобами, у которых морфологически был подтвержден диагноз гастрит. Обследование включало в себя: 1) эндоскопическое исследование пищевода и гастродуоденальной зоны с забором биопсийного материала из слизистой оболочки антрального отдела желудка для последующего изучения морфологического состояния слизистой оболочки; 2) забор образца крови объемом 5 мл для изучения содержания циркулирующих цитокинов. Образец крови центрифугировали, что позволяло отделять сыворотку, которая до проведения исследования находилась в холодильнике при температуре -20 °C.

Критериями исключения детей из исследования являлись: 1) возраст ребенка младше 7 и старше 17 лет; 2) наличие острых воспалительных заболеваний в течение последнего месяца; 3) наличие хронических заболеваний других органов в стадии обострения; 4) функциональная недостаточность органов и систем организма; 5) наличие аллергических заболеваний; 6) отсутствие морфологических признаков гастрита. Всего на втором этапе обследовано 179 школьников. При анализе материала обследованные дети распределены на 3 группы: с семейным отягощением по ЯБ, по раку желудка и без отягощения.

Диагностика гастрита осуществлялась посредством световой микроскопии окрашенных гематоксилин-эозином биопсийных срезов. В качестве критерия в оценке степени активности гастрита использовалась интенсивность нейтрофильной инфильтрации эпителия и/или собственной пластинки слизистой желудка, которая осуществлялась в соответствии с рекомендациями, изложенными в модифицированной Сиднейской классификации. Определение H. pylori осуществлялось морфологическим методом после окраски биопсийного материала слизистой желудка по Гимзе [4, 12].

Определение уровня циркулирующих цитокинов в сыворотке крови (IL-2, IL-4, IL-8, IL-18, IL-1β, IFNα, TNFα) осуществляли методом ИФА с использованием тест-систем АО «Вектор-Бест» (г. Новосибирск, Россия).

Согласно статье 24 Конституции РФ и Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964) до начала исследования все школьники и их родители были информированы о целях, методах и характере возможных осложнений во время его проведения с подписанием согласия на участие. В работе использовалось эндоскопическое оборудование Красноярского регионального центра коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН.

Анализ статистической значимости различий признаков проводили с помощью программы SPSS version 23.0 (IBM, Inc., США). Анализ статистической значимости различий качественных признаков проведен с помощью критерия χ². Достоверность различий количественных признаков анализировали с помощью критерия Манна–Уитни. Результаты исследования представлены для выборок, не подчиняющихся нормальному закону распределения, медианой (Ме) и интерквартильным интервалом (Q_0,25-Q_0,75). Статистическая значимость различий признаков оценивалась при р < 0,05.

Результаты и обсуждение

У обследованных, при наличии семейного отягощения по ЯБ и по раку желудка, имелись отличия содержания цитокинов в крови как между собой, так и со школьниками, не имевшими отягощения по этим нозологическим формам (табл. 1). У школьников, имеющих родственников с ЯБ наблюдалось снижение IL-1β в сравнении с детьми без предрасположенности (р = 0,005), и с детьми, имеющими отягощение по раку (р = 0,030). Также у школьников с отягощением по ЯБ наблюдалось увеличение IFNα, в сравнении с детьми без отягощения (р = 0,001). Кроме того, аналогичное увеличение данного цитокина отмечено у детей и с семейным отягощением по раку желудка (р = 0,038). IFNα является функциональным триггером иммунных реакций организма на повреждение [8]. Отклонения показателей конкретных цитокинов свидетельствуют о чрезмерной активации или снижении на местном уровне процессов, регуляцию которых они воплощают в действительность, что сопровождается изменениями на системном уровне цитокиновой регуляции. При этом IFNα обладает не только противовирусным, но и эффектом иммуномодуляции путем повышения экспрессии рецепторов главного комплекса гистосовместимости (МНС). Есть данные об антибактериальном действии IFNα, реализуемом путем усиления активности ферментов, в качестве которых рассматриваются индоламин-2,3- и NO-синтетаза [9].

 

ТАБЛИЦА 1. СОДЕРЖАНИЕ ЦИТОКИНОВ В КРОВИ У ДЕТЕЙ С ГАСТРИТОМ ПРИ СЕМЕЙНОЙ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К ЯЗВЕННОЙ БОЛЕЗНИ И РАКУ ЖЕЛУДКА

TABLE 1. THE CONTENT OF CYTOKINES IN THE BLOOD IN CHILDREN WITH GASTRITIS WITH A FAMILY PREDISPOSITION TO PEPTIC ULCERS AND GASTRIC CANCER

Цитокины Cytokines	1. Семейная предрасположенность к язвенной болезни + Family predisposition to peptic ulcer disease + (n = 64)			2. Семейная предрасположенность к раку желудка + Family predisposition to gastric cancer + (n = 14)			3. Без семейной предрасположенности No family history (n = 101)			p
	Me	Q0,25	Q0,75	Me	Q0,25	Q0,75	Me	Q0,25	Q0,75	1-2	1-3	2-3
IL-2	0,1	0,1	0,5	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,133	0,069	0,561
IL-4	1,6	0,8	2,0	1,5	1,1	2,3	1,1	0,4	1,9	0,761	0,076	0,148
IL-8	14,8	0,1	74,5	20,9	5,8	68,7	13,0	0,1	89,6	0,339	0,771	0,364
IL-18	127,7	70,1	181,6	130,7	70,0	253,7	128,3	81,4	215,9	0,491	0,604	0,775
IL-1β	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,2	0,2	0,1	0,2	0,030	0,005	0,843
IFNα	0,7	0,1	1,7	0,6	0,1	1,8	0,1	0,1	0,1	1,0	0,001	0,038
TNFα	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,340	0,166	0,593

Примечание. n – число детей; p – уровень значимости.

Note. n, number of children; p, level of significance.

 

Исходя из того, что важнейшим негативным фактором в развитии и рака желудка и ЯБ, рассматривается инфекция H. pylori, был проведен анализ связи инфицирования с выявленными изменениями цитокинового профиля у детей в зависимости от отягощения в семье по этим заболевания (табл. 2). Установленные закономерности заключались в снижении IL-1β, которое отмечено у детей с семейной предрасположенностью по язвенной болезни, как при инфицировании (p = 0,048), так и при его отсутствии (p = 0,043) в сравнении с детьми без отягощения. Интерлейкин-1β играет важную роль организма в иммунном ответе на инфицирование H. pylori. Помимо этого, известно, что при инфекции H. pylori повышается экспрессия IL-1β, что сопряжено с ингибированием кислотности желудочного сока [14]. Не исключено, что снижение IL-1β у детей с семейным отягощением по ЯБ является генетически обусловленной функциональной особенностью, в связи с которой в должной мере не подавляется кислотная продукция при H. pylori-ассоциированном гастрите и это повышает агрессивность желудочного содержимого и риск формирования ЯБ. Различий уровня IL-1β в крови у детей с семейным отягощением по раку желудка в сравнении с детьми без отягощения, в зависимости от инфицирования установить не удалось. Данный факт мы связываем, в большей степени, с влиянием на результат малочисленности группы детей с отягощением.

 

ТАБЛИЦА 2. СОДЕРЖАНИЕ ЦИТОКИНОВ В КРОВИ У ДЕТЕЙ С ГАСТРИТОМ ПРИ СЕМЕЙНОЙ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К ЯЗВЕННОЙ БОЛЕЗНИ, РАКУ ЖЕЛУДКА И НАЛИЧИИ H. PYLORI

TABLE 2. THE CONTENT OF CYTOKINES IN THE BLOOD IN CHILDREN WITH GASTRITIS WITH A FAMILY PREDISPOSITION TO PEPTIC ULCERS, GASTRIC CANCER AND THE PRESENCE OF H. PYLORI

H. pylori	Цитокины Cytokines	1. Семейная предрасположенность к язвенной болезни + Family predisposition to peptic ulcer disease +			2. Семейная предрасположенность к раку желудка + Family predisposition to gastric cancer +			3. Без семейной предрасположенности No family history			p
		Me	Q0,25	Q0,75	Me	Q0,25	Q0,75	Me	Q0,25	Q0,75	1-2	1-3	2-3
H. pylori + (nЯБ+ = 29; nРЖ+ = 7; nЯБ-, РЖ- = 55) H. pylori + (nPU+ = 29; nGC+ = 7; nPU-, GC- = 55)	IL-2	0,1	0,1	0,5	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,287	0,203	0,728
	IL-4	1,5	0,4	2,0	1,3	0,8	1,8	1,0	0,5	1,8	0,981	0,360	0,605
	IL-8	22,6	0,7	89,9	21,6	13,4	62,9	16,4	0,1	92,0	0,969	0,531	0,647
	IL-18	124,6	34,6	186,4	70,0	25,9	304,4	160,3	102,9	235,1	0,712	0,171	0,300
	IL-1β	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,2	0,1	0,3	1,0	0,048	0,587
	IFNα	1,4	0,1	1,5	0,5	0,1	0,7	0,1	0,1	1,3	0,702	0,046	0,406
	TNFα	0,2	0,1	0,2	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,784	0,050	1,0
H. pylori - (nЯБ+ = 29; nРЖ+ = 7; nЯБ-, РЖ- = 41) H. pylori - (nPU+ = 29; nРЖ+ = 7; nPU-, GC- = 41)	IL-2	0,1	0,1	0,5	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,505	0,167	0,932
	IL-4	1,6	0,8	2,0	1,7	1,3	2,8	1,1	0,4	1,9	0,398	0,139	0,074
	IL-8	7,8	0,1	57,5	19,7	2,9	74,7	7,6	0,1	84,5	0,387	0,771	0,380
	IL-18	108,0	70,1	154,8	176,2	124,3	253,7	117,7	24,1	155,3	0,035	0,924	0,130
	IL-1β	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	4,6	0,1	0,1	0,2	0,345	0,043	0,795
	IFNα	0,1	0,1	1,5	1,5	0,1	1,9	0,1	0,1	0,1	0,410	0,002	0,042
	TNFα	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	1,0	0,289	0,929

Примечание. n – число детей; ЯБ – язвенная болезнь; РЖ – рак желудка; p – уровень значимости.

Note. n, number of children; PU, peptic ulcer; GC, gastric cancer; p, level of significance.

 

У инфицированных детей имелось увеличение IFNα при наличии отягощения по ЯБ (p = 0,046). Тогда как у неинфицированных более высокое его содержание выявлено не только у детей с отягощением по ЯБ (p = 0,002), но и с отягощением по раку желудка (p = 0,042). Важно, что в условия бактериальной инвазии H. pylori у детей с язвенной болезнью в анамнезе в сравнении с детьми без отягощения, был повышен уровень TNFα (p = 0,05). Учитывая наиболее важную роль рассматриваемого цитокина в развитии воспалительной реакции, можно говорить о резкой ее активации у данной категории лиц, которая, очевидно, влечет за собой и большую активность, о чем свидетельствуют научные исследования [13]. Вполне вероятно, что это может указывать на своеобразие и даже дефект каких-либо других звеньев иммунного ответа.

Кроме того, среди неинфицированных установлено отличие между детьми с отягощением по ЯБ и по раку желудка. У последних отмечено существенное повышение IL-18 (р = 0,035), который, как известно, индуцирует продукцию IFNγ и рассматривается одним из ведущих регуляторов противоинфекционной и противоопухолевой защиты организма. Усиление иммуномодулирующих регуляторов на системном уровне, можно предположить, что обусловлено снижением иммунных реакций на местном уровне – в слизистой оболочке желудка, которое имеет генетическую основу.

Цитокины в большей степени ассоциируют с воспалительным процессом, специфика течения которого, по мнению исследователей, и является фактором неблагополучия у лиц с семейной предрасположенностью. В этой связи мы проанализировали связь показателей изучаемых цитокинов с активностью гастрита (табл. 3). Обращает на себя внимание снижение IL-1β у детей при отягощении по ЯБ независимо от активности воспалительного процесса в сравнении с детьми без отягощения (р = 0,049 – при 1-й степени активности гастрита и р = 0,082 при 2-3-й степени). Аналогичная закономерность касалась и увеличения у них IFNα (р = 0,001 – при 1-й степени активности гастрита и р = 0,016 при 2-3-й степени).

 

ТАБЛИЦА 3. СОДЕРЖАНИЕ ЦИТОКИНОВ В КРОВИ У ДЕТЕЙ С РАЗЛИЧНОЙ АКТИВНОСТЬЮ АНТРАЛЬНОГО ГАСТРИТА ПРИ СЕМЕЙНОЙ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К ЯЗВЕННОЙ БОЛЕЗНИ И РАКУ ЖЕЛУДКА

TABLE 3. THE CONTENT OF CYTOKINES IN THE BLOOD IN CHILDREN WITH VARYING ACTIVITY OF ANTRAL GASTRITIS WITH A FAMILY PREDISPOSITION TO PEPTIC ULCERS AND GASTRIC CANCER

Активность гастрита Gastritis activity	Цитокины Cytokines	1. Семейная предрасположенность к язвенной болезни + Family predisposition to peptic ulcer disease +			2. Семейная предрасположенность к раку желудка + Family predisposition to gastric cancer +			3. Без семейной предрасположенности No family history			p
		Me	Q0,25	Q0,75	Me	Q0,25	Q0,75	Me	Q0,25	Q0,75	1-2	1-3	2-3
1 степень (nЯБ+ = 34; nРЖ+ = 6; nЯБ-, РЖ– = 47) 1st degree (nPU+ = 34; nGC+ = 6; nPU-, GC- = 47)	IL-2	0,1	0,1	0,5	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,596	0,312	0,741
	IL-4	1,1	0,4	1,6	0,6	0,1	0,9	1,0	0,3	1,8	0,381	0,934	0,433
	IL-8	8,8	0,1	40,0	12,4	3,2	54,2	7,8	0,1	76,7	0,897	0,526	0,826
	IL-18	111,0	102,4	209,0	123,2	96,5	297,4	129,6	65,9	293,2	0,817	0,566	0,762
	IL-1β	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,2	0,1	0,2	0,966	0,049	0,648
	IFNα	0,1	0,1	1,7	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,315	0,001	0,831
	TNFα	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	1,0	1,0	1,0
2-3 степень (nЯБ+ = 30; nРЖ+ = 8; nЯБ-, РЖ- = 54) 2-3 degree (nPU+ = 30; nGC+ = 8; nPU-, GC- = 54)	IL-2	0,1	0,1	0,5	0,1	0,1	1,2	0,1	0,1	0,1	0,641	0,129	0,941
	IL-4	1,9	0,9	2,3	1,4	1,1	2,0	1,1	0,5	1,7	0,921	0,018	0,363
	IL-8	24,3	0,8	86,4	19,7	7,6	47,5	7,2	0,1	89,8	0,727	0,380	0,786
	IL-18	113,7	33,2	162,6	96,4	74,9	141,4	126,1	50,2	227,3	0,947	0,326	0,471
	IL-1β	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	3,2	0,1	0,1	0,1	0,524	0,082	0,857
	IFNα	0,6	0,1	1,5	0,1	0,1	1,6	0,1	0,1	1,1	0,344	0,016	0,712
	TNFα	0,1	0,1	0,2	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,771	0,040	1,0

Примечание. n – число детей; ЯБ – язвенная болезнь; РЖ – рак желудка; p – уровень значимости.

Note. n, number of children; PU, peptic ulcer; GC, gastric cancer; p, level of significance.

 

Помимо данных показателей у школьников с семейным отягощением по ЯБ наблюдалось увеличение содержания TNFα (р = 0,04) при высокой активности гастрита (2-3-й ст.), о котором мы предполагали, когда отмечали его увеличение у этой группы школьников при наличии H. pylori. Кроме того, у детей с язвенной отягощенностью в случае высокой активности гастрита отмечено увеличение IL-4 (р = 0,018), который стимулирует синтез некоторых цитокинов, таких как TNF, подавление активности макрофагов. Известно, что у лиц с ЯБ страдают пролиферативные процессы, лежащие в основе образования язвенного дефекта в слизистой и, очевидно, это присутствует и у лиц с семейной предрасположенностью. Увеличение IL-4 на системном уровне, скорее всего, направлено на активацию пролиферативных процессов в слизистой с участием всего организма, активатором которой он является [11].

Заключение

Таким образом, у детей при наличии семейного отягощения, как по язвенной болезни, так и по раку желудка имеются особенности ассоциации конкретных цитокинов с гастритом, а также его активностью и инфицированием H. pylori.

About the authors

T. V. Polivanova

Krasnoyarsk Research Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: vitali1983@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Chief Research Associate, Clinical Department of Pathology of the Digestive System in Adults and Children, Research Institute of Medical Problems for the North

Russian Federation, 3g Partizan Zheleznyak St, Krasnoyarsk, 660022

V. A. Vshivkov

Krasnoyarsk Research Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vitali1983@mail.ru

PhD (Medicine), Senior Research Associate, Clinical Department of Pathology of the Digestive System in Adults and Children, Research Institute of Medical Problems for the North

Russian Federation, 3g Partizan Zheleznyak St, Krasnoyarsk, 660022

References

Supplementary files