Робота виконана в рамках НДР «Визначити особливості змін системи імунітету у хворих на токсичний зоб і карциному щитоподібної залози за умов лікування радіойодом».
Вступ
Радіойодотерапія (РЙТ) у радикально проопе–рованих хворих на диференційований рак щито–подібної залози (ДРЩЗ) вважається відносно безпечною для організму через вибіркове накопичення 131І тиреоцитами. Після введення 3,7 ГБк 131І поглинена доза, яку отримує залишкова тканина ЩЗ (понад 500 Гр), у 1000 раз більша, ніж та, яку отримують інші органи і тканини. Однак внутрішнє опромінення радіойодом може негативно впливати на екстратиреоїдні тканини та клітини периферичної крові. Для визначення радіаційних канцерогенних ризиків, гематотоксичності, а також за потреби індивідуального підбору активності 131І для успішної абляції тиреоїдного залишку та РЙТ у хворих на ДРЩЗ вимірюється поглинена доза периферичної крові, що не повинна перевищувати допустимої межі — 2 Гр. Так, за допомогою дозиметричних методів було виявлено, що через 96 годин після введення хворим на ДРЩЗ 131І активністю 3,7 або 5,55 ГБк поглинена доза клітинами крові в середньому становила 0,65 ± 0,20 Гр та 0,79 ± 0,51 Гр відповідно [1].
У сучасних умовах підготовку до РЙТ й абляції резидуальних нормальних та ракових клітин у хворих на ДРЩЗ можна здійснювати ендогенним або екзогенним підвищенням рівня тиреотропного гормона (ТТГ). У першому випадку стимуляція ТТГ відбувається шляхом відміни тиреоїдних гормонів, якщо вони призначалися після тиреоїдектомії, за принципом оберненого зв’язку. У другому — за допомогою введення рекомбінантного ТТГ людини (рлТТГ) — препарату тироген без відміни гормонотерапії. До того ж після двох ін’єкцій тирогену в дозі 0,9 мг перед 131І абляцією тиреоїдного залишку максимальний рівень ТТГ у крові через 48 годин може майже вдвічі перевищувати його рівень після ендогенної стимуляції ТТГ [2].
Застосування тирогену перед лікуванням радіо–йодом у хворих на ДРЩЗ не поступається ефективністю методу з відміною тиреоїдних гормонів. Обидва варіанти збільшують накопичення 131І тиреоцитами. Утримання 131І в залишковій тканині ЩЗ після введення рлТТГ є таким самим, як і з відміною L-тироксину, або більшим [2]. Але існує низка суттєвих відмінностей. Ендогенна стимуляція ТТГ досягається за рахунок тривалого періоду відміни тиреоїдних гормонів (до шести тижнів). Це негативно впливає не тільки на загальний стан хворого, може стимулювати ріст невидалених пухлинних клітин та метастазів, але й змінює біокінетику 131І (подовжує циркуляцію в організмі). Застосування ж рлТТГ, з одного боку, збільшує час виведення 131І (effective half-time) з тиреоїдного залишку, що призводить до більшого опромінення пухлинних клітин і меншого — екстратиреоїдних тканин [3]. З іншого — збільшує нирковий кліренс 131І та зменшує ефективний період напіврозпаду 131І в усьому тілі (effective half-life). У зв’язку з цим в еутиреоїдних хворих, яким екзогенно вводили рлТТГ, поглинена доза на все тіло, червоний кістковий мозок та кров після радіойодної абляції менша порівняно з такою у хворих у стані гіпотиреозу з тривалою відміною L-T4 [2–4].
Радіоактивне випромінювання стимулює продукцію вільних радикалів та активних форм оксигену (АФО) та нітрогену (NО), які індукують генотоксичні ефекти. Потужним джерелом утворення АФО і NО є активовані нейтрофіли (НФ), які також можуть брати участь у мутагенезі [5]. У лімфоцитах хворих на РЩЗ, які отримували радіойод, відзначаються збільшення частоти аберацій хромосом, поява мікроядер [2, 6]. Однак у групі хворих на РЩЗ у стані еутиреозу, які пройшли підготовку рлТТГ, частота хромосомних транслокацій лімфоцитів після РЙТ була нижчою на 60 % порівняно з групою в стані гіпотиреозу (відміна L-тироксину) і пов’язувалася зі зниженням дози опромінення крові [2].
Механізм впливу іонізуючої радіації на імунну систему є складним, багатофакторним, залежить від дози опромінення, типу клітин. Високі дози опромінення (більше 2 Гр) зазвичай призводять до імунного пригнічення. Разом із тим існують дані про явище «гормезису», що проявляється в стимуляції малими дозами радіації імунних реакцій, зниженням апоптозу клітин — дендритних (DCs), NK-клітин (Natural killer cells) тощо [7, 8].
Нейтрофіли, макрофаги (МФ), DCs є більш резистентними до опромінення, ніж лімфоцити [9]. У наукових публікаціях обговорюються опосередковані ефекти високих прозапальних та низьких протизапальних доз опромінення in vitro та in vivo на функцію цих клітин [10–12]. Клітини уродженого імунітету (NK-клітини та НФ) відіграють ключову роль у ранньому протипухлинному та протиінфекційному захисті [5, 13].
Метою дослідження було визначити вплив РЙТ на цитотоксичну активність NK-клітин та метаболічну активність НФ у хворих на ДРЩЗ за різних умов проведення РЙТ (відміни тиреоїдних гормонів та застосування рлТТГ — препарату тироген).
Матеріали та методи
Визначали функцію імунологічних показників у тиреоїдектомованих хворих на ДРЩЗ за різних умов підготовки до РЙТ. У групу А (із відміною приймання тиреоїдних гормонів) увійшли 28 пацієнтів віком від 24 до 60 років (середній вік — 38,2 ± 2,2 року) із папілярною карциномою, у стадії Т4 — дві особи, у стадії Т1–3 — решта). Регіонарні метастази в лімфовузли шиї мали 7 осіб (25 %), в інших метастазів не виявлено. Пацієнти отримали 1 або 2 курси РЙТ (у середньому 1,1 ± 0,1). Групу В (із тирогеном) становили 26 пацієнтів віком від 14 до 66 років (середній вік — 36,0 ± 2,1 року) із папілярною карциномою (у стадії Т4 — одна особа, у стадії Т1–3 — інші). Регіонарні метастази в лімфовузли шиї були в шести осіб (23 %). Пацієнти групи В отримали від одного до трьох курсів РЙТ (у середньому 1,2 ± 0,1). Хворим цієї групи через день робили дві внутрішньом’язові ін’єкції по 0,9 мг препарату тироген. Через 24 год після другої ін’єкції тирогену хворі приймали радіойод. Імунологічне дослідження проводили напередодні та через 5 або 6 діб після РЙТ. Діапазон уведеної активності 131І був від 2180 до 6000 МБк. Контро–льні групи складалися з донорів відповідного віку і статі. Цитотоксичну активність NК-клітин проти індикаторних клітин-мішеней визначали, використовуючи спектрофотометрію [14]. Метаболічну активність НФ досліджували в стандартному тесті відновлення НСТ (нітросиній тетразолій).
Cтатистичне опрацювання одержаних даних здійснювали з використанням комп’ютерних програм Microsoft Excel, BioStat та критерію (t) Стьюдента. Результати оцінювали за рівнем значущості (p < 0,05).
Результати
Результати дослідження впливу РЙТ на активність NK-клітин периферичної крові у хворих на ДРЩЗ обох груп подані в табл. 1. Активність NK-клітин у хворих групи А, яким проводили РЙТ із відміною препаратів тиреоїдних гормонів, ще до РЙТ нижча на 28 % від показника в донорів. А у хворих, які отримували тироген (група В), активність NK-клітин напередодні РЙТ знаходиться в межах норми. Після РЙТ у хворих на ДРЩЗ групи А активність NК-клітин неістотно знижується порівняно з початковим значенням і перебуває на низькому рівні. На противагу цьому у хворих із застосуванням тирогену (група В) активність NК-клітин через 6 діб після РЙТ більша як порівняно з початковим значенням (на 20 %), так і порівняно з показником у донорів (на 16 %). До того ж активність цих клітин є більшою (p < 0,001) і відносно показника у хворих групи А (на 54 %). Отже, в умовах проведення РЙТ із застосуванням тирогену у хворих на ДРЩЗ виявлено збільшення активності NК-клітин периферичної крові.
Нами також було проведено дослідження метаболічної активності НФ у периферичній крові у хворих на ДРЩЗ за різних умов підготовки до РЙТ (із відміною L-тироксину і з використанням тирогену). Результати дослідження метаболічної активності НФ у хворих на ДРЩЗ наведені в табл. 2. Виявлено, що рівень активності НФ напередодні РЙТ у хворих на ДРЩЗ в обох групах А і В знижений (більше ніж на 15 %) порівняно з показником у донорів.
Через 6 діб після РЙТ метаболічна активність НФ у хворих групи А значно (на 42 %) зростає порівняно з вихідним показником і є більшою на 28 % від норми. Натомість, у хворих групи В виявлено незначну зміну метаболічної активності НФ і показник знаходиться в межах нормального значення. До того ж активність НФ у групі В у 1,5 раза нижча за активність цих клітин у групі А.
Обговорення
Дослідження функціональних показників уродженого імунітету у хворих на ДРЩЗ виявило, що напередодні РЙТ активність NK-клітин у хворих групи В із застосуванням тирогену значно більша, ніж у хворих групи А з відміною тиреоїдних гормонів. Відмінність початкових показників у групах А та B може бути зумовлена гіпотиреоїдним станом, в якому перебувають хворі групи А в період підготовки до РЙТ. Про це свідчать і дані літератури. Так, у хворих на ДРЩЗ після відміни супресивної терапії L-тироксином перед скануванням усього тіла відзначалося зниження маркерів клітинно-опосередкованої імунної відповіді (IL-18, sIL-2R) та NK-клітин [15].
У хворих на ДРЩЗ обох груп А та В напередодні РЙТ в умовах гіпо- та еутиреозу виявлено зниження метаболічної активності НФ, що свідчить, ймовірно, про відсутність прямої дії тиреоїдних гормонів на активність НФ.
Результати дослідження, проведеного нами раніше, показали, що в ранній термін після РЙТ в умовах гіпотиреозу активність NК-клітин у хворих без віддалених метастазів ДРЩЗ старшого віку додатково знижувалась на відміну від показника у хворих молодого віку, в яких цей показник не зазнавав значної зміни [14].
У даному порівняльному дослідженні активність NК-клітин у хворих на ДРЩЗ у ранній термін після РЙТ в умовах гіпотиреозу залишалась на рівні початкового значення, хоча й нижчого за норму. Можливо, і в даному разі на відсутність істотної зміни показника після РЙТ вплинуло те, що більшість хворих на ДРЩЗ належали до категорії низького прогностичного ризику (були молодого віку, без метастазів, отримали 1 курс РЙТ). Однак в умовах еутиреозу (із використанням тирогену) у хворих на ДРЩЗ після РЙТ було виявлено збільшення активності NК-клітин, що відрізняється від показника у хворих, які зазнали тривалої відміни L-Т4. Стимулюючий ефект РЙТ на активність NК-клітин, ймовірно, пояснюється швидшим виведенням радіойоду з організму та впливом нижчої дози опромінення на ці клітини в умовах застосування тирогену.
Результати дослідження узгоджуються з даними інших авторів, які показали, що в групі хворих на РЩЗ, які пройшли підготовку рлТТГ (у стані еутиреозу), поглинена доза на червоний кістковий мозок через 48 год після абляції залишкової тканини ЩЗ 131І (3,7 ГБк) була нижче на 40 %, ніж у пацієнтів у стані гіпотиреозу (0,06 ± 0,01 мГр/МБк проти 0,10 ± 0,03 мГр/МБк) [2].
У наукових джерелах є публікації, що вказують на посилення функції NК-клітин під дією низьких доз опромінення в експериментах in vitro та in vivo. Механізм активації NK-клітин, індукованих низькими дозами радіоактивного випромінювання, ще не з’ясовано.
Одні автори виявили опосередкований вплив радіації на активність NК-клітин шляхом модифікації опроміненням фенотипу ракових клітин (збільшення експресії лігандів апоптозу — Fas, DR5, MICA/B) і, таким чином, підвищення чутливості до цитотоксичної дії NК-клітин [16].
S. Kojima et al. вважають, що за підвищення активності NК-клітин спленоцитів мишей, опромінених дозою 0,5 Гр, частково відповідає зростання в клітинах (максимально через 4 години) ендогенного глутатіону. Причому в чотирикратно опромінених аналогічною дозою мишей значно підвищувалися проліферативна відповідь, цитотоксична активність NК-клітин, Т-клітин, антитілозалежна цитотоксичність NК-клітин, рівень IFN-гамма в культурі спленоцитів, секреція IL-12 макрофагами та спостерігалось інгібування росту прищепленої солідної пухлини Ерліха [17].
Проте існують дані, що свідчать про пряму активацію цитотоксичності NK-клітин здорових донорів під впливом низькодозового опромінення in vitro, яка була пов’язана з активацією медіатора сигнальної трансдукції — Р38/MAPK (мітогенактивованої протеїнкінази). При цьому на поверхні NK-клітин була збільшена експресія молекул, що відповідають за лізис клітин-мішеней (перфорину та FasL), а в супернатантах культивованих NK-клітин були значно збільшені рівні IFN-γ і TNF-α після рентгенівського опромінення в дозі 75 мГр [7].
Про механізм дії радіоактивного випромінювання на функцію НФ відомостей бракує. Ефект радіації на НФ може бути опосередкований індукцією запального процесу в пухлинній тканині. Так, наприклад, експериментальні дослідження показали, що рентгенівське опромінення прищепленої лінії пухлинних клітин у мишей викликало стерильне запалення зі швидкою інфільтрацією в пухлину CD11b+Gr-1high+-нейтрофілів, підвищену продукцію ними АФО та апоптоз пухлинних клітин [10].
Радіойод, що накопичився в тиреоїдній тканині після РЙТ, викликає іонізацію молекул й утворення великої кількості вільних радикалів, які пошкоджують ДНК та ферменти клітин. Некроз тиреоцитів індукує запальний процес і неспецифічну реакцію (продукцію АФО) тканинних макрофагів та нейтрофілів на появу зруйнованих клітин, які поглинаються і розщеплюються цими фагоцитами.
До того ж радіойод може викликати окислювальний стрес в усьому організмі з порушенням окисно-відновного балансу. Про це свідчать результати дослідження інших авторів, які показали, що концентрація малонового діальдегіду в сироватці крові (маркер окисного стресу) значно зросла, а рівень сечової кислоти (маркер антиоксидантного статусу) знизився через 3 дні після отримання хворими на ДРЩЗ 131I активністю 3,7 або 5,5 ГБк [18].
Інакше впливають на організм нижчі дози радіації. За даними літератури, у хворих із доброякісним вузловим зобом ЩЗ окислювальний стрес не збільшувався після стимуляції рлТТГ та застосування 131І меншої активності (у середньому — 152 МБк) [19]. Очевидно, що в даному випадку має значення доза опромінення організму.
У представленому дослідженні відсутність метаболічної гіперактивації НФ у ранній термін після РЙТ у хворих на ДРЩЗ, які отримували тироген, можливо, відображає зменшення впливу радіойоду на ці клітини, що відрізняє його вплив на НФ у хворих у стані гіпотиреозу на тлі відміни тиреоїдних препаратів. Адже в умовах еутиреозу (без відміни L-тироксину) у хворих, яким перед РЙТ застосовували тироген, зменшуються тривалість дії радіойоду і доза опромінення клітин крові.
Висновки
Порівняльний аналіз одержаних результатів показав, що у хворих на ДРЩЗ напередодні РЙТ активність NК-клітин та НФ у стані відміни супресивної терапії L-тироксином знижується. За умов еутиреозу (використання тирогену) активність NК-клітин неістотно змінюється порівняно з нормою, а НФ — знижується.
Після РЙТ активність NК-клітин та НФ у хворих із застосуванням тирогену відрізняється від показника у хворих із відміною тиреоїдних гормонів. Через 6 діб після РЙТ активність NК-клітин у хворих із відміною L-тироксину істотно не змінюється і залишається на низькому рівні, а метаболічна активність НФ значно перевищує початковий показник. У хворих із застосуванням тирогену активність NК-клітин після РЙТ значно збільшується відносно початкового значення, а активність НФ істотно не змінюється.
Підготовка до РЙТ із використанням рлТТГ — препарату тироген позитивно впливає на функціональні показники клітин вродженого імунітету у хворих на ДРЩЗ після опромінення.
Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів при підготовці даної статті.
Список литературы
1. Piruzan E., Haghighatafshar M., Faghihi R., Entezarmahdi S.M. Calculation of blood dose in patients treated with 131I using MIRD, imaging, and blood sampling methods // Medicine (Baltimore). — 2016. — Vol. 95, № 11. — P. 3154.
2. Frigo A., Dardano A., Danese E. et al. Chromosome translocation frequency after radioiodine thyroid remnant ablation: a comparison between recombinant human thyrotropin stimulation and prolonged levothyroxine withdrawal // J. Clin. Endocrinol. Metab. — 2009. — Vol. 94, № 9. — P. 3472-3476.
3. Hong C.M., Kim C.Y., Son S. et al. I-131 biokinetics of remnant normal thyroid tissue and residual thyroid cancer in patients with differentiated thyroid cancer: comparison between recombinant human TSH administration and thyroid hormone withdrawal // Ann. Nucl. Med. — 2017. — Vol. 31, № 8. — P. 582-589.
4. Ravichandran R., Al Balushi N. Radioactive (131) Iodine body burden and blood dose estimates in treatment for differentiated thyroid cancer by external probe counting // World. J. Nucl. Med. — 2016. — Vol.15, № 3. — P. 153-160.
5. Мальцева В.Н., Сафронова B.Г. Неоднозначность роли нейтрофила в генезе опухоли // Цитология. — 2009. — T. 51, № 6. — С. 467-474.
6. Vrndić O.B., Milošević-Djordjević O.M., Mijatović Teodorović L.C. et al. Correlation between micronuclei frequency in peripheral blood lymphocytes and retention of 131-I in thyroid cancer patients // Tohoku J. Exp. Med. — 2013. — Vol. 229, № 2. — P. 115-124.
7. Yang G., Kong Q., Wang G. et al. Low-dose ionizing radiation induces direct activation of natural killer cells and provides a novel approach for adoptive cellular immunotherapy // Cancer. Biother. Radiopharm. — 2014. — № 29. — P. 428-434.
8. Bogdandi E.N., Balogh A., Felgyinszki N. et al. Effects of low-dose radiation on the immune system of mice after total-body irradiation // Radiat. Res. — 2010. — Vol. 174. — P. 480-489.
9. Wilkins R.C., Wilkinson D., Maharay H.P. et al. Diffe–rential apoptotic response to ionizing radiation in subpopulations of human white blood cells // Mutat. Res. — 2002. — Vol. 513, № 1–2. — P. 27-36.
10. Takeshima T., Pop L.M., Laine A. et al. Key role for neutrophils in radiation-induced antitumor immune responses: Potentiation with G-CSF // Proc. Natl Acad. Sci. UA. — 2016. — Vol. 4, № 113(40). — P. 11300-11305.
11. Arenas M., Sabater S., Hernández V. Anti-inflammatory effects of low-dose radiotherapy. Indications, dose, and radiobiological mechanisms involved // Strahlenther. Onkol. — 2012. — Vol. 188, № 11. — P. 975-981.
12. Rödel F., Frey B., Gaipl U. et al. Modulation of inflammatory immune reactions by low-dose ionizing radiation: molecular mechanisms and clinical application // Curr. Med. Chem. — 2012. — Vol. 19, № 12. — P. 1741-1750.
13. Gogali F., Paterakis G., Rassidakis G.Z. et al. CD3(-)CD16(-)CD56(bright) immunoregulatory NK cells are increased in the tumor microenvironment stages in patients with papillary thyroid cancer // Thyroid. — 2013. — Vol. 23, № 12. — P. 1561-1568.
14. Захарченко Т.Ф., Замотаєва Г.А., Гулеватий С.В., Джужа Д.О. Динаміка активності натуральних кілерних клітин у хворих на рак щитовидної залози різних вікових груп після радіойодотерапії // Ендокринологія. — 2013. — Т. 18, № 1. — С. 9-13.
15. Botella-Caretero J.L., Prados A., Manzano L. et al. The effects of thyroid hormones on circulating markers of cell-mediated immune response, as studied in patients with differentiated thyroid carcinoma before and during thyroxine withdrawal // Eur. J. Endocrinol. — 2005. — Vol. 153, № 2. — P. 223-230.
16. Kim H.W., Kim J.E., Hwang M.H. et al. Enhancement of natural killer cell by sodium/iodide symporter gene-mediated radioiodine pretreatment in breast cancer cells // PLoS One. — 2013. — Vol. 8, № 8. — P. 70194.
17. Kojima S. Induction of glutathione and activation of immune functions by low-dose, whole-body irradiation with gamma-rays // Yakugaku Zasshi. — 2006. — Vol. 126, № 10. — P. 849-857.
18. Vrndic O.B., Radivojevic S.D., Jovanovic M.D. et al. Oxi–dative stress in patients with differentiated thyroid cancer: early effects of radioiodine therapy // Indian. J. Biochem. Biophys. — 2014. — Vol. 51, № 3. — P. 223-229.
19. Bonnema S.J., Stovgaard E.S., Fast S. et al. Systemic oxidative stress to nucleic acids is unaltered following radioiodine therapy of patients with benign nodular goiter // Eur. Thyroid J. — 2015. — Vol. 4, № 1. — P. 20-25.