Дмитрий Марфунин
"О язвенном колите"
Как известно, неспецифический язвенный колит (ulcerative colitis – UC) – это распространенное, хроническое, идиопатическое воспалительное заболевание слизистой оболочки толстой кишки, с непрерывным воспалением слизистой оболочки, почти всегда начинающимся с прямой кишки и распространяющимся в проксимальном направлении [7, 8, 18]. При UC обнаруживаются атрофия слизистой, дистрофические изменения колоноцитов [20] и специфические нарушения барьерной функции слизистой оболочки [8]. Отмечается изменение продукции слизи с более тонким, чем в норме, слоем слизи [17].
Отмечено, что наивные лимфоциты избирательно рекрутируются к кишечному капиллярному эндотелию при UC [6]. Количество недавно рекрутированных моноцитов и активированных макрофагов также увеличено в воспаленной кишке [16]. Инфильтрат в дополнение к Т-клеткам характеризован нейтрофилами [7]. Адаптивный иммунный ответ при UС был Th2 опосредованным состоянием и NK и Т-клеток [17]. Собственной пластинки мононуклеарные клетки (LPMC) от пациентов UС секретировали высокое количество Th2 цитокинов IL-13 и IL-5 [7, 16], а также IL-4, 6, 10 и ФНО-альфа [15]. IL-13 и IL-5 LPMC клетки носят специфические маркеры, указывающие на то, что они NK Т-клетки [16]. Отмечено, что в начале болезни увеличиваются Th1 (ФНО-альфа) и Th2 (IL-4) цитокины, позже увеличенные количества активированных NK Т-клеток секретируют IL-13 и IL-5, связанные с прогрессией болезни [7]. Отмечено также, что при UC IL-13 ухудшает функцию эпителиального барьера, нарушая эпителиальный апоптоз, плотность соединения и скорость реституции [16].
Как известно, ФНО-альфа ответственен в том числе и за активацию В-клеток [15]. Отмечено, что другими регулирующими клетками, участвующими в UC, являются регулирующие подтипы В-клеток – Вregs [16]. С UC больше связаны перинуклеарные анти-нейтрофильные цитоплазматические антитела (pANCA) как серологические маркеры [13].
При UC регистрируется повышение проницаемости кишечного барьера для макромолекул не только в период болезни, но и в ремиссии [2]. А также при UC отмечается повышение ангиогенеза [6].
Таким образом, можно думать о том, что при UC иммунная система воздействует на слизистую оболочку толстой кишки, приводя к атрофии эпителия, к ухудшению эпителиального барьера, к нарушению плотных соединений, к увеличению проницаемости. Но, с другой стороны, увеличивается кровоснабжение слизистой.
Известно, что в толстой кишке нормального человека у микрофлоры есть обширный и постоянный контакт со слизистой оболочки иммунной системой, не обязательно вызывая воспаление. Собственной пластинки дендритные клетки могут внедрять дендритные отростки между эпителиальными клетками, контактируя с внутриполостными антигенами. Отмечено, что введение организма комменсала в ЖКТ неинфицированных мышей сопровождается его беспрепятственным входом в пейеровы бляшки и брыжеечные лимфатические узлы. Реакции IgA, порожденные таким входом, могут ограничить дальнейший вход, но вряд ли устраняют полностью, поскольку было показано, что покрытые IgA организмы избирательно захватываются и транспортируются к собственной пластинке М клетками, лежащими над пейеровыми бляшками. Показано, что пробиотические бактерии вызывают расширение Тregs, когда введены в прямую кишку мышей, также доказывая, что внутриполостные организмы вступают в контакт со слизистой оболочки иммунной системой [18].
Таким образом, учитывая вышеизложенное, а также принимая во внимание подобную картину взаимодействия слизистой желудка иммунной системы с Helicobacter pylori (см. «О язвенной болезни»), можно предположить, что при определенных условиях иммунная система слизистой толстой кишки может влиять на микробиологический состав кишечного содержимого.
В дополнение к этому показано, что пациенты с UC проявляют увеличенное количество бета-дефензинов 2 и 3, катионных пептидов с антибактериальными свойствами, продуцируемых эпителиальными клетками толстой кишки. Отмечено, что дефектный эпителиальный барьер у пациентов UC позволял пролиферацию непатогенных организмов в близком сопоставлении с элементами иммунной системы слизистой оболочки [18]. Также отмечено, что у б-х UC уменьшено биологическое разнообразие кишечной флоры по сравнению с нормой на 30-50% из-за потери нормальных анаэробных бактерий, но, в свою очередь, найдены увеличенными по частоте Pectinatus, Sutterella, Fusobacterium, Verrucomicrobium, различные Clostridia [17]. Известно также, что Fusobacterium [11] и некоторые виды Clostridia (Cl. butiricum) [21] продуцируют масляную кислоту.
Как известно, в толстом кишечнике происходит микробный распад углеводов – анаэробный процесс, известный как брожение, которое выдает короткой цепи жирные кислоты (short chain fatty acids – SCFA) как его главные конечные продукты вместе с различными газами (водород, метан и углекислый газ) и энергией, которую бактерии требуют для роста и обслуживания клеточной функции [5]. У человека слизистая оболочка толстой кишки зависит от находящихся в просвете кишки SCFA, особенно от бутирата [4, 8]. SCFA, особенно бутират, быстро поглощается эпителием толстой кишки со скоростью 6,1 – 12,6 мкмоль/см2/час [4, 5]. Эпителий толстой кишки активно метаболизирует бутират [5], который является важным источником энергии для слизистой оболочки толстой кишки, конкурируя с доступными субстратами, такими как глюкоза и глютамин [4, 19]. Бутират окисляется больше в проксимальной, чем в дистальной кишке [19], поэтому наблюдается прогрессивное снижение концентраций SCFA в дистальном направлении [5]. До 90% бутирата метаболизируется в слизистой оболочке, остальное почти полностью очищается печенью [4, 5]. Молярные отношения бутирата между полостью кишки и портальной кровью падают от 21% до 8%. Объяснением этого падения относительного количества бутирата могло быть большее поглощение бутирата слизистой оболочкой толстой кишки. Печеночной вены концентрация составляет только 39% от концентрации портальной вены, а периферической венозной крови уровни снова ниже на 53% уровней печеночной вены. Средние концентрации масляной кислоты в просвете кишки (в ммоль/кг): слепая – 26,1, восходящая – 24,5, поперечная – 24,4, нисходящая – 14,7, сигмовидная/прямая – 17,9. Средние концентрации масляной кислоты в венозной крови (мкмоль/литр): портальная – 24,6, печеночная – 9,6, периферическая – 2,8 [5]. Общее движение из полости толстой кишки SCFA более быстрое, чем общий транспорт натрия. Слизистая оболочка кишки относительно непроницаема для ионизированной формы этих кислот. Поэтому внутриполостная гидратация CO2 позволяет протонированию кислоты и ее быстрому поглощению диффузией в неионизированной форме [4].
Таким образом, на основании вышеизложенного можно думать о том, что при UC иммунная система слизистой оболочки толстой кишки, имея контакт с микрофлорой просвета кишки, может воздействовать на нее, меняя пропорцию составляющих ее микроорганизмов с увеличением доли бактерий, продуцирующих масляную кислоту как важный источник энергии для колоноцитов.
Но при UC отмечается уменьшение поглощения масляной кислоты клетками слизистой оболочки толстой кишки по сравнению с нормой [4]. Также отмечено при UC значительное снижение скорости окисления масляной кислоты в биоптатах воспаленно измененной и интактной слизистой оболочки толстой кишки, характеризованное как метаболический блок окисления масляной кислоты [1]. Показано также, что у пациентов UC отмечается снижение концентрации фекального бутирата [1, 19]. К сожалению, нет доступных данных об уровнях концентраций бутирата в периферической крови при UC, но учитывая повышаемый процент бактерий, продуцирующих масляную кислоту, в просвете кишки, повышаемую проницаемость эпителиального барьера одновременно со снижением метаболизма бутирата в клетках эпителия, а также наблюдаемое снижение содержания бутирата в фекалиях, можно думать об увеличении транспорта бутирата в кровь при UC.
Отмечено, что бутират был вовлечен в защиту против UC [14]. Кормление крыс Clostridium butiricum может уменьшить повреждения кишечной слизистой в крысином UC. После обработки C. but. снижались уровни IL-23 и ФНО-альфа и восстанавливался баланс кишечной микрофлоры экспериментальных животных [21]. Butyrivibrio fibrisolvens, бутират-продуцирующая бактерия рубца жвачных, проживает в кишечнике людей, но количество обычно низкое. Пероральный прием мышами B. fibr. увеличил норму маслянокислой продукции фекальными микроорганизмами и количество естественного киллера (NK) и NK Т-клеток в селезенке было заметно увеличено [14]. Торможение жирной кислоты бета-окисления у крыс вызывает симптомы колита [19].
Масляная кислота вызывает цитотоксичность и апоптоз мышиных тимоцитов, селезеночных Т-клеток и человека Jurkat клеток. Масляная кислота ингибирует деацетилирование гистонов, что приводит к изменению структуры хромосом и генной экспрессии [11]. Она ингибирует экспрессию CD1 молекул и функциональное дифференцирование человеческих моноцит-производных DСs [20]. Масляная кислота вызывает апоптоз мыши и человека Т- и В-клеток [10, 12]. Но эти эффекты проявлялись при использовании бутирата в миллимольном диапазоне [12]. В микромольном же диапазоне, то есть близком к физиологическому, масляная кислота является блокатором G1 стадии клеточного цикла [9], ингибирует in vitrо рост клеток, способствуя остановке клеточного цикла, вызывая ингибирование пролиферации и дифференцирование нормальных и множества трансформированных типов клеток [9, 12]. Производные бутирата подавляли пролиферацию IL-2 стимулируемых Th1 клеток in vitro. Они значительно подавляли первичную антител реакцию на тимус-зависимый антиген. Бутират супрессировал первичную антител продукцию и блокировал генерацию Т-клеток памяти, требуемых для вторичной антител реакции. Бутират-индуцированная иммунологическая толерантность Т-клеток требовала стимуляции антигеном и не была индуцирована в Т-клетках, подвергнутых воздействию одним только бутиратом. Эти результаты подчеркивают антигенную специфичность бутират-индуцированной толерантности Т-клеток. Бутират индуцировал G1 секвестрацию активированных Th1 клеток не зависимо от того, когда он был добавлен во время клеточного цикла. Высказывается мысль, что маслянокислые производные инактивировали бы любые CD4+ Т-клетки, которые одновременно стимулировались с антигеном, таким образом охватывая все аутореактивные CD4+ Т-клетки, активированные в ответ на любые аутоантигены [9]. Таким образом, вышеизложенное можно расценивать как демонстрацию значимости производных масляной кислоты для модуляции активности иммунной системы.
Итак, на основании вышеизложенных фактов и умозаключений складывается впечатление, что UC является результатом воздействия лимфоидной ткани на слизистую оболочку толстой кишки и на состав толстокишечной микрофлоры с целью увеличения продукции масляной кислоты и ее транспорта в общую циркуляцию. Как известно, венозный отток от прямой кишки (от дистальной ее части) происходит прямо в общую циркуляцию, минуя систему портальной вены (и очистку печенью). Очевидно, поэтому в первую очередь поражается слизистая прямой кишки, несмотря на то, что концентрация в ней фекального бутирата ниже, чем в остальной кишке. Можно думать, что значимость поступающего в кровь бутирата велика, так как у некоторых больных c UC вырабатываются антитела против блокаторов ФНО-альфа, применяемых с лечебной целью [15].
ЛИТЕРАТУРА:
1. Ерошкина ТД, Мусин ИИ, Киркин БВ, Румянцева ВГ, Калинская ТЮ, Дубинин АВ, Туровцева ВВ, Бабин ВН, Добрякова ИВ. Росс. журн. гастроэнтерол. гепатол. копропроктол. 1995 №4 с 28-34
2. Лоранская ИД, Зорин СН, Глюшинский ИВ, Ширина ЛИ, Юрков МЮ, Митрофанов ИП, Мазо ВК. Клиническая медицина 1999 №11 с 31-33
3. Осадчук АМ, Осадчук МА. Клиническая медицина 2006 №12 с 35-39
4. Cummings JH. Gut, 1981 22, 763-779
5. Cummings JH, Pomare EW, Branch HWJ, Naylor CPE, MacFarlane GT. Gut, 1987, 28, 1221-1227
6. Deban L, Correale C, Vetrano S, Malesci A, Danese S. American Journal of Pathology. 2008; 172: 1457-1466
7. Eksteen B, Liaskou E, Adams DH. Inflamm Bowel Dis 2008 Vol 14, Issue 9, Pag 1298-1312
8. Farrell RJ, Peppercorn MA. Lancet, 2002, January 26; Vol. 359 (9303): 331-40
9. Gilbert KM, Wahid R, Fecher NP, Freeman JP, Fifer EK. JPET September 1, 2000 Vol 294 no 3 1146-1153
10. Kalousek I, Brodska B, Otevrelova P, Roselova P. Cell Biochem Funct. 2008 Jun; 26(4): 509-21
11. Kurita-Ochiai T, Amano S, Fukushima K, Ochiai K. The Journal of Immunology, 2003, 171: 3576-3584
12. Kurita-Ochiai T, Seto S, Ochiai K. Infect Immun. 2004 Oct; 72(10): 5947-5954
13. Li X, Conklin L, Alex P. World J Gastroenterol. 2008 September 7; 14(33): 5115-5124
14. Ohkawara S, Furuya H, Nagashima K, Asanuma N, Hino T. American Society for Nutrition J. Nutr. 135: 2878-2883, December 2005
15. Owczarek D, Cibor D, Szczepanek M, Mach T. Polskie Archiwum Medycyny Wewnetrznej 2009; 119(1-2) 84-88
16. Sanchez-Munoz F, Dominguez-Lopez A, Yamamoto-Furusho JK. World J Gastroenterol. 2008 July 21; 14(27): 4280-4288
17. Shih DQ, Targan SR. World J Gastroenterol. 2008 January 21; 14(3): 390-400
18. Strober W, Fuss I, Mannon P. J Clin Invest. 2007 March 1; 117(3): 514-521
19. Topping DL, Clifton PM. Physiol. Rev. 81: 1031-1064, 2001
20. Wang B, Morinobu A, Horiuchi M, Liu J, Kumagai S. Cell Immunol. 2008 May-Jun; 253(1-2): 54-8
21. Zhang H-Q, Ding TT, Zhao J-S, Yang X, Zhang H-X, Zhang J-J, Cui Y-L. World J Gastroenterol. 2009 April 21; 15(15): 1821-1828
