Журнал "Гастроэнтерология" 2 (56) 2015

Статья опубликована на с. 73-80

Хронічний панкреатит (ХП) є одним з поширених захворювань у клінічній практиці, а також одним з найбільш проблемних за діагностикою, визначенням лікувальної тактики та прогнозом. Протягом останніх 30 років у світі спостерігається підвищення частоти випадків ХП та гострого панкреатиту більше ніж у 2 рази, поширеність захворювань підшлункової залози (ПЗ) серед дорослого населення за останні 10 років зросла у 3 рази, а серед підлітків — більше ніж у 4 рази. У середньому захворюваність на ХП у світі становить 4–10 випадків на 100 тис. населення за рік, а поширеність — від 26,7 до 50 випадків на 100 тис. населення і має певні відмінності залежно від країни, раси, харчової поведінки. Хворі на ХП становлять 25 % від числа усіх тих, хто звертається до гастроентерологічних кабінетів поліклінік України [8]. У 30 % хворих на ХП розвиваються ранні ускладнення (гнійно–септичні, кровотечі з виразок гастродуоденальної ділянки, тромбоз у системі портальної вени, стеноз холедоха чи дванадцятипалої кишки та інші), а летальність становить 5,1 %.

Дані зведеної світової статистики свідчать, що до 5 % хворих на ХП мають високу вірогідність розвитку раку ПЗ, а в пацієнтів зі спадковим панкреатитом ризик зростає в десятки разів. Двадцятирічний анамнез збільшує ризик розвитку раку ПЗ в 5 разів. ХП призводить до функціональної недостатності ПЗ, а також до ускладнень, з якими пов’язана інвалідизація хворих. У результаті протягом 10 років помирає 30 %, а протягом 20 — понад 50 % хворих на ХП [1].

ХП являє собою групу хронічних захворювань ПЗ, переважно запального характеру, з фазово–прогресуючими вогнищевими, сегментарними чи дифузними дегенеративно–деструктивними змінами, атрофією залозистих елементів (панкреацитів) і заміщенням їх сполучною тканиною; змінами в протоковій системі ПЗ з утворенням кіст і конкрементів, з різним ступенем порушення екзо– та ендокринної функції ПЗ [6]. Недостатність ендокринної функції ПЗ клінічно проявляється в маніфестації метаболічних порушень. Зовнішньосекреторна недостатність ПЗ (особливо легкого та середнього ступеня тяжкості) спостерігається при різних захворюваннях, у тому числі при ХП, цукровому діабеті, остеопорозі, після операцій на шлунку та ПЗ, при ожирінні та інших патологічних станах [2].

Патоморфологічною особливістю ХП є запальна клітинна інфільтрація та розвиток фіброзу ПЗ. Підвищена кількість нейтрофілів і макрофагів у ПЗ є результатом запалення паренхіми ПЗ, ураження ацинарних клітин та фіброзу [15, 54, 57].

В основі фіброгенезу ПЗ лежить накопичення колагену та інших протеїнів позаклітинного матриксу (extracellular matrix — ECM), що продукуються активованими панкреатичними зірчастими клітинами (pancreatic stellate cells — PSCs). PSCs при ХП можуть активуватися фактором некрозу пухлин a (tumor necrosis factor a — TNF–a), інтерлейкінами–1 та –8 (interleukin–1 — IL–1; interleukin–8 — IL–8), макрофагальним запальним протеїном 1, трансформуючим фактором росту b₁ (transforming growth factor beta 1 — TGF–b₁), фактором росту фібробластів та іншими цитокінами, що викликають підвищення рухливості та проліферацію PSCs, а також диференціювання їх нових поколінь у зірчасті міофібробласти [7, 36]. На відміну від спокійних PSCs, локалізованих навколо часточок ПЗ та на зовнішньому шарі стінки головного панкреатичного протоку [34, 40, 47, 53], активовані PSCs секретують велику кількість ЕСМ, включаючи тубулін, фібронектин, ламінин, колагени I, III та IV типів [31, 46], а також протеїни проміжних філаментів, таких як десмін, гліофібрилярний кислий протеїн, віментин та нестин (рис. 1).

Відомо, що 90 % активованих PSCs експресують цитоскелетний a–гладком’язовий актин (a–smooth muscle actin — a–SMA), тому a–SMA використовується як головний маркер активованих PSCs та зірчастих міо–фібробластів ПЗ (рис. 2) [11, 30, 52].

Ожиріння та метаболічний синдром (МС) — неінфекційна пандемія ХХI століття. Зв’язок ожиріння та МС з захворюваннями ПЗ, в тому числі й із ХП, на сьогодні вивчений недостатньо.

Відомо, що жирова тканина являє собою ендокринний орган, який складається з певних клітин — адипоцитів. Основна фізіологічна роль адипоцитів полягає в запасанні триацилгліцеридів у періоди надлишку надходження калорій та в мобілізації цього запасу в ті періоди, коли витрати перевищують надходження. Вони мають повний набір ферментів та регуляторних білків, що необхідні для виконання ліполізу та ліпогенезу de novo. У жировій тканині регулювання даних процесів перебуває під безпосереднім впливом гормонів, цитокинів та інших факторів, що беруть участь у метаболізмі енергії [22].

У білій жировій тканині синтезується велика кількість сигнальних речовин, а саме лептин, TNF–a [28], IL–6 [59], IL–8 [17] і відповідні розчинні рецептори. Біла жирова тканина також секретує важливі регулятори метаболізму ліпопротеїнів, такі як ліпопротеїнліпаза, аполіпопротеїн Е та білок–переносник ефіру холестерину. Серед постійно зростаючої кількості описаних речовин, що секретуються адипоцитами, також можна назвати ангіотензиноген, ангіотензин ІІ, плазміноген–1 (plasminogen activator inhibitor–1 — PAI–1), адипонектин, апелін.

Варто відзначити, що прозапальні зміни залежать від локалізації жирової тканини. Концентрація деяких адипоцитокінів та активність низки ферментів вища у вісцеральному жирі, ніж у підшкірній жировій тканині. У вісцеральному жирі превалює (порівняно з підшкірною жировою тканиною) продукція PAI–1, ангіо–тензиногену, ІL–6, вище співвідношення андрогенів/естрогенів, більша активність 17–гідроксистероїддегідрогенази. У підшкірній жировій тканині переважає порівняно з вісцеральним жиром продукція адипонектину та лептину, вища активність ароматази.

Збільшення об’єму вісцеральної жирової тканини призводить до системного вивільнення білка резистину та проатерогенних інтерлейкінів. Підвищення рівня циркулюючих цитокінів пов’язане з розвитком інсулінорезистентності м’язової тканини. Так, у дослідженні характеру розподілу жирової тканини (за даними магнітно–резонансної томографії) та функції мікроциркуляторного русла (відеомікроскопічно) встановлено, що прозапальний стан організму асоційований із вісцеральним типом ожиріння та збідненням мікроциркуляторного русла [36].

Отже, біла жирова тканина знаходиться в центрі системи автокринних, паракринних та ендокринних сигнальних речовин. Існують декілька вказівок на те, що порушення регуляції синтезу та секреції адипоцитокінів впливає на розвиток метаболічних захворювань, таких як МС, цукровий діабет типу 2, а також на формування та прогресування ХП.

Останнім часом велику увагу приділяють нещодавно відкритому адипоцитокіну апеліну та G–білковому рецептору апеліну (organ G protein–coupled receptor, APJ), що були відкриті у 1993 р. B.F. O’Dowd та колегами в процесі пошуку рецепторів до вазопресину. APJ є 377–м амінокислотним 7–м трансмембранним доменом G–протеїнового рецептора, ген якого локалізується в 11–й хромосомі. APJ людини гомологічний із таким же у щурів на 74 % [19]. У 1998 р. апелін був ідентифікований K. Tatemoto та колегами [37]. Апелін синтезується з препропептиду, що складається з 77 амінокислот та сигнальної частини в N–термінальній частині молекули. Активна форма апеліну отримана із C–термінального 77–амінокислотного препроапеліну. Після транслокації в саркоплазматичному ретикулуму та від’єднання сигнального протеїну від пропротеїну, що містить 55 амінокислотних залишків (проапелін–55), утворюються декілька активних ферментів: aпелін–36 (пептид, що містить 36 амінокислотних залишків, сформований із послідовності 42–77), aпелін–17 (пептид, що містить 17 амінокислотних залишків, сформований із послідовності 61–77) та апелін–13 (пептид, що містить 13 амінокислотних залишків, сформований із послідовності 65–77) [37, 39]. Фрагменти із 36, 17, 13 амінокислотних залишків, що містять N–термінальний піроглутаматний апелін–13 (Pyr 1 — апелін–13), мають біологічну активність in vivo, також синтетично отриманий фрагмент із 12 амінокислот із C–термінальної частини може активувати рецептор [33, 35].

J.А. Boucher та співавтори продемонстрували, що апелін секретується в адипоцитах мишей та людей. Рівень експресії апеліну в жировій тканині можна зіставити з рівнем активності в клітинах серця та нирок. Дещо нижча експресія встановлена у м’язових клітинах і в бурій жировій тканині. Апелін секретується переважно жировими клітинами на стадії їх дозрівання та меншою мірою — діференційованими адипоцитами, що підтверджено зростанням рівня апеліну протягом процесу диференціації майже в 4 рази у недиференційованих преадипоцитах мишей лінії 3T3F442A [14].

Доведено, що комплекс апелін–APJ експресується в шлунково–кишковому тракті та ПЗ [44, 45, 51, 56]. Є дані, що апелін чинить вплив на екзокринну панкреатичну секрецію [32]. Окрім того, апелін має широку протизапальну активність у всьому організмі. Він пригнічує вірус імунодефіциту людини [18], знижує продукцію цитокінів у клітинах селезінки [24]. Нещодавні дослідження показали роль апеліну в регуляції фібротичних змін у нирках, серці та печінці [38, 41, 43, 50].

Ряд досліджень показали значні підвищення експресії панкреатичних апеліну та APJ при індукції експериментального гострого панкреатиту та ХП у мишей. Наприклад, під час церулеїн–індукованого гострого панкреатиту експресія апеліну та APJ підвищувалась у 7 разів, а на моделі ХП експресія апеліну та APJ підвищувалась у 46 та 80 раз відповідно. Максимальне підвищення рівнів експресії апеліну та APJ було в мишей з ХП порівняно з тваринами з поодинокими епізодами гострого панкреатиту. Гострий панкреатит та ХП є запальними захворюваннями, що стимулюють підвищені рівні експресії апеліну та APJ [12, 21, 23, 28], які є ланкою призупинення патологічних змін у ПЗ.

Доведено, що комплекс апелін–APJ експресується в острівцях та ацинарних клітинах [28, 41, 47]. Цікавим є факт, що відповідно до відносної величини апелін, синтезований у PSCs, являє собою основне джерело синтезу апеліну за автокриним/паракриним шляхом при ХП. Також показано, що експресія APJ у PSCs має функціональний вплив, тобто апелін інгібує PSCs–проліферацію та синтез сполучно–тканинного фактору росту (connective tissue growth factor — CTGF) у пробірці (рис. 3).

Результати попередніх досліджень виявили, що гіпоксія та підвищені рівні прозапальних цитокінів підвищують експресію апеліну при ХП [23, 47, 46]. Доведено, що гіпоксія активує транскрипцію апеліну за допомогою індукованого гіпоксією фактора зв’язувального елементу до апелін–промоутера [25].

Характерною особливістю ХП є підвищені синтез та депонування ЕСМ–асоційованих білків, включаючи певні типи колагену, фібронектин та ламінін [15, 49]. Базуючись на результатах досліджень, можна сказати, що панкреатичний комплекс апелін–APJ функціонально регулює процеси фіброзування ПЗ при ХП. Ця гіпотеза була підкріплена виявленням високої експресії колагену–1a1, колагену 4 та рівнів протеїнів у мишей із ХП. Окрім того, лікування апеліном індукованого ХП призводило до зниження рівнів колагену–1a1, а під час однотижневого відновлення виявлялось зменшення ступеня фіброзу ПЗ, що оцінювався за кількістю балів забарвлення фібронектину. На відміну від пригнічуючої дії апеліну на фіброз ПЗ, у печінці апелін стимулює фіброз [38].

Усе вищезазначене показує, що апелін має сильний інгібуючий вплив на запальний процес при ХП. Інфільтрація нейтрофілами та макрофагами є дуже важливою характеристикою ХП, у результаті відбувається паренхіматозне ураження ПЗ [15, 42, 49, 55]. Є дані, що апелін–індуковане пригнічення нейтрофілів може бути одним із механізмів зниження панкреатичного фіброзу. Також доведено, що саме апелін інгібує активацію PSCs та індуковану продукцію CTGF тромбоцитарним фактором росту (platelet–derived growth factor — PDGF), що є ключовим механізмом у призупиненні ХП. Апелін знижує індуковану запаленням в ПЗ активацію транскрипційного ядерного фактору каппа–B (nuclear factor kappa–light–chain–enhancer of activated B — NF–kB) в ацинарних клітинах, що призводить до зменшення експресії генів імунної відповіді, апоптозу клітин ПЗ. Є дослідження, які показують, що апелін чинить інгібуючу дію на панкреатичну активацію NF–kB при гострому та хронічного панкреатиту [55]. Нещодавні дослідження показали, що тривала активація NF–kB у трансгенних мишей призводить до ХП [29], а апелін–індуковане зниження рівнів ЕСМ було пов’язане за часом з апелін–індукованим зниженням панкреатичної NF–kB, що також підтверджується і на людській ПЗ [48].

Разом все вищезазначене демонструє, що апелін може чинити захисну дію на ПЗ при ХП. Апелін знижує запалення ПЗ, ступень фіброзу та змінює особливості ацинарної дегенерації (ацинарні вакуолі та трубчасті комплекси). Слід відмітити, що система апелін–APJ спрацьовує й за межами шлунково–кишкового тракту та ПЗ [32, 44].

В експерименті в мишей з заблокованим геном апеліну при ХП спостерігалась підвищена нейтрофільна інфільтрація та активність мієлопероксидази, а введення апеліну приводило до пригнічення цих явищ, тобто призупинявся розвиток фіброзу ПЗ. Апелін пригнічує ХП–індуковані підвищення ECM. Апелін є посередником між профіброгеними генами індукції ангіотен–зину II та ендотеліну–1 у зірчастих клітинах та зменшує проліферацію PSCs.

Ці дані свідчать про те, що панкреатична апелінергічна система є одним із важливих компонентів захисної системи ПЗ, яка має змогу призупинити запальні та фібротичні зміни при ХП [26].

На цей час перелік цитокінів включає кілька десятків різних найменувань. Цитокіни є низькомолекулярними медіаторами міжклітинних взаємодій. Що стосується імунної системи, то за допомогою цитокінів регулюється характер, виразність та тривалість запалення й імунної відповіді організму. При ХП існує досить виражений дистанційний ефект, що дають такі цитокіни, як ІL–6, ІL–1b і особливо TNF–a [4].

Цитокіни викликають специфічний хемотаксис і активацію клітин, регулюють клітинний ріст та диференціювання, ремоделювання тканин та загоєння ран, моделюють імунну відповідь. При вираженому запальному процесі, що супроводжується змінами показників гострофазової відповіді, підвищується рівень TNF [3]. Джерелом TNF є активовані макрофаги, фібробласти, гранулоцити, гліальні клітини, епідермальні клітини, Т– і В–клітини. TNF активує гранулоцити, макрофаги, ендотеліальні клітини, гепатоцити (стимулює продукцію білків гострої фази), остеокласти і хондроцити; стимулює проліферацію та диференціювання нейтрофілів, фібробластів, ендотеліальних клітин (ангіогенез), гемопоетичних клітин, Т– та В–лімфоцитів, підсилює надходження нейтрофілів з кісткового мозку в кров [7].

TNF–a та TNF–b — два структурно споріднених цитокіни, здатні знищувати чутливі до них клітини (найчастіше клітини пухлин) in vitro [27]. Лімфотоксин (TNF–b) уперше ідентифікований як продукт Т–клітин, активований антигеном. TNF–a був виявлений як продукт стимульованих ендотоксином мононуклеарних фагоцитів. Активовані Т–лімфоцити здатні синтезувати як TNF–a, так і TNFb. Мононуклеарні фагоцити продукують тільки TNF–a. Подібно до ІL–1, TNF–a та TNFb є плейотропними медіаторами запалення та конкурентами за зв’язування з клітинними рецепторами [20]. Багато функцій TNF–a та TNF–b ідентичні функціям ІL–1, але в експериментальних умовах продемонстровано, що для досягнення того ж біологічного ефекту потрібна в 100 разів більша концентрація цих факторів порівняно з ІL–1. TNF–a розглядається як важливий поліпептидний медіатор запалення і клітинної імунної відповіді [9].

Вплив цитокінів на клітину здійснюється через високоспецифічні рецептори до цитокінів, що вбудовані в мембрану чутливих до цитокінів клітин. Число таких рецепторів у клітинах коливається від декількох десятків до декількох десятків тисяч. Рецепторна озброєність клітин при їх активації швидко зростає протягом 1–2 годин, збільшується вміст рецепторів на мембрані. Відсутність рецепторів до відповідних цитокінів робить їх несприйнятливими до цитокінової стимуляції.

Вплив цитокінів на клітину, як правило, супроводжується активацією клітин, що має відношення до регуляції імунної системи та запальних процесів в організмі, у тому числі й при ХП, хоча їх роль при захворюваннях гепатопанкреатобіліарної системи мало вивчена.

Спектри біологічної активності цитокінів значною мірою перекриваються: один і той же процес може стимулюватися в клітині більш ніж одним цитокіном. Сукупність цитокінів імунної системи утворює каскад цитокінів. Антигенна стимуляція призводить до секреції цитокінів «першої хвилі» — TNF–a, ІL–1 та ІL–6, що індукують біосинтез центрального регуляторного цитокіну ІL–2, а також ІL–3, ІL–4, ІL–5 та інших. У свою чергу цитокіни «другої хвилі» впливають на біосинтез ранніх цитокінів. Такий принцип дії дозволяє не тільки регулювати імунну відповідь, але й ампліфікувати її, залучаючи в реакцію все зростаючу кількість клітин [58].

У зв’язку з бурхливим розвитком молекулярної біології та імунології велику увагу стали приділяти вивченню рецепторів імунітету та, зокрема, їх ролі в розвитку запалення. При активації цих рецепторів відбувається плейотропний вплив на NF–kB. NF–kB у цитоплазмі інтактної клітини знаходиться в неактивній формі, будучи пов’язаним з інгібіторними білками. При активації сигнальних шляхів toll–like рецепторів відбувається фосфорилювання й протеоліз білків інгібітору, що дозволяє NF–kB перейти в ядро та зв’язатися з певними ділянками ДНК. При цьому відбувається активація генів, що рано включаються в клітинну відповідь на стрес, таких як гени цитокінів, молекул адгезії, білків гострої фази та інших, та різко зростає синтез цих субстанцій [16].

Клінічні наслідки багатьох захворювань залежать від балансу продукції прозапальних та протизапальних цитокінів. Усе більшу увагу на сьогодні приділяють вивченню поліморфізму генів, що впливають на рівень експресії та, отже, на імунну відповідь. В експериментальних умовах у тканині ПЗ імуногістохімічним методом показана експресія TNF–a як в ацинарних, так і в інфільтруючих клітинах. Це вказує на те, що тканинна експресія TNF–a відіграє роль у виникненні ХП. При ХП ключовими медіаторами запуску запальної реакції є цитокіни: ІL–1–b, TNF–a, ІL–6.

При моделюванні ХП доведено, що в ацинарних клітинах відбувається активація генів TNF–a, ІL–6, ІL–8, фактора активації тромбоцитів і вміст відповідних білків при загостренні ХП протягом декількох годин у тканині ПЗ різко зростає. Унаслідок цього відбувається міграція нейтрофілів у вогнище запалення через стінку посткапілярних венул. При цьому ступінь лейкоцитарної інфільтрації ПЗ корелює з виразністю системної запальної відповіді та тяжкості ХП [16].

У дослідженнях відмічено вірогідне збільшення TNFa у крові хворих на рецидивуючий ХП, причому більш високі рівні відмічені у хворих на алкогольний ХП. Є дані про вірогідну різницю рівнів TNF–a у плазмі хворих на ХП різної етіології. Так, за даними Н.В. Ширинської та співавторів, є можливість диференціальної діагностики різних етіологічних форм ХП за допомогою дослідження плазмових концентрацій TNF–a. Існують дані про підвищення рівня TNF–a не тільки в період загострення, але й у фазі ремісії, що свідчить про продовження запального процесу у ПЗ. Це має принципове значення з позиції діагностики й оцінки ступеню тяжкості захворювання, а також лікування хворих в міжрецидивний період та у профілактиці наступного загострення ХП [5].

Цитокіни відкривають нові можливості для штучної фізіологічної регуляції функціональної активності імунної системи при запальних процесах, клітинній та гуморальній імунних відповідях організму, є перспективи широкого клінічного використання визначення цитокінів для діагностики захворювань, що сприяє впровадженню в лабораторну практику доступних методів їх кількісного визначення в різних матеріалах.

Отже, накопичені на сьогодні дані свідчать, що адипоцитокіни відіграють різнобічну роль у регуляції метаболізму, від прийому їжі до утилізації нутрієнтів на молекулярному рівні. Дані про значення відхилень секреції адипоцитокінів у розвитку ендотеліальних уражень ще більше поглиблюють проблему. Отримані у результаті узагальнення сучасної літератури дані дозволяють виявити роль деяких адипоцитокінів (апеліну, TNF–a) у розвитку та прогресуванні ремоделювання ПЗ, особливо при ХП.

Перспективи подальших досліджень.

Продовження досліджень у цьому напрямку, поглиблене вивчення впливу адипоцитокінів на властивості клітин ПЗ дасть змогу ретельніше підходити до лікування пацієнтів з досліджуваною патологією, а також виокремити найвагоміші чинники розвитку метаболічних порушень та допомогти розробити нові алгоритми неінвазівної діагностики ХП.