Сепсис, ацетилхолин, провоспалительные цитокины acetylcholine reduces


с. 1


Ацетилхолин Снижает летальность от сепсиса и продукцию провоспалительных цитокинов

П.Ф. Забродский

Саратовский военный институт биологической и химической безопасности

В экспериментах на неинбредных мышах установлено, что ацетилхолин хлорид в дозе 20 мг/кг при подкожном введении через 6 ч существенно снижает летальность мышей от сепсиса, вызванного внутриперитонеальным введением 2·109 микробных тел E. coli, и содержание в крови провоспалительных цитокинов ФНОα, ИЛ-1β и ИЛ-6.



Ключевые слова: сепсис, ацетилхолин, провоспалительные цитокины
ACETYLCHOLINE REDUCES A LETHALITY FROM SEPSIS AND PRODUCTION PROINFLAMMATORY CYTOKINS

P. F. Zabrodskii

Saratov Military Institute of Biological and Chemical Safety, Saratov, 410037, Russia


It was established in experiments on noninbred mice, that administration acetylcholine chloride in single dose of 20 мг/kg at hypodermic introduction in 6 h essentially reduces a lethality of mice from a sepsis caused intraperitoneale introduction of diurnal culture of E. coli (2·109) and also concentration in a blood of proinflammatory cytokins TNFα, IL-1β and IL-6.

Keywords: sepsis, acetylcholine, proinflammatory cytokins
В настоящее время смертность от сепсиса составляет 1/3 от всех смертельных исходов, связанных с болезнями и их осложнениями [5]. Известно, что холинергическая стимуляция существенно снижает летальность белых мышей от сепсиса, вызванного моделированием экспериментальной инфекции [1]. Высказано предположение о возможности использования холиномиметиков (в том числе, ацетилхолина - АХ) для экстренной активации антимикробной резистентности организма при различных инфекционных процессах [2]. В последние годы было опубликовано несколько тысяч работ, в которых рассматривались проблемы терапии септических состояний (различных инфекционных процессов) активацией холинергической системы, в частности, α7н-холинорецептора АХ (α7nAChR) [6,7,10,11], а также роли цитокинов (в основном, фактора некроза опухоли-α – ФНОα, ИЛ-1β, ИЛ-6 и ИЛ-10) в патогенезе сепсиса и регуляции холинергической системой их продукции моноцитами, макрофагами, нейтрофилами и лимфоидными дендритными клетками [7,8,13,14].

_________________________________

Адрес для корреспонденции: pfzabrodsky@gmail.com Забродский П.Ф.

Сформулированный в последнее время феномен «холинергического противовоспалительного механизма» [8,10,12] в ранней фазе сепсиса [7] подтверждает результаты более ранних исследований [1,2] и свидетельствует о тесной связи нервной и иммунной систем [3,4,5]. В настоящее время существует необходимость в исследовании действия АХ и его агонистов, на летальность при сепсисе, вызванном различными инфекционными состояниями, и содержание провоспалительных цитокинов в крови, определяющих течение и исход сепсиса [10,11,12].

Целью исследования являлась оценка влияния АХ на летальность от сепсиса мышей, вызванного экспериментальным перитонитом, а также на изменение, связанное с септическим состоянием, содержания в крови провоспалительных цитокинов ФНОα, ИЛ-1β и ИЛ-6.
Методика исследования
Опыты проводили на неинбредных белых мышах обоего пола массой 18-22 г. АХ хлорид вводили подкожно (общепринятый способ применения АХ [3]) однократно в дозе 20 мг/кг, вызывающей выраженную холинергическую стимуляцию [2,3] и увеличение выживаемости животных при экспериментальной инфекции [2]. Экспериментальные животные были разделены на 3 группы. Первую группу мышей составляли интактные животные, которым внутрибрюшинно и подкожно вводили соответственно 2 и 0,5 мл изотонического раствора хлорида натрия. Вторая группа мышей получала внутрибрюшинно 2 мл изотонического раствора хлорида натрия, содержащей взвесь 2·109 суточной культуры микробных тел E. coli, а также подкожно 0,5 мл изотонического раствора хлорида натрия. Первой и второй группам животных подкожное введение 0,5 мл изотонического раствора хлорида натрия проводили за 6 ч до внутриперитонеального введения соответственно 2 мл изотонического раствора хлорида натрия и 2 мл взвеси 2·109 суточной культуры микробных тел E. coli (моделирование сепсиса). У третьей группы мышей через 6 ч после введения АХ в период полного отсутствия клинических признаков холинергической стимуляции [3] вызывали сепсис внутриперитонеальным введением 2·109 суточной культуры микробных тел E. coli. Способ введения микробных тел и их доза обоснованы исследованиями, проведенными нами [1,2,3] и другими авторами [13]. Проводили регистрацию летальности мышей во второй и третьей группах через 10 и 25 ч после моделирования септического процесса. Сроки регистрации летальности обусловлены тем, что через 10 ч погибала значительная часть животных, а через 25 ч гибель животных от сепсиса достигала максимума и практически заканчивалась [1,3]. Концентрацию цитокинов ФНОα, ИЛ-1β и ИЛ-6 исследовали в плазме крови первой группы животных и у выживших мышей второй и третьей группы через 10 и 25 ч после внутриперитонеального введения E.coli методом ферментного иммуносорбентного анализа (ELISA), используя наборы (ELISA Kits) фирмы BioSource Int. Кровь для исследований забирали из хвостовой вены. Полученные данные обрабатывали статистически с использованием t-критерия достоверности Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

При исследовании летальности белых мышей после моделирования сепсиса с применением и без применения АХ установлено (табл. 1), что через 10 ч после внутриперитонеального введения E. coli АХ приводил к снижению исследованного показателя на 36 % (p<0,05), а через 25 ч – на 24 % (p<0,05).


Таблица 1. Влияние ацетилхолина на летальность мышей после моделирования сепсиса, % (М+m, n = 25)

Серии опытов



Срок исследования летальности после введения E. coli, ч

10

25

Контроль (сепсис)

56,0±9,9

84,0±7,3

АХ +сепсис

20,0±8,0*

60,0±9,8*

Примечание: * -p<0,05 по сравнению с контролем.
Следует отметить более выраженное снижение гибели животных от сепсиса под влиянием АХ в интервале до 10 ч, чем через 25 ч.

При изучении концентрации цитокинов в плазме крови мышей (табл. 2) установлено увеличение содержания ФНОα, ИЛ1β и ИЛ-6 через 10 ч при сепсисе по сравнению с контролем соответственно в 4,9; 13,8 и 19,3 раза (p<0,05).



Таблица 2. Влияние ацетилхолина на изменение концентрации провоспалительных цитокинов в плазме крови мышей при сепсисе, пг/мл (М+m)





Серии опытов

ФНОα

ИЛ1β

ИЛ-6




10

25

10

25

10

25

Контроль

34±5

(6)


37±4 (6)

25±3

(6)


20±3

(6)


30±4

(6)


35±4

(6)


Сепсис

167±18*

(6)


65±21˚

(4)


346±38*˚

(6)


135±45*˚

(4)


578±60*˚

(6)


375±73*˚

(4)


АХ+сепсис

73±8**

(6)


48±5˚

(6)


138±15**˚

(6)


44±6**˚

(6)


221±22**˚

(6)


133±16**˚

(6)


Примечание: 10 и 25 – срок после моделирования сепсиса, ч; в скобках – число животных в опыте; * -p<0,05 по сравнению с контролем; ** -p<0,05 по сравнению с контролем и показателем при сепсисе; ˚ -p<0,05 по сравнению с показателем через 10 ч.

.
Применение АХ приводило к существенному снижению содержания провоспалительных цитокинов в плазме крови животных: уровни в крови ФНОα, ИЛ1β и ИЛ-6 через 10 ч уменьшалась соответственно в 2,3; 2,5 и 2,6 раза (p<0,05) по сравнению с концентрацией цитокинов при сепсисе без использования АХ. При этом их значения достоверно (p<0,05) превышали контрольные показатели. Через 25 ч содержание в крови цитокинов ФНОα, ИЛ1β и ИЛ-6 существенно снижалось (p<0,05) по сравнению с концентрацией, зарегистрированной через 10 ч. Содержание цитокинов в крови через 25 ч оставалось выше контрольных значений (p<0,05), за исключением уровня ФНОα, который был увеличен незначимо (p>0,05) в 1,3 раза.

Следует отметить, что уменьшение летальности мышей от сепсиса при назначении АХ сопровождалось снижением концентрации в крови ФНОα, ИЛ1β и ИЛ-6. Кроме того, редукция летальности мышей от экспериментальной инфекции под влиянием АХ, наиболее выраженная в интервале до 10 ч, чем через 25 ч, как это уже указывалось (см. табл. 1), сопровождалась большей супрессией АХ продукции ФНОα через 10 ч, чем через 25 ч после моделирования сепсиса. Так, ФНОα через 10 ч при использовании АХ снижался в 2,29 раза, а через 25 ч - в 1,35 раза.

Данные литературы позволяют полагать, что АХ, воздействуя на α7nAChR моноцитов, макрофагов и нейтрофилов [7,10] (возможно, и естественных клеток-киллеров [2], реализует «холинергический противовоспалительный механизм» [1,2,12], снижая в крови и органах моноцитарно-макрофагальной системы, включая селезенку, печень и желудочно-кишечный тракт, содержание провоспалительных цитокинов ФНОα, ИЛ1β и ИЛ-6, вызывающих различные патологические реакции, приводящие к летальному исходу при сепсисе (и других инфекционных патологических состояниях) [10,11].

Уменьшение в крови ФНОα, ИЛ-1β и ИЛ-6 характеризует редукцию их синтеза макрофагами, моноцитами, естественными клетками-киллерами (ФНОα) и лимфоидными дендритными клетками вследствие воздействия АХ на их холинергические рецепторы. Продукция ИЛ-6 Th2-лимфоцитами (и клетками Th0-типа) на чужеродные белковые антигены, вероятно, начинается в период формирования иммунного ответа только через 5-7 сут после попадания в организм антигена (в наших опытах - E. coli) [4].

Установленное нами в предыдущих экспериментах [1,2,3] «парадоксальное» снижение летальности животных через 1-2 сут после острой интоксикации высокотоксичными холиномиметиками – фосфорорганическими веществами (зарином, VX, инсектицидами), обратимыми и необратимыми ингибиторами холинэстеразы, применяемыми в медицине – обусловлено не только воздействием АХ [1,2] (в частности, на α7nAChR макрофагов и моноцитов [10]), но и активацией гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы с последующим увеличением в крови кортикостероидов [3].



Таким образом, ацетилхолин (20 мг/кг) при его введении за 6 ч до моделирования сепсиса (экспериментального инфекционного процесса) вызывает существенное снижение летальности животных от него, а также редукцию концентрации в крови провоспалительных цитокинов ФНОα, ИЛ-1β и ИЛ-6.
ЛИТЕРАТУРА

  1. Забродский П.Ф. Влияние армина на факторы неспецифической резистентности организма и первичный гуморальный ответ //Фармакол. и токсикол. – 1987.- Т 49.-№2.-С. 57-60.

  2. Забродский П.Ф. Изменение антиинфекционной неспецифической резистентности организма под влиянием холинергической стимуляции // Бюл. эксперим. биол. и мед. - 1995. - Т. 119, № 8. - С. 164 - 167.

  3. Забродский П.Ф., Мандыч В.Г. Иммунотоксикология ксенобиотиков: Монография. – СВИБХБ, 2007. – 420 с.

  4. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. Пер. с англ. - М.: Мир, 2000. – 582 с.

  5. Anderson J. // J.Intern. Med.- 2005.- Vol. 257, №2.-P. 122-125.

  6. Giebeleh I.A., Leendertse M., Florquin S., van der Poll T. // Eur. Respir. J. - 2009.- Vol. 33, №2.-P. 375-381.

  7. Hauber H.P., Zabel P. // Internist. (Berl.). // J. Immunol. - 2009.- Vol. 50, №7.-P. 779-780, 782-784, 786-786.

  8. Kessler W., Traeqer T., Westerholt A. et al. // Langenbecks Arch. Surg. - 2006.- Vol. 391, №2.- P. 83-87.

  9. Liu C., Shen F.M., Le Y.Y.// Crit. Care Ned. - 2009.- Vol. 37, №2.- P. 778-779.

  10. Oke S.L., Tracey K.J. // J. Leukoc. Biol. - 2008.- Vol. 83, №3.-P. 512-517.

  11. Pavlov V.A.// Int. J. Clin. Med. - 2008.- Vol. 1, №3.-P. 203-212.

  12. Rosas-Ballina M., Tracey K.J. // J.Intern. Med.-2009.- Vol. 265, №6.-P. 663-679.

  13. Song D.J., Huanq X.Y., Ren L.C. et al. // Zhonghua Shao Shang Za Zhi. - 2009.- Vol. 25, №1.- P. 36-41.

  14. Vos A.F. de, Pater J.M., Pangaart P.S. van den et al. // J. Immunol. - 2009.- Vol. 183, №1.- P. 533-542.



с. 1

скачать файл