Role of vitamin D metabolic disturbances in the pathogenesis of hemorrhagic fever with renal syndrome


Khasanova A.N., Muzychenko A.V., Khasanova G.M., Tutelyan A.V., Valishin D.A.

1Bashkir State Medical University, Ufa; 2Central Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare, Moscow
Objective. To study the blood levels of 25(OH) vitamin D (calcidiol (CD)) and 1,25(OH)2 vitamin D (calcitriol (CT)) in patients with hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) in relation to disease severity and duration and to clarify the role of vitamin D metabolic disturbances in the pathogenesis of HFRS.
Subjects and methods. A total of 114 patients aged 18–55 years (mean age 37.4 ± 2.6 years) with HFRS, including 53 patients with its moderate form and 61 patients with its severe form, were followed up. High performance liquid chromatography was used to determine serum CD and CT levels. Enzyme immunoassay employing Vektor–Best reagents (Novosibirsk) was applied to measure the levels of cytokines (INF-γ, TNF-α, and IL-2).
Results. In moderate and severe HFRS, the oliguric period was marked by the lowest serum CD and CT concentrations, during which the severer was the disease, the more marked was deficiency of active vitamin D metabolites. Examination of cytokine levels in these patients revealed drastically increased TNF-α, monotonically decreased INF-γ, and reduced IL-2 in the febrile and oliguric periods. There was a significant direct correlation between the concentrations of CT and IL-2 and between those of CT and INF-γ and a significant inverse correlation between the levels of CT and TNF-α.
Conclusion. Deficiency in active vitamin D metabolites may be one of the mechanisms of hypocalcemia in the presence of hypocalciuria at the height of HFRS. The correlations between the concentration of CT and the levels of INF-γ, IL-2, and TNF-α are suggestive of the possible role of deficiency of an active vitamin D metabolite in the development of immune disorders in the presence of HFRS

Геморрагическая лихорадка с почечным синдромом (ГЛПС) является ведущей природно-очаговой инфекцией в Российской Федерации и занимает первое место в краевой патологии в Республике Башкортостан. Широкое распространение, высокие показатели заболеваемости, сопровождающейся длительным периодом временной нетрудоспособности, отсутствие эффективных и доступных специфических средств лечения и профилактики обусловливают высокую социальную и медицинскую значимость ГЛПС для Республики Башкортостан. Среди нарушений метаболизма, возникающих при ГЛПС, значительное место занимают нарушения баланса витаминов, макро- и микроэлементов [1–3]. По данным литературы, при ГЛПС значительно нарушается уровень кальция в крови. Однако объяснить гипокальциемию в олигурический период ГЛПС повышенным выделением кальция с мочой невозможно, так как в этот период отмечается также и гипокальциурия [4]. Исследований уровня витамина D как одного из регуляторов фосфорно-кальциевого обмена при ГЛПС ранее не проводилось. В то же время именно в почках образуется активный метаболит витамина D – кальцитриол (КТ), который не только регулирует уровень кальция в крови, но и обладает иммуно­тропным действием, а при ГЛПС одним из основных звеньев патогенеза является нарушение иммунологического статуса.

Целью настоящей работы явилось изучение уровней 25(ОН) витамина D (кальцидиола – КД) и 1,25(ОН)2 витамина D (КТ) в зависимости от формы и периода заболевания и выяснение роли нарушений витаминного статуса КД и КТ в патогенезе ГЛПС.

Материалы и методы

Исследование проводили на базе МУ «Городская клиническая больница № 13» и МУ «Инфекционная клиническая больница № 4» г. Уфы. Под наблюдением находились 114 больных с серологически подтвержденным диагнозом ГЛПС. Среди них было 94 (82,4%) мужчины и 20 (17,5%) женщин. При определении степени тяжести заболевания использовали классификацию Б.З. Сиротина [5]. Среднетяжелая форма заболевания была у 53 больных, тяжёлая – у 61. В контрольную группу были включены 44 практически здоровых лица соответствующего возраста (в основном врачи, преподаватели школ и вузов). Возраст обследованных составил 18–55 лет (средний возраст 37,4 ± 2,6 года). Из исследования были исключены лица, которые до заболевания ГЛПС имели болезни почек, печени, сердечно-сосудистой и нервной систем, а также эндокринологические заболевания.

Кровь для исследования в объеме 9 мл брали из локтевой вены, утром натощак. Определение уровней КД и КТ в сыворотке крови проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в лаборатории «Гемотест» (Уфа) и в испытательной лаборатории АНО «Центр биотической медицины» (Москва).

Определение уровня цитокинов [фактора некроза опухоли альфа (TNF-α), интерферона-γ (INF-γ), интерлейкинов-2, -4, -10 (IL-2, IL-4, IL-10)] проводили в Центральной научно-исследовательской лаборатории ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России. Для определения концентрации цитокинов использовали наборы реагентов ЗАО «Вектор-Бест» (Новосибирск). Уровни цитокинов определяли иммуноферментным методом, в соответствии с инструкцией производителя. Метод определения основан на «сэндвич»-варианте твердофазного иммуноферментного анализа с применением моно- и поликлональных антител.

Математическую обработку результатов исследования проводили с использованием стандартного статистического пакета программ Statistica 7.0 for Windows. Среднее значение (М) и ошибку среднего значения (m) вычисляли в Microsoft Excel.

Результаты и обсуждение

Исследование уровней витаминов в сыворотке крови проводили в зависимости от степени тяжести болезни, периода заболевания и выраженности основных клинических синдромов. Полученные результаты представлены в табл. 1.

Hаши исследования показали, что в олигурический период концентрация КТ в сыворотке крови значительно снижается, а у больных с тяжелой формы ГЛПС отмечается выраженный дефицит КТ. Кроме того, в данный период уровень КТ у них достоверно ниже, чем при заболевании средней тяжести. Содержание КД в сыворотке крови больных ГЛПС ниже нормальных показателей выявлено только в олигурический период при тяжелой форме заболевания, соответственно оно достоверно ниже, чем при среднетяжелом течении. В период ранней реконвалесценции уровень КД находится в пределах нормы, а уровень КТ только имеет тенденцию к нормализации.

Витамин D пищи всасывается в составе мицелл, в крови он транспортируется в связи со специфическим транспортным глобулином, в гепатоцитах гидроксилируется в 25-гидроксихолекальциферол (КД). Это главная резервная в печени и транспортная в крови форма витамина D. Часть КД участвует в энтеро-печеночной циркуляции (как желчные кислоты). При ее нарушении может возникать дефицит витамина D. В почках, плаценте и костях КД гидроксилируется в положении 1 с образованием 1,25-дигидроксихолекальциферола (КТ). Его продукция регулируется собственной концентрацией, паратгормоном и сывороточными фосфатами.

КТ – единственный регулятор перемещения кальция через мембрану энтероцитов против градиента концентрации. Он стимулирует биосинтез в энтероцитах кальций-связывающего белка, что обеспечивает всасывание кальция и фосфатов в тонком кишечнике. КТ усиливает реабсорбцию кальция и фосфатов в почечных канальцах, что способствует поддержанию нормального их соотношения в плазме и внеклеточных жидкостях. Таким образом, выявленное нами снижение уровня КТ соответственно тяжести ГЛПС является одним из патогенетических механизмов развития гипокальциемии в олигурическом периоде ГЛПС.

В последние годы выявлено активное участие витамина D в регуляции иммуногенеза и клеточной пролиферации. Моноциты и лимфоциты экспрессируют рецепторный белок к КТ с такой же аминокислотной последовательностью, как и у кишечного рецепторного белка к КТ. КТ напрямую влияет на СD4+-лимфоциты, усиливая пролиферацию Тh2-клеток [6].

Исследование уровней цитокинов в сыворотке крови проводили в зависимости от степени тяжести, периода заболевания и выраженности основных клинических синдромов. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Анализ уровня TNF-α в лихорадочный период ГЛПС выявил его повышение при среднетяжелой форме в 13,1 раза, при тяжелой – в 18,6 раз по сравнению с показателями контрольной группы. В олигурическом периоде отмечено нарастание уровня TNF-α как при среднетяжёлой, так и при тяжелой форме заболевания. В периоде полиурии содержание TNF-α уменьшалось, оставаясь значительно выше, чем в контрольной группе, как при среднетяжелой, так и при тяжелой форме.

Анализ содержания INF-γ выявил совершенно другую динамику. В лихорадочном периоде при тяжелой форме ГЛПС уровень IFN-γ составил 6,94 ± 0,5 пг/мл, что ниже показателей контрольной группы (р < 0,01). В олигурическом периоде происходило его дальнейшее снижение как при среднетяжёлой, так и при тяжелой форме ГЛПС. В периоде полиурии продукция IFN-γ несколько повышалась при среднетяжёлой форме и практически не изменялась при тяжёлой форме заболевания. У реконвалесцентов с тяжёлой формой ГЛПС через месяц после выписки из стационара уровень IFN-γ был ниже, чем в контрольной группе (р < 0,05). Это указывает на сниженную активность Т-хелперов и NK-клеток, продуцирующих данный цитокин. В то же время низкие концентрации IFN-γ могут объясняться как его преимущественным содержанием в тканях, так и быстрым разрушением. Наиболее низкие уровни IFN-γ были выявлены при острой почечной недостаточности.

Уровень IL-2, важного медиатора иммунитета, особенно клеточного, в лихорадочном периоде при среднетяжёлой форме ГЛПС практически не отличался от показателя контрольной группы, а при тяжёлой форме снижался (р < 0,05). В олигурическом периоде выявлено снижение уровня IL-2 (р < 0,05). В полиурическом периоде концентрация IL-2 у больных ГЛПС оставалась ниже, чем в контрольной группе, несмотря на повышение его уровня как при среднетяжелой (5,51 ± 0,5 пг/ мл; р < 0,05), так и при тяжелой форме (4,14 ± 0,4 пг/мл; р < 0,05). К периоду реконвалесценции уровень IL-2 незначительно отличался от показателей контрольной группы при среднетяжелой форме ГЛПС, но у больных с тяжелой формой был снижен (р < 0,05). Основным биологическим эффектом IL-2 является стимуляция пролиферации Т- и NK-клеток. Следовательно, низкий уровень IL-2 является одним из факторов снижения количества СD3+- и СD16+-лимфоцитов в период разгара ГЛПС, что было выявлено ранее.

Наши исследования показали наличие достоверной прямой корреляционной связи между КТ и IL-2 (r = +0,61; p < 0,05), а также между КТ и INF-γ (r = +0,51; p < 0,05). Кроме того, выявлена достоверная обратная корреляционная связь между концентрацией КТ и уровнем TNF-α (r = -0,53; p < 0,05).

На активированных Т- и В-лимфоцитах, макрофагах и моноцитах экспрессируются специальные рецепторы к КТ, обеспечивающие дифференцировку моноцитов и прелимфоцитов до зрелых форм, способных продуцировать достаточное количество интерлейкинов, факторов роста и других Са-зависимых медиаторов иммуногенеза. Возможно, этим можно объяснить выявленную нами прямую достоверную прямую корреляционную связь между КТ и INF-γ, а также между КТ и IL-2.

Таким образом, при среднетяжелой и тяжелой формах ГЛПС в олигурическом периоде отмечается наименьшая концентрация КТ и КД в сыворотке крови, причем чем тяжелее заболевание, тем выраженнее дефицит активных метаболитов витамина D. Возможно, это является одним из механизмов, способствующих появлению гипокальциемии на фоне гипокальциурии в разгар ГЛПС.

Наличие корреляционных связей КТ с TNF-α, INF-γ и IL-2, указывает на возможную роль дефицита активного метаболита витамина D в развитии иммунологических нарушений при ГЛПС.


Literature



  1. Khasanova G.M., Tutelian A.V., Valishin D.A. [Circulating cytokines in patients with hemorrhagic fever with renal syndrome]. Infektsionnye bolezni 2011; 9(3): 31–34. (In Russ.).

  2. Khasanova G.M., Tutelian A.V., Valishin D.A. [Communication vitamin and microelement balance cytokine status in hemorrhagic fever with renal syndrome]. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal 2013; 7(4): 445–450. (In Russ.).

  3. Khasanova G.M. [Interconnection levels of circulating cytokines and microelements in patients with hemorrhagic fever with renal syndrome]. Saratovskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal 2011; 7(4): 863–865. (In Russ.).

  4. Zharskiy S.L. Sostoyanie obmena kal’tsiya i fosfora pri ostroy pochechnoy nedostatochnosti u bol’nykh gemorragicheskoy likhoradkoy s pochechnym sindromom [Condition of calcium and phosphorus in acute renal failure in patients with hemorrhagic fever with renal syndrome]. Саnd. Меd. Diss. Khabarovsk, 1991. (In Russ.).

  5. Sirotin B.Z. Gemorragicheskaya likhoradka s pochechnym sindromom [Hemorrhagic fever with renal syndrome]. Khabarovsk, 1994. 302 с. (In Russ.).

  6. Rusnak F.I. [Vitamin D and progression of kidney disease]. Vestnik nauchno-tekhnicheskogo razvitiya 2009; 11(27): 52–64. (In Russ.).


About the Autors


For сorrespondence:
Khasanova Aliya Nailevna, Fourth-year Student, Faculty of Therapeutics, Bashkir State Medical University, Ministry of Health of Russia
Address: 3, Lenin St., Ufa 450000
Telephone: +7(347) 250-18-83)
E-mail: Nail_ufa1964@mail.ru


Similar Articles


Бионика Медиа