Особенности иммунологического действия инсулина и глюкозы на нейтрофилы и лимфоциты человека in vitro

Изучено влияния invitro физиологических и патологически высоких доз инсулина и глюкозы на активность иммунокомпетентных клеток (нейтрофилов и лимфоцитов) практически здоровых доноров. Выявлено, что глюкоза и инсулин оказывают выраженное иммуномодулирующее действие на показатели спонтанной и стимулированной активности нейтрофилов периферической крови и практически не влияют на пролиферативные характеристики лимфоцитов.

Ключевые слова: инсулин, глюкоза, нейтрофилы, лимфоциты, иммунитет.

В последнее время возрастающее внимание уделяется вопросам, касающимся иммунорегуляторных свойств препаратов, традиционно применяемых для коррекции и поддержания энергетического обмена при генерализованных воспалительных заболеваниях. Известно, что уровень гликемии является одним из важных показателей оценки статуса пациентов в критическом состоянии который коррелирует с их выживаемостью и влияет на течение заболевания. Было показано, что повышенное содержание глюкозы способно снижать иммунный ответ, а даже транзиторная гипергликемия приводит к подавлению синтеза антител В-лимфоцитами и фагоцитарной активности полиморфноядерных клеток, значительно снижается способность к образованию псевдоподий, меняется миграционная и адгезивная активность клеток [1].

Для коррекции гипергликемии в комплексной терапии генерализованных воспалительных состояний часто применяют инсулин. Этот гормон также активно действует на функционирование клеток иммунной системы, продукцию медиаторов воспаления, передачу внутриклеточного сигнала, пролиферацию и дифференцировку клеток, смещая синтез медиаторов в сторону противовоспалительных [2, 3, 4]. Таким образом, как эффекты, вызванные действием повышенного содержания глюкозы, так и препараты, используемые для коррекции этого состояния могут оказать существенное влияние на функционирование компонентов иммунной системы, что обуславливает актуальность исследования иммунорегуляторного действия энергетических модуляторов.

В работе было изучено влияние инсулина и глюкозы in vitro на функциональные параметры нейтрофилов и лимфоцитов периферической крови условно здоровых доноров. В группу для исследования были включены 28 человек, не имеющих противопоказаний для донорства, средний возраст составил 40 лет ± 1,8 (от 26 до 65 лет). Проведен анализ спонтанной и модифицированной адгезивной (АА), метаболической (МтА) активности нейтрофилов и пролиферативной активности (ПрА) лимфоцитов периферической крови. Оценку модифицированной активности проводили в присутствии инсулина, глюкозы, а также РМА (phorbol 12-myristate-13-acetate) для нейтрофилов или ИЛ2 (интерлейкин 2) для лимфоцитов. Конечная концентрация РМА составила 100 нг/мл, ИЛ2–0,05 мкг/мл. Концентрации инсулина — 10 нг/мл (уровень, часто регистрируемый в крови пациентов с генерализованными воспалительными процессами); 50 нг/мл (уровень, изредка регистрируемый при генерализованных воспалительных процессах) и 100 нг/мл (высокий уровень, не характерный для организма человека). Концентрации глюкозы — 11 мМ (уровень, при котором можно предположить о наличии нарушения толерантности к глюкозе) и 100 мМ (уровень, не характерный для организма человека).

Анализ данных, полученных при исследовании влияния инсулина и глюкозы на АА клеток доноров показал, что инсулин во всех дозах приводил к достоверному росту показателей активности клеток (р<0,05 во всех случаях), тогда как глюкоза подобный эффект оказывала только в дозе 11 мМ (рис. 1).

Рис. 1. Влияние инсулина и глюкозы на адгезивную активность нейтрофилов периферической крови доноров

Этот эффект в отношении инсулина сохранялся и при совместном его введении с PМА (р=0,0009), более того, внесение инсулина достоверно потенциировало действие PМА — были выявлены достоверные отличия между корректированной инсулином активностью клеток и активностью в присутствии только PМА (р<0,03) (рис. 2). Тогда как под действием глюкозы в аналогичном эксперименте было выявлено снижение PМА-индуцированной активации АА клеток (р=0,03).

Рис. 2. Влияние инсулина и глюкозы на стимулированную PМА адгезивную активность нейтрофилов периферической крови доноров

Анализ данных, полученных при исследовании влияния инсулина и глюкозы на МтА нейтрофилов показал, что инсулин и глюкоза во всех дозах приводили к достоверному росту показателей активности клеток (р<0,05 во всех случаях) (рис. 3).

Рис. 3. Влияние инсулина и глюкозы на метаболическую активность нейтрофилов периферической крови доноров

Анализ действия инсулина и глюкозы на показатели стимулированной МтА клеток показал, что эти регуляторы достоверно снижают ответ клеток на PМА (р<0,03 во всех случаях) (рис. 4).

Рис. 4. Влияние инсулина и глюкозы на стимулированную PМА метаболическую активность нейтрофилов доноров

В отношении ПрА лимфоцитов в работе не было выявлено достоверного влияния инсулина на клетки. Однако следует отметить, что в некоторых случаях внесение его в культуральную среду приводило к значительной активации ПрА лимфоцитов доноров (рис. 5).

Рис. 5. Влияние инсулина и глюкозы на пролиферативную активность лимфоцитов периферической крови доноров

Глюкоза только в концентрации 100 мМ приводила к значимому снижению пролиферации клеток (р<0,05), что проявлялось также в снижении индекса стимуляции до значений 0,8±0,13 (рис.6), а ответ на глюкозу в концентрации 11 мМ практически не отличался от спонтанного уровня (1,2±0,23).

Рис. 6. Влияние инсулина и глюкозы на пролиферативную активность (индекс стимуляции) лимфоцитов периферической крови доноров

При оценке влияния инсулина и глюкозы на ПрА лимфоцитов при совместной инкубации клеток с модуляторами и ИЛ2 было выявлено, что ни инсулин, ни глюкоза не оказывают значимого влияния на активность клеток в присутствии ИЛ2. С учетом того, ИЛ2 обладал значимым стимулирующим эффектом на параметры ПрА клеток (в среднем индекс стимуляции составил 4,6±1,5), снижение показателей до уровня спонтанной активности при добавлении инсулина (0,7±0,16 и 0,8±0,24 для концентраций 10 и 100 нг/мл соответственно) или глюкозы (1,1±0,39 и 0,7±0,19 для концентраций 11 и 100 мМ соответственно) свидетельствует о наличии иммуномодулирующего действия в отношении активационных процесcов в лимфоцитах у этих метаболических регуляторов.

Таким образом, полученные данные позволяют говорить о способности энергетических модуляторов, инсулина и глюкозы, оказывать существенное влияние на течение неспецифических иммунологических реакций. При этом эти препараты оказывают стимулирующее действие на спонтанную АА и МтА клеток и дополнительно активируют адгезивные свойства при совместной инкубации с активатором протеинкиназы С, снижая в тех же условиях метаболическую окислительную активность клеток. В аналогичных условиях инсулин и глюкоза практически на оказывают влияния на пролиферативный характеристики лимфоцитов, однако влияют на процессы их активации.

Литература:

1.      Jeschke M. G., Boehning D. F., Finnerty C. C., Herndon D. N. Effect of insulin on the inflammatory and acute phase response after burn injury. — Crit Care Med. — 2007. — Vol. 35. — P: 519–523.

2.                   Das U. N. Insulin in the critically ill with focus on cytokines, reactive oxygen species, HLA-DR expression. — J Assoc Physicians India. — 2007. — Vol. 55. –P: 56–65.

3.                   Deng H. P., Chai J. K. The effects and mechanisms of insulin on systemic inflammatory response and immune cells in severe trauma, burn injury, and sepsis. — Int Immunopharmacol. –2009. –Vol. 9. — P: 1251–1259.

4.      Jeschke M. G., Klein D., Herndon D. N. Insulin treatment improves the systemic inflammatory reaction to severe trauma. — Ann Surg.– 2004. — Vol. 239.–P: 553–560.