Genetic regulation of cytokine inflammation in oncohematological diseases

Full Text

Введение

Онкогематологические заболевания (ОГЗ) являются наиболее распространенными онкологическими заболеваниями среди детей и подростков, на них приходится основная смертность от рака в детском возрасте [1–3]. Различные факторы, в том числе экзогенные (например инфекция) или эндогенные воздействия (например воспаление, окислительный стресс) и генетический фон, способствуют возникновению заболевания, наиболее частый среди ОГЗ – острый лимфобластный лейкоз (ОЛЛ) встречается примерно у 1:2000 детей в возрасте до 15 лет [3–6]. После успешной эволюции химиотерапии и клинических испытаний, охватывающих последние пять десятилетий, текущий уровень излечимости Т-клеточного ОЛЛ составляет около 90 % в развитых странах, поэтому становится актуальным обсуждать краткосрочные последствия, в частности, инфекционные осложнения и отдаленные последствия ОГЗ, такие как нарушение функции почек и эндокринные дисфункции [7–11]. Эндокринные расстройства широко распространены среди выживших после рака, недавние данные показывают, что у 40–50 % выживших развивается хотя бы одна эндокринопатия один раз в жизни [4]. Эндокринная дисфункция встречается у детей с ОЛЛ во время и после терапии и может возникнуть в долгосрочной перспективе; такие эндокринные осложнения включают нарушение роста, гипергликемию, дисфункцию щитовидной железы, надпочечниковую недостаточность, дисфункцию половых желёз, синдром неадекватной секреции антидиуретического гормона и деминерализацию костей [5]. Растущая кость уязвима для лейкемического процесса и химиотерапевтических препаратов. ОЛЛ является классическим злокачественным новообразованием для поражения скелета [6], таких как боль, переломы, снижение минеральной плотности костной ткани (СМПК). Хроническое нарушение функции почек и костной ткани могут присутствовать не только во время диагностики ОЛЛ, но и как отдаленные последствия после терапии [7]. Остеопороз, возникающий при ОЛЛ, вызывается множеством факторов, включая лейкемическую инфильтрацию костей, снижение прочности костей из-за неподвижности, плохой рост, вызванный дефицитом питания, и использование различных остеотоксичных препаратов [7–10]. Цитокины являются ключевыми медиаторами на тканевом уровне, которые принимают участие в механизмах реализации противоинфекционного ответа, эндотелиальной дисфункции, ремоделирования соединительной ткани, резорбцию костной ткани [9–14]. Во всем мире актуальны и продолжаются исследования по изучению генетической регуляции продукции цитокинов и особенностей цитокинового воспаления на фоне ОГЗ и их краткосрочных (инфекционные осложнения, сепсис, острое повреждение почек) и отдаленных последствий (остеопороз, хроническая болезнь почек).

Цель исследования – провести анализ взаимосвязей полиморфных вариантов генов – модификаторов иммунного ответа (IL1-β/+3953, IL1RN*VNTR, TNFA*G-308A) с развитием онкогематологических заболеваний и продукцией про- и противовоспалительных цитокинов (IL-1β, IL-1Ra, TNF-α, INF-γ, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-18).

Материалы и методы исследования

Проведено одномоментное неконтролируемое, диагностическое кросс-секционное исследование. Пациенты соответствовали критериям включения: дети с верифицированными диагнозами: Т-клеточным острым лимфобластным лейкозом (Т-ОЛЛ), В-клеточным острым лимфобластным лейкозом (В-ОЛЛ), острый миелобластный лейкоз (ОМЛ), Т-клеточная неходжскинская лимфома (Т-НХЛ), В-клеточная неходжскинская лимфома (В-НХЛ), апластическая анемия (АА), лимфома Ходжкина (ЛХ), гистиоцитоз (Г), лимфогранулематоз (ЛГ); наличие добровольного информированного согласия; и критериям исключения: отсутствие других онкологических заболеваний; отсутствие добровольного информированного согласия. Обследовано 100 детей (57 (57 %) мальчиков и 43 (43 %) девочки, Ме возраста 7,50 (2,5–12,60) г., Ме возраста мальчиков 7,70 (2,9–13,40) г., Ме возраста девочек – 7,10 (1,9–11,80) г.) со злокачественными заболеваниями крови, находящихся на лечении в отделении онкологии и гематологии с химиотерапией ГБУЗ ДККБ Министерства здравоохранения Краснодарского края. Структура диагнозов, с которыми наблюдались пациенты, представлена на рис. 1.

 

Рис. 1. Структура диагнозов пациентов с онкогематологическими заболеваниями, %

 

Пациенты получали следующие протоколы лечения: ALL-MB (2008); AML (2007); BHХЛ 2010 mab, EURO – LB 02; SAA 94-Pilotstudie; LCH – 2005; OEPA, COPDAC, BEACOPE ЛГМ – 2007.

Определение уровня цитокинов и генотипирование проведено всем пациентам с онкогематологическими заболеваниями. Для характеристики системной воспалительной реакции были выбраны следующие цитокины: интерлейкин-1 (IL-1β), рецепторный антагонист интерлейкина-1 (IL-1Ra), интерлейкин-2 (IL-2), интерлейкин-4 (IL-4), интерлейкин-6 (IL-6), интерлейкин-8 (IL-8), интерлейкин-10 (IL-10), интерлейкин-18 (IL-18), интерферон-γ (INF-γ), фактор некроза опухоли альфа (TNF-α). Для определения уровня цитокинов использовали иммуноферментный метод согласно рекомендациям производителей реактивов (фирма ООО «Протеиновый контур», г. Санкт-Петербург, ЗАО «Вектор-Бест», Новосибирск) c минимальным порогом чувствительности 20 пг/мл. Концентрации цитокинов в пробах рассчитывали по калибровочным кривым и выражали в пг/мл. Диапазон уровня цитокинов в сыворотке крови у условно здоровых доноров по данным производителя: IL-1-β 0–11 пг/мл, IL-1 Ra 50–1000 пг/мл, IL-4 0–13 пг/мл, IL-10 0–31 пг/мл, TNF-α 0–6 пг/мл, INF-γ 0–10 пг/мл.

Генетические исследования. Выделение ДНК проводили методом фенольной экстракции с помощью коммерческого набора «Вектор ДНК экстракция» (ЗАО «Вектор-Бест», Россия). Изучение полиморфных вариантов генов (IL1-β/+3953, IL1RN*VNTR, TNFA*G-308A) осуществляли с помощью амплификации соответствующих участков генома методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Фрагменты ДНК визуализируются в УФ-свете с применением компьютерной видеосъемки на приборе Biorad (США). Для проведения ПЦР использовали структуры праймеров и условия генотипирования, описанные в литературе. Характеристика исследованных полиморфных маркеров представлена в табл. 1.

 

Таблица 1. Гены и полиморфные варианты, выбранные для исследования

Ген	Хромосомный локус / OMIM	rs	Полиморфизм	Локализация в гене
IL1RN [15]	2q14.2 / 147679	нет	VNTR	Интрон 2
IL1B [16]	2q14 / 147720	1143634	(+3953)A1/А2	Экзон 5
TNFA*G-308A [17]	6p21.3 / 191160	1800629	G(-308)A	Промотор

 

В качестве популяционного контроля использовали группу из 243 человек, принадлежащих к славянскому населению (база данных ДНК Научно-исследовательского института медицинской генетики (НИИ медицинской генетики) Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук» (Томский НИМЦ)) и не имеющих по данным анамнеза полиэтиологичного воспалительного процесса, признаков сердечно-сосудистых нарушений, сахарного диабета, а также других аутоиммунных и лимфопролиферативных заболеваний. Средний возраст контрольной группы составил 44,3 ± 0,7 г. Контрольная группа для оценки уровня цитокинов включала 212 практически здоровых детей, сопоставимых по полу и возрасту с основной группой. Исследования проведены Е.В. Лошковой на базе НИИ медицинской генетики ФГБНУ «Томский НИМЦ».

Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью пакета прикладных программ Statistica. В качестве мер для описания исходной выборки использовались критерии среднего арифметического (М) и стандартного отклонения (SD), в то время как интерпретация полученных результатов (не имеющих нормального распределения) проводилась с использованием медианы (Ме), а также нижнего и верхнего квартилей: Q1 (25 %) и Q3 (75 %). В целях сопоставления полученных выборок по количественному признаку использовался U-критерий Манна – Уитни (Mann – Whitney U-test). Различия считались статистически значимыми при p < 0,05.

Результаты и их обсуждение

Пациенты имели классические клинические проявления ОГЗ (рис. 2). Лихорадка, анемия, лимфаденопатия, гепатоспленомегалия наблюдались у всех детей, геморрагический синдром – у 70 % пациентов, боль в костях – у 60 %, проявления – у 35 %, желудочно-кишечное кровотечение – у 25 %, нарушение функции почек (НФП) – у 19 %, переломы костей – у 18 %, поражение глаз – у 11 детей, летальный исход отмечен в 14 случаях.

 

Рис. 2. Клиническая характеристика детей с онкогематологическими заболеваниями: значения для мальчиков представлены у основания диаграммы, значения для девочек – вверху диаграммы, значения для общей группы – в центре диаграммы; НФП – нарушение функции почек; СМПК – снижение минеральной плотности кости

 

В соответствии с дизайном исследования проведено изучение цитокинового статуса и генетического ассоциативного анализа на примере общей группы детей с онкогематологическими заболеваниями (ОГЗ), отдельных фенотипов заболеваний и клинических проявлений и осложнений.

Показано, что все дети, наблюдавшиеся с онкогематологическими заболеваниями, имеют достоверно более высокую выработку как провоспалительных цитокинов IL-1β, IL-4, IL-6, IL-8, IL-18, так и противовоспалительных цитокинов – IL-1Ra и IL-10 (р < 0,05). Большинство пациентов наблюдались с Т-ОЛЛ, группа «другие фенотипы» включала В-ОЛЛ, ОМЛ, Т-НХЛ, В-НХЛ, апластическую анемию, ЛХ, гистиоцитоз, лимфогранулематоз. Сравнение показателей цитокинов между формами заболевания показало, что на фоне Т-ОЛЛ концентрация IL-18 и INF-γ была достоверно выше (р < 0,05).

Проанализирована концентрация цитокинов в зависимости от исхода заболеваний. Летальный исход у пациентов во всех случаях наступил в результате развития сепсиса: вызванного Klebsiella pneumoniae – в 8 случаях и в 6 – Ps. аeruginosa. Было показано, что при летальном исходе, который был отмечен в 14 % (n = 14), уровень «классических» провоспалительных цитокинов (TNF-α, IL-6, IL-8, IL-18) и противовоспалительных цитокинов (INF-γ и IL-10) оказался достоверно выше по сравнению с соответствующими данными выживших пациентов (р < 0,05).

Нарушение функции почек выявлено у 19 (19 %) пациентов в виде острого почечного повреждения в составе полиорганной недостаточности на фоне нейтропенической лихорадки. Среди обследованных с нефропатией наиболее высокими оказались значения IL-1β, IL-6, IL-8, IL-18, IL-1Ra и INF-γ по сравнению с пациентами без нефропатии и контрольной группой (р < 0,05). Переломы при ОГЗ имели 18 детей, компрессионный перелом позвоночника был диагностирован у 5 пациентов, переломы костей предплечья и кисти – у 11, а переломы большеберцовой кости – у 2. Установлена достоверно более высокая концентрация IL-1β, IL-1Ra, IL-6, IL-8, IL-18 и INF-γ (р < 0,05) у пациентов с переломами. Других значимых отличий не получено.

Результат ассоциативного поиска между генетическими вариантами генов модификаторов иммунного ответа и онкогематологическими заболеваниями и их осложнениями. На фоне ОГЗ частота генотипа А2А2 полиморфного варианта VNTR гена IL1RN наблюдалось в 13 раз чаще (OR = 13,21 (95 % CI: 3,29–53,08; χ² = 17,77; р = 0,001)), а аллеля А2 в 2,16 раза чаще (OR = 2,16 (95 % CI: 1,20–3,90; χ² = 6,940; р = 0,008)) по сравнению с группой контроля (табл. 2).

 

Таблица 2. Результаты анализа генетических вариантов «случай – контроль» при онкогематологических заболеваниях и их осложнениях

Генетические варианты	Заболевание/ состояние	Частота аллелей и генотипов	Генотип/ аллель	OR, χ2, р
IL1B*+3953A1/A2	ОГЗ/контроль	Генотип А2А2 (ОГЗ) – 2 % Генотип А2А2 (контроль) – 8 %	А1А1 vs А2А2	2,16 (0,34–13,55), χ2 = 1,06, р = 0,590
		Аллель А2 (ОГЗ) – 21 % Аллель А2 (контроль) – 24 %	А1 vs А2	1,21 (0,66–2,21), χ2 = 1,79, р = 0,180
IL1RN*VNTR	ОГЗ/контроль	Генотип А2А2 (ОГЗ) – 25 % Генотип А2А2 (контроль) – 3 %	А1А1 vs А2А2	13,21 (3,29–53,08), χ2 = 21,84, р = 0,001
		Аллель А2 (ОГЗ) – 33 % Аллель А2 (контроль) – 18 %	А1 vs А2	2,16 (1,20–3,90), χ2 = 6,94, р = 0,008
TNFA*G-308A	ОГЗ/контроль	Генотип АА+GA (ОГЗ) – 7 % Генотип АА+GA (контроль) – 24 %	АА+GA vs GG	1,75 (0,71–4,94), χ2 = 1,37, р = 0,164
		Аллель А (ОГЗ) – 7 % Аллель А (контроль) – 15 %	A vs G	2,18 (0,90–5,41), χ2 = 2,90, р = 0,088
IL1B*+3953A1/A2	НФП/контроль	Аллель А2 (НФП) – 24 % Аллель А2 (контроль) – 24 %	А1 vs А2	0,82 (0,28–2,28), χ2 = 0,02, р = 0,854
IL1RN*VNTR	НФП/контроль	Генотип А2А2 (НФП) – 30 % Генотип А2А2 (контроль) – 3 %	А1А1 vs А2А2	20,89 (2,70–186,5), χ2 = 18,13, р = 0,001
		Аллель А2 (ОГЗ+НФП) – 43 % Аллель А2 (контроль) – 18 %	А1 vs А2	3,05 (1,15–8,02), χ2 = 5,28, р = 0,021
TNFA*G-308A	НФП/контроль	Аллель А (НФП) – 7 % Аллель А (контроль) – 6 %	A vs G	0,23 (0,01–1,73), χ2 = 1,45, р = 0,228
IL1RN*VNTR	БИ/контроль	Генотип А2А2 (БИ) – 25 % Генотип А2А2 (контроль) – 3 %	А1А1 vs А2А2	10,77 (3,13–37,05), χ2 = 9,22, р = 0,001
		Аллель А2 (БИ) – 35 % Аллель А2 (контроль) – 18 %	А1 vs А2	2,45 (1,27–4,72), χ2 = 4,62, р = 0,041

Примечание: НФП – нарушение функции почек, БИ – бактериальная инфекция. При анализе БИ значимого OR для полиморфизмов IL1B*+3953A1/A2 и TNFA*G-308A не получено, данные не приводятся.

 

Сравнение группы пациентов с НФП на фоне ОГЗ и контрольной группой показало наличие высокой ассоциации генотипа А2А2 (OR = 20,89 (95 % CI: 2,70–196,5; χ² = 13,020; р = 0,001)) и аллеля А2 (OR = 3,05 (95 % CI: 1,15–8,02; χ² = 5,280; р = 0,021)) полиморфного варианта VNTR гена IL1RN с нарушением функции почек. Дети с ОГЗ, осложненными бактериальной инфекцией (БИ), в 10,77 раза чаще имели генотип А2А2 и в 2,45 раза – аллель А2 генетического варианта VNTR гена IL1RN (см. табл. 2).

Характеристика продукции цитокинов в зависимости от генетических вариантов генов модификаторов иммунного ответа у пациентов с онкогематологическими заболеваниями. Уровень цитокинов не зависел от генотипов гена IL1-β/+3953 среди пациентов с онкогематологическими заболеваниями (табл. 3). Носители минорного генотипа А2А2 гена IL1RN*VNTR имели достоверно более высокую продукцию провоспалительного IL-1β, IL-6, IL-8, IL-18 и противовоспалительного IL-1Ra (р < 0,05) (см. табл. 3).

 

Таблица 3. Характеристика цитокинового статуса пациентов с онкогематологическими заболеваниями в зависимости от генотипов, Me (Q1–Q3)

Цито- кины, пг/мл	Контроль- ная группа, n = 212	Все, n = 100	А1А1, n = 58	А1А2, n = 41	А2А2, n = 1	А1А1, n = 58	А1А2, n = 17	А2А2, n = 24	GG, n = 82	GA, n = 18
			генотипы IL1-β/+3953			генотипы IL1RN*VNTR			генотипы TNFA*G-308A
Группы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
IL-1β	6,95 (1,24–15,92) 2,3,4-5 > 0,05 2,6,7-8 < 0,05 1,9-10 < 0,05	224,0 (149,1–314,9) 1-2 < 0,05	220,80 (110,50–320,10)	160,20 (70,20–350,10)	260,50 (260,50–260,50)	210,30 (100,10–250,10)	190,50 (90,60–200,10)	270,20 (170,20–314,9)	207,60 (120,30–260,80)	250,20 (180,30–314,90)
IL-1Ra	90,50 (30,25–108,45) 1,2,3,4-5 > 0,05 2,6,7-8 < 0,05 1,9-10 > 0,05	68,18 (25,25–168,8) 1-2 > 0,05	70,50 (25,20–150,50)	63,20 (18,30–168,80)	74,50 (74,50–74,50)	69,30 (23,40–160,30)	67,20 (18,30–150,40)	80,40 (56,50–168,85)	65,20 (26,40–160,50)	69,30 (24,30–180,90)
IL-2	8,5 (3,80–11,40)  > 0,05	6,35 (3,15–14,78)	5,16 (2,65–12,43)	6,38 (3,50–14,78)	6,80 (6,80–6,80)	4,68 (2,20–12,38)	6,38 (4,90–9,60)	6,80 (2,50–14,78)	6,90 (3,30–14,80)	6,20 (3,10–14,55)
IL-4	5,55 (0,11–10,17) 3,4-5 > 0,05 6,7-8 > 0,05 1,9-10 > 0,05	19,0 (11,0–33,0) 1-2 > 0,05	17,50 (9,80–35,50)	23,30 (12,50–28,40)	24,10 (24,10–24,10)	16,40 (10,30–33,10)	20,30 (9,30–35,20)	23,70 (14,60–32,60)	14,20 (8,50–35,10)	20,30 (12,50–30,80)
IL-6	5,4 (2,80–9,60)  > 0,05 2,6,7-8 < 0,05 1,9-10 < 0,05	27,80 (12,40–39,20)	26,45 (11,35–41,80)	29,18 (13,18–39,20)	28,80 (28,80–28,80)	22,45 (11,35–30,80)	27,65 (14,35–39,20)	32,80 (27,30–41,50)	20,18 (7,90–26,30)	33,40 (19,80–42,17)
IL-8	165,26 (80,50–190,30) 1-2 < 0,05 2,6,7-8 < 0,05 1,9-10 < 0,05	260,70 (150,40–310,30)	245,80 (136,10–310,30)	266,80 (150,40–330,70)	270,18 (270,18–270,18)	210,80 (104,30–260,30)	200,40 (125,10–220,30)	290,45 (180,72–350,50)	200,50 (100,80–250,30)	290,30 (190,30–330,06)
IL-10	6,50 (0,50–12,41)  > 0,05	69,16 (0,09–109,2) 1-2 < 0,05	64,60 (0,40–100,20)	51,50 (1,60–90,30) 4-5 > 0,05	59,80 (59,80–59,80)	65,40 (0,40–100,20)	55,50 (1,80–99,20)	69,80 (1,44–101,30)	60,10 (0,04–90,10)	75,50 (1,50–120,10)
IL-18	25,50 (17,80–45,70) 1-2 < 0,05 2,6,7-8 < 0,05 1,9-10 < 0,05	200,70 (60,40–290,30)	190,30 (55,10–290,30)	220,70 (70,80–310,40)	204,45 (204,45–204,45)	190,30 (57,90–270,60)	160,40 (60,35–250,40)	250,70 (190,30–330,40)	150,80 (45,90–230,10)	220,40 (100,65–290,30)
INF-γ	34,80 (10,25–52,46) 1-2 > 0,05 6,7-8 < 0,05 1,9-10 > 0,05	44,29 (12,61–112,7)	45,30 (10,44–112,70)	36,70 (12,40–55,80)	48,50 (48,50–48,50)	42,60 (12,40–94,50)	46,40 (10,50–107,40)	44,20 (14,80–122,35)	36,30 (8,20–90,80)	50,10 (14,20–120,10)
TNF-α	35,38 (12,19–50,85) 1-2 > 0,05 9-10 > 0,05	28,0 (16,0–42,0) 1,2,3,4-5 > 0,05 2,6,7-8 > 0,05	25,40 (15,20–40,30)	37,60 (9,10–50,80)	32,60 (32,60–32,60)	22,60 (14,60–44,30)	35,20 (12,30–52,60)	32,60 (18,10–42,20)	25,10 (10,30–33,10)	37,20 (18,30–42,00)

Примечание: р – достоверность при сравнении между группами. Носителей генотипа АА гена TNFA*G-308A не было, данные не приводятся.

 

Носители генотипа GA гена TNFA*G-308A имели достоверно более высокие значения IL-1β, IL-18, IL-6, IL-8, TNF-α (см. табл. 3).

Доказательства вовлеченности семейства IL-1 в процесс канцерогенеза, вызванный воспалением, накапливаются уже давно, IL-1a и IL-1b действуют через рецептор IL-1 (IL-1R), инициируя и усиливая местное воспаление [18–20]. IL-18 является членом семейства IL-1, и роль его в патогенезе онкогематологических заболеваний показана в экспериментальных и клинических исследованиях, более того, предполагается, что уровень IL-18 может иметь прогностическое значение при Т-ОЛЛ и нефропатии [20–22]. В проведенном нами исследовании была выявлена гиперпродукция цитокинов семейства IL-1 (IL-1b, IL-18), а также других «классических» провоспалительных цитокинов (IL-4, IL-6, IL-8) и показано, что высокое содержание IL-18 характерно для Т-ОЛЛ. Кроме того, в нашей работе отмечена более высокая выработка таких противовоспалительных цитокинов, как IL-1Ra и IL-10, на фоне ОГЗ, а также INF-γ – на фоне Т-ОЛЛ.

Ранее были опубликованы работы, обосновывающие связь повышенной концентрации рецептора IL-2, с которым связывается IL-2 для реализации своих дальнейших эффектов, с В-клеточным хроническим лимфолейкозом [23]. Известно, что IL-2 ингибирует апоптоз и способствует увеличению пролиферации опухолевых клеток [23–25]. В нашем исследовании не было выявлено изменения продукции IL-2 при изучаемых ОГЗ и их осложнениях.

IL-4 является проопухолевым цитокином и реализует свои механизмы прогрессии опухолевого роста различными путями, в том числе ингибированием апоптоза [26], стимуляцией STAT (signal transducer and activator of transcription) – сигнальных белков и активаторов транскрипции [27], влиянием на микроРНК (miRNA) [28], повреждением iNKT (Invariant natural killer T (iNKT)) подгруппы NK-клеток [29]. В нашем исследовании не было показано достоверных изменений секреции данного цитокина на фоне ОГЗ, их вариантов и осложнений.

IL-6 также выступает в патогенезе ОГЗ как проопухолевый цитокин, стимулируя STAT3 [30], транскрипционный фактор NF-κB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells – NF-kB) [30], влияя на постинфекционный ответ [31–34]. В исследовании L. Fayad et al. [35] была показана связь гиперпродукции IL-6 с негативными исходами заболевания, в нашем исследовании также выявлено, что гиперпродукция данного цитокина была характерна для детей с Т-ОЛЛ, а также пациентов с летальным исходом и такими осложнениями ОГЗ, как переломы и нефропатия.

IL-8 является классическим проопухолевым цитокином, усиливая экспрессию BCL-2 (B-cell lymphoma 2 apoptosis regulator, регулятор апоптоза В-клеточной лимфомы) [36] и стимулируя процессы ангиогенеза [37–39]. Для обследованных нами пациентов была характерна гиперпродукция IL-6 как в общей группе детей с ОГЗ, так и при развитии у них негативных событий во время заболеваний.

IL-10 в патогенезе опухолевого процесса может быть как проонкогенным цитокином, усиливая опухолевую пролиферацию [40], так и проявлять противоположный эффект, активируя NK-клетки [41]. В нашем исследовании концентрация IL-10 была повышена среди всех пациентов на фоне ОГЗ, в то же время было показано, что носители минорного генотипа А2А2 гена IL1-β/+3953 с нарушением функции почек и бактериальной инфекцией имели низкую продукцию противовоспалительного IL-10.

Ожидаемо, что неблагоприятные исходы ОГЗ будут ассоциироваться с высокой продукцией провоспалительных цитокинов, результаты ряда исследований подтверждают это [19, 20, 35, 40, 41]. В нашем исследовании летальный исход у всех пациентов наступил в результате грамотрицательного сепсиса и характеризовался гиперпродукцией TNF-α, IL-6, IL-8, IL-18, INF-γ и низкой продукцией IL-10.

Признаки и симптомы нефротоксичности могут появиться во время химиотерапии (например, острое повреждение почек в ходе синдрома лизиса опухоли или нефротоксичность после приема препаратов или лучевой терапии) [42, 43] или могут развиться спустя годы после прекращения лечения. В таких случаях нарушение функции почек носит хронический характер, и его частота может увеличиваться со временем. Опубликованные данные показывают, что от 25 до 95 % детей, получающих химиотерапию, могут иметь нефропатию [44]. Некоторые препараты, такие как ифосфамид, карбоплатин и цисплатин, чрезвычайно токсичны для почек [42–44]. Более того, рядом исследователей именно IL-18 рассматривается как маркер нефротоксичности [45–47] и наряду с бета-2-микроглобулином используется для выявления пациентов с острым повреждением почек [48]. Однако исследований, оценивающих значение IL-18 в качестве маркера гломерулярных/канальцевых нарушений на фоне и после химиотерапии, еще не много. Интерлейкин-18 используется для оценки функции почек после трансплантаций при метаболических заболеваниях или заболеваниях сердца [45–52].

Увеличение концентрации IL-18 в моче сопровождается выраженными классическими лабораторными признаками почечной недостаточности, описана ассоциация IL-18 с показателем смертности у детей, находящихся на лечении в отделениях интенсивной терапии [46], в нашем исследовании также отмечена гиперпродукция IL-18 среди пациентов с летальным исходом.

Эдельштейн и соавт. отмечают, что IL-18 также может служить в качестве прогностического маркера почечной недостаточности [46, 49, 50]. Работа M. Zubowska et al. [22] показала увеличение IL-18 на фоне нефропатии у детей на фоне противоопухолевого лечения, в нашей работе дети, имевшие нефропатию, также отличались гиперпродукцией IL-18 и других провоспалительных цитокинов. Таким образом, на сегодняшний день исследовательский фокус направлен на выделение групп риска по реализации нефропатии на фоне ОГЗ, и гиперпродукция IL-18 должна учитываться при их формировании.

Нарушение минерализации костной ткани и сниженное костеобразование имеют место у большинства детей с ОЛЛ до начала лечения [9]. Цитокины, высвобождаемые лейкемическими клетками, вызывают резорбцию кости, опосредованную остеокластами, что вызывает боль в костях и остеопению, а уровни маркеров метаболизма костной ткани снижаются еще до лечения [10]. Это указывает на то, что сам лейкемический процесс является фактором риска снижения костеобразования. Юкста-метафизарные прозрачные тяжи и остеолитические поражения на обзорной рентгенографии присутствуют в 70 % случаев при постановке диагноза и возникают как часть лейкемического процесса [11]. Опухоль-ассоциированные цитокины активируют рецептор-активатор лиганда ядерного фактора каппа-b, что приводит к активации остеокластов, запуску остеолитических поражений и разрушению эндохондронов [12].

Боль в костях является распространенным симптомом ОЛЛ у детей и встречается более чем в 40 % случаев, являясь одним из наиболее распространенных признаков недостаточной минерализации костей. В нашем исследовании боль в костях отмечали 70 % детей. Боль в костях в основном возникает из-за неконтролируемой активности остеокластов, вызывающей изменение регуляции симпатических нервных волокон и высвобождение нейропептидов [13, 14]. Периостальная реакция (< 19 %), низкая костная масса (< 40 %) и переломы (< 10 %) являются последовательными результатами из-за инфильтрации лейкозных клеток в костную ткань [9]. В нашей работе переломы имели 19 % детей с ОГЗ, и у них установлена достоверно более высокая концентрация провоспалительных цитокинов (р < 0,05) (см. рис. 3). Таким образом, влияние биологически активных молекул (увеличение провоспалительных, снижение противовоспалительных цитокинов), обусловленных особенностями лимфопролиферативного воспаления на фоне цитостатической терапии негативно сказывается на минеральной плотности костной ткани. Вследствие этого развивается локальное воспаление и повреждение костной ткани, в котором преобладают процессы резорбции.

В настоящем исследовании дети с онкогематологическими заболеваниями имели выраженную провоспалительную направленность цитокинового синтеза, влияющую на прогрессирование процесса, увеличение риска острого почечного повреждения, инфекционных осложнений и смертности.

Анализ цитокинового статуса в зависимости от генотипов генов, ответственных за их продукцию, показал, что носители минорного генотипа А2А2 гена IL1-β/+3953 имеют достоверно более высокую продукцию основных провоспалительных IL-1β, IL-18 и ТNF-γ, а также высокий уровень противовоспалительного цитокина IL-1Ra, носители генотипа А2А2 гена IL1RN*VNTR также характеризуются активной выработкой IL-1β, IL-18, IL-6, IL-8 и IL-1Ra. Носители генотипа GА гена TNFA*G-308A имели более высокое содержание IL-1β, IL-18 и TNF-α.

В недавно опубликованном исследовании иранских авторов было показано, что носители генотипа А1А2 генетического варианта VNTR гена IL1RN имеют ниже риск развития лимфомы Ходжкина (p ≤ 0,001, OR = 0,24, 95 % CI = 0,12–0,50) [53]. T. Wang et al. [54] по результатам своей работы, включившей 384 пациента с раком пищевода, сообщают о том, что rs3181052 ассоциировался со сниженным риском рака пищевода у носителей А1А1 (OR = 0,70, 95 % [CI] 0,52–0,93; p = 0,040). T. Jin et al. [55] из Китая, обследовав 530 женщин с раком молочной железы (РМЖ), показали, что минорный аллель «G» rs315919, rs3181052 и rs452204 был связан со сниженным риском РМЖ в доминантной модели (p < 0,05), тогда как аллели «T» и «C» rs928940 и rs4252019 были связаны со сниженным риском РМЖ как в кодоминантной, так и в доминантной моделях (p < 0,05); предполагается, что эти SNP могут играть защитную роль против риска РМЖ. Метаанализ, выполненный в 2014 г., показал, что полиморфизмы IL-1RN и IL-1β-511C/T могут способствовать генетической предрасположенности к раку шейки матки, в частности, носители (А2А2 vs А1А1 имеют в 2,64 раза выше риск рака шейки матки (OR, 2,64; 95 % CI, 1,29–5,40)) [56]. В проведенном исследовании носители минорного генотипа А2А2 генетического варианта VNTR гена IL1RN в 13 раз чаще имели ОГЗ.

Выводы

1. Для пациентов с онкогематологическими заболеваниями характерна гиперпродукция IL-1β, IL-4, IL-6, IL-8, IL-18, IL-1Ra и IL-10.
2. Бактериальная инфекция на фоне онкогематологических заболеваний сопровождается повышением уровня TNF-α, IL-6, IL-8, IL-18 INF-γ и IL-10, пациенты с нарушением функции почек имеют высокие значения IL-1β, IL-6, IL-8, IL-18, IL-1Ra и INF-γ, а при снижении минеральной плотности кости с переломами выявлена высокая концентрация IL-1β, IL-1Ra, IL-6, IL-8, IL-18 и INF-γ.
3. Наличие минорных генотипов полиморфизмов IL1-β/+3953, IL1RN*VNTR ассоциировано с увеличением риска развития онкогематологических заболеваний и их осложнений (нефропатия, бактериальная инфекция).
4. Установлены особенности цитокинового профиля в зависимости от генотипов полиморфных вариантов генов (IL1-β/+3953, IL1RN*VNTR, TNFA*G-308A). Пациенты с минорным генотипом А2А2 гена IL1-β/+3953 имели достоверно более высокую продукцию IL-1β, IL-18 и ТNF-α и IL-1Ra, носители минорного генотипа А2А2 гена IL1RN*VNTR - IL-1β, IL-18, IL-6, IL-8 и IL-1Ra. При генотипе GА полиморфизма гена TNFA*G-308A зарегистрирован высокий уровень IL-1β, IL-18 и TNF-α.

Финансирование. Исследование выполнено при частичной поддержке ФЦП (Государственный контракт № 16.740.11.0482 от 13.05.2011 г. «Изучение эффектов генов модификаторов иммунного ответа на различных моделях воспаления в детском возрасте»).

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

Е.В. Лошкова – разработка концепции и дизайна, обсуждение рукописи и проверка содержания, окончательное утверждение рукописи для публикации, 30 %.

Ю.Б. Пономаренко – сбор и обработка материала, техническое сопровождение и статистическая обработка, структурирование материала и написание статьи, анализ и интерпретация данных, 30 %.

Е.И. Кондратьева – разработка концепции и дизайна, обсуждение рукописи и проверка содержания, окончательное утверждение рукописи для публикации, 15 %.

Е.И. Клещенко – обсуждение рукописи, 15 %.

В.В. Лебедев – обсуждение рукописи, 10 %.

About the authors

E. V. Loshkova

Scientific Research Clinical Institute of Childhood of the Ministry of Health of the Moscow Region

Author for correspondence.
Email: loshkova@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-3043-8674

Candidate of Medical Sciences, senior researcher of Department of Congenital and Metabolic Diseases

Russian Federation, Moscow

Yu. B. Ponomarenko

Children's Regional Clinical Hospital

Email: loshkova@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-9326-4085

pediatrician

Russian Federation, Krasnodar

E. I. Kondratieva

Scientific Research Clinical Institute of Childhood of the Ministry of Health of the Moscow Region

Email: loshkova@rambler.ru

MD, PhD, Professor, Head of the Scientific and Clinical Department of Cystic Fibrosis

Russian Federation, Moscow

V. V. Lebedev

Children's Regional Clinical Hospital

Email: loshkova@rambler.ru

Head of Unit of Oncology and Hematology with Chemotherapy

Russian Federation, Krasnodar

E. I. Kleschenko

Children's Regional Clinical Hospital; Kuban State Medical University

Email: loshkova@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0322-4715

Chief Physician, Head of Department of Pediatrics with Course of Neonatology

Russian Federation, Krasnodar; Krasnodar

References

Supplementary files