Журнал "Гастроэнтерология" 4 (54) 2014

Статья опубликована на с. 110-116

Частота анемії при хронічних запальних захворюваннях кишечника (ХЗЗК), до яких зараховують неспецифічний виразковий коліт (НВК) та хворобу Крона (ХК), коливається від 6 до 74 %. При цьому середній показник поширеності анемічного синдрому при цій патології для стаціонарних хворих становить 68 %, а для амбулаторних — 16 % [1, 2]. Анемія у хворих на ХЗЗК має мультифакторну природу, значно обтяжує перебіг захворювання, має негативний вплив на якість життя пацієнтів, потребує спеціального діагностичного та лікувального підходу [3–5].

У більшості випадків наявність гіпохромної мікроцитарної анемії та біохімічне підтвердження виснаження запасів заліза в організмі дозволяє встановити діагноз залізодефіциту. Однак у хворих на ХЗЗК класичні біохімічні показники, такі як рівень сироваткового заліза, насичення трансферину залізом та рівень феритину, можуть бути недостатньо інформативними. Зокрема, при загостренні запального процесу, коли зміни розподілу заліза в організмі залежать від цитокінів та протеїнів гострої фази [6].

Відомо, що в регуляції обміну заліза бере участь цілий ряд цитокінів та в цілому обмін заліза тісно пов’язаний з імунною системою організму. Залізо, безперечно, є одним з основних факторів гемопоезу, а контроль за гемопоезом здійснюється цитокіновою сіткою, до якої надходять колонієстимулюючі фактори, інтерферони, цитокіни родини фактора некрозу пухлини (TNF) та ін. [7].

Вперше характеристику анемії, що обумовлена порушенням ферокінетики внаслідок запального процесу, надали Maxwell Wintrobe і George Cartwright у 1949 році. Така цитокін-опосередкована анемія, що продовжується не менше 1–2 місяців, отримала назву анемії хронічного захворювання (АХЗ). За поширеністю АХЗ займає друге місце серед анемій взагалі (після залізодефіцитної анемії — ЗДА). Запалення негативно впливає на три основні ланки нормального еритропоезу, що обумовлює розвиток анемії. Це імуноопосередковане відхилення транспорту заліза, що призводить до ретенції (депонування) металу в макрофагах та залізодефіцитного еритропоезу; зниження біологічної активності еритропоетину — основного еритропоез–стимулюючого гормона; інгібування диференціації та проліферації попередників еритроїдних клітин [8–10]. При АХЗ дослідження вмісту цитокінів у плазмі та регуляторів метаболізму заліза, зокрема гепсидину, може бути корисним у характеристиці патофізіологічної основи цього стану.

Отже, мета роботи — оцінити стан основних складових обміну заліза та цитокінів, що беруть участь у його регуляції, у хворих на хронічні запальні захворювання кишечника.

Відповідно до поставленої мети в сироватці крові було визначено такі показники: залізо (Fe), насичення трансферину залізом (НТ Fe), загальна залізозв’язуюча здатність сироватки (ЗЗЗС), феритин, розчинні рецептори трансферину (sTfR), еритропоетин (ЕПО), гепсидин, цитокіни — IL-6 та TNF-а.

ЗЗЗС відображає вміст білка — трансферину, що переносить залізо в плазмі крові. Підвищення ЗЗЗС спостерігається при ЗДА. Збільшення вмісту трансферину при ЗДА пов’язано з посиленням його синтезу, що є компенсаторною реакцією у відповідь на тканинний дефіцит заліза [11].

НТ Fe відображає кількість заліза, що циркулює в крові, використовується як показник прихованого дефіциту заліза і є маркером доступності заліза для еритропоезу.

Феритин — основне депо заліза в організмі людини. Найбільша його кількість міститься в клітинах печінки, селезінки та кісткового мозку, де інтенсивно здійснюються процеси проліферації, визрівання та деградації еритроцитів. У невеликій концентрації феритин виявляється у сироватці крові, де виконує важливу функцію транспорту заліза від ретикулоендотеліальних до паренхіматозних клітин печінки. І хоча сироватковий феритин вміщує лише 15–20 % загального заліза, його рівень у крові завжди пропорційний запасам заліза в організмі. При низькому внутрішньоклітинному рівні заліза Fе-залежний білок ініціює синтез трансферинового рецептора та пригнічує синтез феритину. Таким чином, при ЗДА низький рівень заліза пов’язаний із підвищеною залізозв’язуючою здатністю сироватки та низьким рівнем феритину крові. Поряд із тим вміст феритину у сироватці крові зростає при запальних процесах [12].

sTfR беруть участь у транспорті заліза в місця синтезу білків, постають індикатором активності проліферативних процесів. Концентрація sTfR відображає переважно потребу в залізі тканин, що беруть участь в еритропоезі. Концентрація sTfR підвищується, коли кількість доступного для еритропоезу Fe стає недостатньою, при цьому запалення фактично не впливає на їх рівень [13].

Діагностичної значущості в умовах залізодефіциту на фоні хронічного запалення набуває визначення індексу sTfR/log феритину, що зменшується при АХЗ. Значення індексу < 1 свідчить про наявність АХЗ, а > 2 або > 3 — про виснаження запасів заліза в депо. На фоні активної запальної відповіді дискримінаційним значенням цього індексу вважається 2, оскільки вміст феритину, як білка гострої фази, підвищується при запаленні незалежно від запасів заліза в організмі [14].

ЕПО — глікопротеїд, що продукується переважно в нирках у відповідь на тканинну гіпоксію та стимулює перетворення стовбурової клітини у зрілий еритроцит. Транскрипція гена ЕПО в ниркових перитубулярних ендотеліальних клітинах регулюється кисень-чутливими факторами транскрипції, що посилюють експресію гена при зменшенні постачання кисню [15].

Гепсидин — нещодавно відкритий пептид, якому відведено роль негативного регулятора обміну заліза [16, 17]. Його вміст при істинному дефіциті заліза знижується, проте значно підвищується при запаленні, що дозволяє відрізнити ЗДА від АХЗ, проводити диференціальну діагностику анемічного синдрому при різних патологічних станах. Гепсидин продукується переважно в печінці у відповідь на перевантаження Fe або прозапальні стимули, такі як ліпополісахариди або інтерлейкін-6. Гепсидин проявляє свою біологічну функцію через зв’язування клітинного експортеру Fe — феропортину (SLC40A1) шляхом інтерналізації або деградації. Це блокує переніс (трансфер) абсорбованого Fe через дуоденоцити в циркуляторне русло — ефект, що може посилюватися фактором некрозу пухлини а (TNF-а), та паралельно викликає затримку (ретенцію) заліза в макрофагах та моноцитах. Останній ефект більш вагомий, тому що макрофаги залучені в реутилізацію заліза зі старих червоних кров’яних клітин через механізм еритрофагоцитозу. Отже, гепсидин є центральним регулятором гомеостазу Fe завдяки здатності модулювати феропортин-залежний вихід заліза в циркуляторне русло у відповідь на системний рівень Fe та потребу в ньому, а також інші сигнали. Останні дослідження показали, що гепсидин не тільки регулює гомеостаз заліза, а й бере участь у запальній відповіді [18, 19].

IL-6 — один з основних прозапальних цитокінів, він стимулює розвиток імунної відповіді. IL-6 здійснює взаємозв’язок між цитокінами та клітинами як у нормі, так і при запаленні. Продукується переважно моноцитами й макрофагами. Рівень IL-6 значно збільшується при запальних процесах будь-якої локалізації. У метаболізмі заліза виконує регуляторні функції [20].

TNF-а — один з основних цитокінів, що продується у відповідь на бактеріальні стимули, має потужну протипухлинну дію. При антигенній стимуляції TNF-а синтезується одним із перших та запускає каскад прозапальних цитокінів. TNF-а, як і IL-6, бере участь у регуляції проліферативних процесів та опосередковано впливає на метаболізм заліза.

Матеріали та методи

Проведено обстеження 69 хворих на ХЗЗК з анемією (група ХЗЗКа), у тому числі 54 хворих на НВК і 15 — на ХК, середній вік — (38,97 ± 1,47) року. До групи з анемією включали хворих, у яких рівень гемоглобіну (Hb) був нижче від 120 г/л. Групу порівняння (ХЗЗК) становили 26 хворих на ХЗЗК без анемії, репрезентативних за віком та статтю. Контрольну групу становили 15 практично здорових осіб.

Окрім загального аналізу крові, що виконувався за допомогою комплексного гематологічного аналізатора ХТ-2000i фірми Sysmex (Японія), проводилось визначення рівня сироваткового заліза, насичення трансферину залізом (НТ Fe), загальної залізозв’язуючої здатності сироватки, ненасиченої залізозв’язуючої здатності сироватки (НЗЗС) крові із використанням набору реактивів «Філісіт-Діагностика». Імуноферментним методом визначали у сироватці крові вміст феритину за допомогою тест-системи ТОВ «Компания Алкор Био» (Росія); рівень розчинних рецепторів трансферину (тест-система виробництва Bio Vendor, Чехія); еритропоетину (тест-система ТОВ «Вектор-Бест», Росія); гепсидину (набір ЕLISA Нepcidin-25 (bioactiv) виробництва DRG (Німеччина)); TNF-а та ІL-6 (тест-системи ЗАТ «Вектор-Бест» (Росія). Виміри проводились на імуноферментному аналізаторі Stat Fax 303 Plus (США).

Статистична обробка результатів досліджень здійснювалася методами варіаційної статистики, реалізованими за допомогою стандартного пакета прикладних програм Statistica for Windows 6.0.

Результати досліджень

Досліджені показники ферокінетики у хворих на ХЗЗК наведено в табл. 1.

Як видно з наведених даних, порівняно з хворими без анемічного синдрому у хворих на ХЗЗКа вміст сироваткового заліза був зниженим у чоловіків на 59,8 % (р < 0,001), у жінок — на 50,6 % (р < 0,001), що супроводжувалось зменшенням НТ Fe у 2,8 раза в чоловіків (р < 0,001) і у 2,4 раза — у жінок (р < 0,01).

Що стосується ЗЗЗС, то недостатність її спостерігалася як у хворих без анемії — на 19,7 % (р < 0,001), так і з анемічним синдромом — на 16,9 % (р < 0,01), що свідчить про вплив запального процесу на метаболізм заліза у цих хворих.

Вміст феритину в досліджених хворих з анемією коливався від 5,0 до 872,6 нг/мл, що свідчило як про залізодефіцит, так і про виражену запальну реакцію. Середні показники феритину були вірогідно (р < 0,05) зниженими в обох групах хворих порівняно з контролем, однак відмінності між групами ХЗЗКа та ХЗЗК не виявлено (табл. 2).

Аналіз індивідуальних показників ферокінетики з урахуванням характеру змін показав, що зниження вмісту феритину спостерігалось у 39,0 % обстежених із ХЗЗКа (табл. 3).

Рівень феритину був зниженим у 62,5 % чоловіків і у 23,3 % жінок та становив (11,99 ± 0,99) нг/мл (р < 0,01) і (7,69 ± 0,49) нг/мл (р < 0,01) відповідно, що свідчило про виснаження загальних запасів заліза в організмі хворих. Підвищення рівня феритину спостерігалось у 2,5 % чоловіків та у 5,0 % жінок, що можна пояснити вираженою активністю запального процесу.

Вірогідне підвищення sTfR у хворих з анемією порівняно з групою без анемії та контролем (табл. 2) було свідченням неефективного еритропоезу, проте широкий діапазон коливань значень sTfR від 0,55 до 9,25 мкг/мл був підтвердженням того, що залізодефіцит є не єдиним фактором розвитку анемії у цих пацієнтів.

Оскільки визначення рівня сироваткового заліза та феритину при запальному процесі не завжди є інформативним для виявлення наявності залізодефіциту, ми користувались індексом sTfR/log феритину, значення якого < 1 свідчить про наявність АХЗ, від 1 до 2 — поєднання ЗДА з АХЗ, а > 2 — про виснаження запасів заліза в депо. Отже, визначення цього індексу дозволило розподілити досліджених хворих з анемічним синдромом залежно від типу анемії: ЗДА, ЗДА + АХЗ, АХЗ. Результати наших досліджень показали, що ЗДА спостерігалась у 44 % хворих, що підтверджувалось індексом sTfR/log феритину > 2, у 34 % спостерігалась АХЗ (індекс < 1) та у 22 % хворих виявлено поєднання ЗДА та АХЗ — індекс sTfR/log феритину був у межах від 1 до 2 (рис. 1).

Рівень ЕПО у сироватці крові хворих на ХЗЗКа був підвищеним у 5 разів порівняно з хворими без анемії (р < 0,01). Відомо, що утворення ЕПО в організмі людини знаходиться під контролем механізмів, що залежать від кисню. Ці механізми реагують на порушення постачання кисню і в умовах гіпоксії викликають зміни активності генів ЕПО в нирках і печінці. Рівень ЕПО в групі ХЗЗКа варіював від 4,9 до 418,2 мМО/мл: у 62,1 % пацієнтів спостерігалось компенсаторне підвищення його продукції, у 5,2 % хворих рівень ЕПО був нижчим за норму. Ступінь збільшення продукції ЕПО був найменшим у хворих з АХЗ (табл. 4), що може бути пов’язане як із меншою вираженістю анемії у цих хворих, так і з неадекватною продукцією гормона на фоні підвищеного рівня прозапальних цитокінів, зокрема IL-6 та TNF-а, які відіграють важливу роль у патогенезі ХЗЗК.

Дані про те, що продукція ЕПО залежить від ступеня анемічної гіпоксії, підтверджувались сильним оберненим кореляційним зв’язком між рівнем Нb та ЕПО у досліджених хворих (r = –0,77, p < 0,001).

Визначення рівня гепсидину-25 у сироватці крові обстежених хворих показало вірогідне його збільшення у 2 рази в групі ХЗЗКа та в 3 рази в групі ХЗЗК порівняно з контролем (р < 0,05 та р < 0,01 відповідно). Підвищення рівня гепсидину на фоні запалення призводить до функціональної недостатності заліза внаслідок депонування його в макрофагах, що є одним з основних механізмів АХЗ. Поряд із тим у 33,3 % хворих ми спостерігали зниження рівня гепсидину, що є характерним для залізодефіциту.

Рівень гепсидину позитивно корелював із рівнем Нb (r = 0,44; р = 0,001; HТ Fe (r = 0,42; р = 0,002); Fe (r = 0,34; р = 0,15); феритину (r = 0,55; р < 0,001); середнім умістом гемоглобіну в еритроциті (r = 0,63; р < 0,001); середньою концентрацією гемоглобіну в еритроциті (r = 0,42; р = 0,002); негативно — з рівнем sTfR (r = –0,66; р < 0,001), продукцією ЕПО (r = –0,66; р < 0,001), ступенем анемії (r = –0,36; р = 0,01) та RDW-CV (r = –0,57; р < 0,001), що відображує регулюючу роль гепсидину в обміні заліза при ХЗЗК та залежність активності еритропоезу від його продукції.

Про роль гепсидину як гострофазового показника свідчило його вірогідне зростання в 4,6 раза у хворих з АХЗ порівняно з хворими з поєднанням ЗДА та АХЗ та майже у 8 разів порівняно з хворими із ЗДА.

Рівень прозапальних цитокінів у всіх досліджених групах хворих був вірогідно підвищеним порівняно з контролем (табл. 2). У групі хворих на ХЗЗК без анемії концентрація TNF-а та IL-6 була вірогідно підвищеною до (53,27 ± 13,40) пг/мл і (22,63 ± 4,34) пг/мл відповідно проти (2,20 ± 0,81) пг/мл і (9,70 ± 2,24) пг/мл у групі контролю (р < 0,05), що можна розглядати як показник інтенсивності запалення, залучення до патологічного процесу імунної системи.

У хворих на ХЗЗКа зміни рівня прозапальних цитокінів мали аналогічний характер, проте ступінь вираженості їх був значно вищим. Рівень TNF-а становив (93,61 ± 9,17) пг/мл, що в 1,8 раза вище порівняно з хворими на ХЗЗК без анемії (р < 0,05). TNF-а здатний інгібувати продукцію ЕПО, а також сприяти резистентності еритроїдних попередників до ЕПО. Рівень ІL-6 був підвищеним до (23,46 ± 4,98) пг/мл. Відомо, що IL-6 стимулює синтез гепсидину через сигнальну мережу із залученням транскрипційного фактора STAT-3 (signal transducer and activator of transcription).

Встановлені негативні кореляційні зв’язки між рівнем TNF-а та рівнем гемоглобіну (r = –0,52; р < 0,01), середнім об’ємом еритроциту (r = –0,44; р < 0,05), гематокритом (r = –0,39; р < 0,05), середнім вмістом гемоглобіну в еритроциті (r = –0,45; р < 0,01) у досліджених хворих підтверджували причетність цього цитокіну до розвитку анемічного синдрому.

Аналіз рівня цитокінів залежно від типу анемії (табл. 4) показав, що рівень TNF-а був підвищеним в усіх групах хворих незалежно від типу анемії, у той час як експресія IL-6 у хворих з АХЗ перевищувала таку при ЗДА в 1,6 раза (p < 0,01).

У групі хворих на ХЗЗКа встановлено позитивний кореляційний зв’язок між рівнем ІЛ-6 та гепсидином (r = 0,64; р < 0,001), що подано на рис. 2.

IL–6–опосередковане збільшення продукції гепсидину в організмі, що призводить до функціонального дефіциту заліза, підтверджувалось також потужним кореляційним зв’язком між цими сполуками у пацієнтів з АХЗ (r = 0,67; p < 0,01), що продемонстровано на рис. 3.

Висновки

1. Хронічні крововтрати та порушення метаболізму заліза на фоні запального процесу у хворих на ХЗЗК призводять до формування ЗДА у 44 % випадків, поєднання ЗДА та АХЗ — у 22 % та АХЗ — у 34 % випадків.

2. Ключову роль у розвитку анемії у хворих на ХЗЗК відіграють прозапальні цитокіни IL-6 та TNF-а, що через стимуляцію продукції гепсидину призводять до функціонального дефіциту заліза, який притаманний АХЗ.

3. Продукція ЕПО у хворих на ХЗЗК залежить переважно від ступеня анемічної гіпоксії та частково від рівня прозапальних цитокінів.

4. Складний механізм патогенезу анемії у хворих на ХЗЗК потребує поряд із показниками ферокінетики визначення рівня гепсидину й ЕПО в крові та активності запального процесу для вибору адекватної лікувальної тактики.

Перспективою подальших досліджень є вивчення ефективності терапії анемічного синдрому з урахуванням активності запального процесу та типу анемії.