Обоснование применения рекомбинантного интерлейкина-2 при травматической болезни в ветеринарии

Полный текст

Важность иммуномодулирующей терапии в ветеринарии при травматической болезни

Травматизм — н аиболее распространенная группа заболеваний из всех незаразных болезней животных, возникающих от погрешностей содержания, кормления, эксплуатации и транспортировки животных. На долю травматизма, который причиняет большой урон животноводству, приходится до 50 % общей заболеваемости незаразными болезнями. Как правило, травматизм — с овокупность сходных травм у определенного вида животных с общими условиями содержания, кормления и эксплуатации. Изменение активности функций иммунной системы наблюдаются уже в первые минуты после травмы, а выраженность этих изменений и их продолжительность непосредственно зависит от силы и длительности воздействия повреждающего фактора, а также от степени повреждения тканей.

В ветеринарной медицине на протяжении длительного времени отсутствовало четкое представление об алгоритмах воздействия на иммунную систему с целью устранения дисбаланса цитокинов, восстановления количества и метаболического статуса клеток-продуцентов цитокинов, нормализации гомеостатического регулирования при лечении травм, репарации косной ткани, устранения иммунных нарушений. Количество публикаций об использовании препаратов, нормализующих иммунный ответ при различных патологических состояниях у животных, ограничен несколькими десятками статей 2017—2022 гг. в научных базах PubMed, MedLine, BIOSIS, CANCERLIT, CINAHL, CISCOM, EMBASE, International Pharmaceutical Abstracts, NAPRALERT. Поиск проводился по 10 ключевым словам и сочетаниям: дефицит интерлейкина-2 у животных, ветеринария, животные, цитокины, интерлейкин-2, рекомбинантный интерлейкин-2 (рИЛ-2), травматическая болезнь. Для сложного запроса в системе PubMed вводили параметры трех операторов (AND, OR, NOT). Для уточнения и увеличения количества информации автором были подробно проанализированы индексируемые в системе MEDLINE публикации типов: Bibliography (библиография), Classical Article (классическая работа), Clinical Trial (клинические испытания — в ключает все типы и фазы клинических испытаний), Controlled Clinical Trial (контролируемые клинические испытания), Guideline (руководство), Practice Guideline (клинические руководство), Review (обзор), Review of Reported Cases (описание случаев заболеваний), Review Literature (обзор литературы), Multicenter Study (многоцентровое исследование), Meta Аnalysis (метаанализ), Letter (Письма), Comment (комментарии).

На сегодняшний день знание иммунопатологических процессов в ветеринарии и умение влиять на механизмы и поляризацию иммунного ответа особенно востребованы в связи с формированием антибиотикорезистентности, ростом агрессивности патогенов, действием на организм животных факторов внешней среды, наличием нутриентных дефицитов, в т. ч. коферментов иммунных реакций. Вышеперечисленные обстоятельства обосновывают необходимость расширения возможностей для использования средств и методов, регулирующих работу иммунной системы животных, проведения исследований и на их основе формирования методических комплексов и лечебных алгоритмов. Цель исследования —  проанализировать научные данные по особенностям иммунного статуса у животных с травматической болезнью и обосновать применение рИЛ-2 при травматической болезни в ветеринарии.

На сегодняшний день иммунологи и специалисты в области ветеринарной медицины уделяют пристальное внимание изучению состояния клеточных и гуморальных факторов врожденного и адаптивного иммунитета при различных патологических состояниях у животных, в частности, при травматической болезни, значение и роль которой в общей структуре патологических состояний у животных не имеет тенденции к снижению в XXI в. [1].

Известно, что травма любого генеза сопровождается дисбалансом Th1/Th2 цитокинов, нарушением синтеза эйкозаноидов, альфа и бета дефензинов нейтрофильными гранулоцитами, количества и функционально-метаболического статуса клеток адаптивного иммунитета [2]. Более того, при исследовании остео- и иммуногенетических механизмов выявлена положительная корреляционная связь (R=1,45) и, соответственно, влияние врожденной и адаптивной системы клеточного и гуморального иммунитета на репаративные процессы в мягких и костных тканях, а также на весь характер течения периода репарации [3]. В формировании воспаления при травматической болезни особая роль отводится дисбалансу оппозитных групп цитокинов: интерлейкин ИЛ-2, ИЛ-8, фактора некроза опухоли альфа ФНО-α, ИЛ-10. При травматической болезни дисбаланс системы цитокинов часто коррелирует с оксидативным стрессом и дезактивацией системы антиоксидантной защиты, что позволяет рассматривать эти процессы как компоненты единого механизма повреждения [4]. В условиях острой воспалительной реакции, вызванной повреждением тканевых структур, активные формы кислорода, вырабатываемые фагоцитами в процессе своего кислород-зависимого метаболизма, высвобождаются, формируя патологические изменения, итогом которых может быть оксидативный стресс, приводящий к структурной дезорганизации мембран клеток, усилению процессов пероксидации фосфолипидов клеточных мембран, гибели лимфоцитов путем апоптоза и формировании лимфопении [5]. Имеющиеся на сегодняшний день знания в области иммунологии травмы в ветеринарии и непосредственно по проблеме иммунокоррекции на этапе посттравматического восстановления у животных хоть и являются противоречивыми, но имеют доказательную базу, свидетельствующую в пользу применения иммуномодулирующих эффектов рекомбинантных цитокинов, в частности рИЛ-2 для оптимизации репаративного остеогенеза.

Роль интерлейкина-2 в модуляции иммунных реакций  при травматический болезни

Интерлейкин-2 принимает участие в активации и пролиферации иммунокомпетентных клеток: NK-клеток, моноцитов, дендритных клеток I типа [6]. Участвуя в активации субпопуляции клеток с фенотипом CD 3⁺СD 8⁺, он способствует выработке перфоринов, которые, полимеризуясь, формируют каналы в мембране клетки-мишени, через эти каналы в клетку-мишень входят ионы натрия, за ними вода, что приводит к гибели клетки в результате осмотического шока и предупреждает бактериальные осложнения при травматической болезни. Интерлейкин-2 регулирует выработку клетками с фенотипом CD 3⁺СD 8⁺ (Т-цитотоксическими лимфоцитами) специальных пептидов-гранзимов, которые входят в клетку-мишень через отверстие, подготовленное перфоринами, и активируют каспазы —  посредники апоптотического процесса, запускающие программируемую клеточную гибель. Влияние интерлейкина-2 на лиганд Fas-зависимого апоптоза-FasL приводит к активации Fas-зависимого каспазного механизма, предотвращающего бактериальные осложнения травматической болезни. Показана роль интерлейкина-2 в усилении активности и интенсивности фагоцитов, активации их поглотительных и переваривающих возможностей в отношении патогенов [5] (рис. 1, 2).

Рис. 1. Поглотительная активность нейтрофильных гранулоцитов при совместном культивировании с интерлейкином-2 in vitro, статистическая значимость отличий от показателей в 0-й день исследования (критерий Уилкоксона). По материалам [5]

Fig. 1. Absorption activity of neutrophilic granulocytes during co-cultivation with interleukin-2 in vitro, statistical significance of differences from the indicators on the 0th day of the study (Wilcoxon test). According to [5]

Рис. 2. Переваривающая способность нейтрофильных гранулоцитов при совместном культивировании с интерлейкином-2 in vitro, статистическая значимость отличий от показателей в 0-й день исследования (критерий Уилкоксона). По материалам [5]

Fig. 2. Digestive capacity of neutrophilic granulocytes during co-cultivation with interleukin-2 in vitro, statistical significance of differences from the indicators on the 0th day of the study (Wilcoxon test). According to [5]

Показано, что интерлейкин-2 участвует в процессах преодоления оксидативного стресса, который является следствием дисбаланса проксидантных систем и активности ферментов антиоксидантной защиты. Нейтрофильные гранулоциты, подвергнутые in vitro окислительному стрессу, вызывают гипореактивность Т-лимфоцитов, при этом активные формы кислорода и метаболиты азота, действуя непосредственно на TCR рецепторы Т-лимфоцитов, вызывают гибель клеток посредством Fas-зависимого апоптоза. Совместное культивирование нейтрофильных гранулоцитов, выделенных из периферической крови, подвергшихся окислительному стрессу, и интерлейкина-2 не только не приводит к гибели Т-лимфоцитов, а вызывает состояние гипореактивности у 23 % клеток, по данным цитофлюорометрического анализа [4].

Возможности рекомбинантного интерлейкина-2 (Ронколейкина®) в репарации костной ткани и терапии бактериальных осложнений

Активная субстанция рИЛ-2 (Ронколейкин®) —  рекомбинантный дрожжевой полипептид, состоящим из 133 аминокислот с молекулярной массой около 15,3 кДа. Ронколейкин® применяют в комплексной терапии сельскохозяйственных, домашних, диких и экзотических животных. Лицензия № 12517-ЛС-П выдана Министерством промышленности и торговли РФ 10 июля 2013 г., срок действия лицензии —  бессрочно.

Препарат активирует процессы репарации и регенерации тканей [6]. Выявление возможностей данного препарата особенно важно при тяжелой патологии костной ткани, когда применение традиционных иммуномодуляторов, например, препаратов, индуцирующих фагоцитарные реакции, активаторов функционально-метаболического статуса фагоцитов или индукторов эндогенного синтеза цитокинов становится невозможным из-за истощения компенсаторных возможностей иммунной системы и снижения адаптационного потенциала иммунных клеток. В пользу выбора рекомбинантного интерлейкина-2 как препарата для комплексной терапии травматической болезни свидетельствует то, что его применение эффективно и безопасно по сравнению с неспецифическими иммуномодуляторами, применяемыми в ветеринарии [9—12]. Это объясняется выраженной селективностью действия, обусловленной наличием специфических рецепторов на клетках-мишенях для этого цитокина [7].

Для предупреждения бактериальных осложнений рИЛ-2 применяют в комплексной терапии инфекционно-деструктивных процессов в костной ткани: 2…3 инъекции из расчета 10 000 МЕ/кг с интервалом 24…48 ч. При тяжелом состоянии животного курс можно повторить через 30 дней.

По данным В.А. Косинец (Витебский государственный медицинский университет), применение рИЛ-2 в послеоперационном периоде способствовало снижению воспалительной реакции, о чем свидетельствовало смещение маргинального пула нейтрофильных гранулоцитов в сторону клеток лимфоцитарного ряда [8]. А.С. Джабраиловой с соавторами выполнены исследования in vivo и морфофункционального состояния организма у экспериментальных животных с переломами трубчатых костей, предложен системный научно обоснованный подход к вопросам эффективной организации репаративного остеогенеза на основе анализа структуры и функциональных механизмов иммуноморфологической обеспеченности, регулирования и контроля процессов репарации [9].

В исследовании А.С. Джабраиловой показано, что вводимый в организм животного рИЛ-2 восполняет дефицит эндогенного одноименного цитокина и может способствовать:

• процессам распознавания антигена комплексами MHC I и MHC II, что усиливает пролиферацию и дифференцировку Тh(0) в направлении Тh(1); восстанавливает баланс оппозитных (провоспалительных/противовоспалительных) групп цитокинов.
• повышению цитолитической активности NK клеток, моноцитов, продукции антител, что наряду с обеспечением стабильной жесткой фиксации на протяжении всего периода лечения позволяет сократить сроки консолидации отломков в среднем на 7…10 сут. [9].

По результатам анализа качественных и количественных различий в цитограммах животных, проведенных М.А. Куцоля, была установлена высокая активность нейтрофильных гранулоцитов и макрофагов у травмированных крыс, получавших иммунотерапию. Сопоставление результатов исследований, проведенных различными авторами в 2000—2020-х гг., позволяет утверждать, что аппликация на рану, подкожная инъекция или введение рИЛ-2, или сочетание всех трех способов введения при лечении животного с травматической болезнью приводит к сходным позитивным цитологическим изменениям (табл. 1).

Таблица 1. Влияние рИЛ-2 на заживление раны in vivo, по данным [10]

Примечание. *Различия по отношению к данным серии № 1 достоверны при р ≤ 0,001 (использован критерий Стьюдента).

Table 1. Effect of rIL-2 on wound healing in vivo, according to [10]

Note: *Differences in relation to the data of series No. 1 are significant at p ≤ 0.001 (Student’s t-test was used).

Опыты, проведенные на модели заживления полнослойного дефекта кожи у крыс, показали, что рИЛ-2 влияет на онтогенез фибробластов: увеличивается скорость их дифференцировки, в результате чего в грануляционной ткани преобладают их зрелые формы, активно синтезирующие коллаген.

В результате проведенного исследования показано, что патогенетическая терапия с применением рИЛ-2 характеризуется противовоспалительным и противоотечным эффектом, стимулирует пролиферацию клеток и способствует коллагенообразованию. В итоге это приводит к активации репаративных процессов и сокращению сроков заживления раны, в среднем, на 3—4 сут. И.Ю. Гессе проведено исследование морфофункционального состояния организма у животных с травмами конечностей in vivo и клинико-рентгенологический мониторинг спонтанно травмированных собак с переломами с патогенетической терапии рИЛ-2 (табл. 2).

Таблица 2. Влияние рИЛ-2 на репаративный остеогенез. По данным [11]

Table 2. Effect of rIL-2 on reparative osteogenesis. According to [11]

И.Ю. Гессе доказано повышение функциональной активности эритроцитов и появление их новых пулов в первые десять суток в послеоперационный период при комплексной терапии с использованием рИЛ-2, что подтверждает эритропоэтическую активность рекомбинантного интерлейкина-2 [12]. Важность применения лабораторных методов исследования, использования препаратов, влияющих на факторы иммунной системы у животных, подтверждены рядом российских и зарубежных авторов [13—15].

Заключение

Анализ литературных данных подтверждает необходимость оценки состояния клеточного и гуморального иммунитета животных с травмами различной степени тяжести. Приведенные авторами данные свидетельствуют о клинических, биохимических, иммунологических изменениях у травмированных животных. На основании экспериментального моделирования, комплекса клинических, биохимических и иммунологических исследований, проведенных исследователями на протяжении последних десятилетий, авторы научно обосновали положения о возможности стимуляции репаративного остеогенеза при переломах посредством применения в комплексной терапии цитокинов с регуляторным направлением действия и использованием патогенетической терапии рекомбинантного интерлейкина-2.

Применение рИЛ-2 способствует уменьшению выраженности воспалительной реакции, ускорению очищения ран, их грануляции и эпителизации. На фоне перечисленных изменений происходит уменьшение отека и купирование сосудистых нарушений. За счет активации цитокиновой регуляции, девиации направлении иммунных реакций, активации TLR на поверхности иммунных клеток реализуется пролиферативный и регенерирующий эффекты рИЛ-2, что делает его препаратом выбора в комплексной терапии травматической болезни и профилактики бактериальных осложнений у животных.

Об авторах

Оксана Анатольевна Гизингер

Автор, ответственный за переписку.
Email: OGizinger@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9302-0155

доктор биологических наук, профессор кафедры микробиологии и вирусологии Медицинского института

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. Рис. 1. Поглотительная активность нейтрофильных гранулоцитов при совместном культивировании с интерлейкином-2 in vitro, статистическая значимость отличий от показателей в 0-й день исследования (критерий Уилкоксона). По материалам [5]

Скачать (56KB)

Метаданные

2. Рис. 2. Переваривающая способность нейтрофильных гранулоцитов при совместном культивировании с интерлейкином-2 in vitro, статистическая значимость отличий от показателей в 0-й день исследования (критерий Уилкоксона). По материалам [5]

Скачать (56KB)

Метаданные