Роль гепсидина в развитии анемии у больных ревматоидным артритом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Роль гепсидина в развитии анемии у больных ревматоидным артритом

Одним из важных и недостаточно изученных аспектов ревматоидного артрита (РА) является анемия, которая ухудшает течение основного процесса и может препятствовать применению фармакологических средств.

В целом, анемия при РА классифицируется как анемия хронического заболевания (АХЗ) (цитокинмедиированная анемия), сопровождающая инфекционные, ревматические болезни и злокачественные новообразования. Патогенез АХЗ мультифакторный и в его основе лежит иммуноопосредованный механизм: цитокины и клетки РЭС вызывают изменения в метаболизме железа, пролиферации эритроидных предшественников, продукции эритропоэтина и продолжительности жизни эритроцитов [1,2].

По современным данным ведущим патогенетическим фактором в развитии АХЗ является нарушение метаболизма железа [3]. Характерной чертой этого типа анемии в отличие от железодефицитной анемии (ЖДА) является сочетание пониженного уровня железа сыворотки (гипоферримия) с достаточными его запасами в ретикулоэндотелиальной системе (РЭС). Доказано, что при АХЗ происходит обратное поступление железа из эритроидных клеток в костномозговые макрофаги, т.е. развивается так называемый феномен “нарушения утилизации железа” [4]. Дисрегуляция гомеостаза железа ведет к последующей недостаточности доступного для эритроидных предшественников железа, ослаблению пролиферации этих клеток вследствие негативного влияния на них нарушения биосинтеза гемма [5]^. В эксперименте показано, что при введении мышам именно провоспалительного цитокина ИЛ -6, а не ФНОб и ИЛ-1 развиваются гипоферремия и анемия, которые сопровождаются повышением цитокининдуцируемого синтеза ферритина -- основного белка, отражающего запасы железа [6].

В норме в процессе регуляции метаболизма железа (Fe) принимает участие ряд белков, которые контролируют всасывание Fe из пищи в тонком кишечнике и рециркуляцию Fe из макрофагов. Белки, ответственные за метаболизм Fe, экспрессируются в соответствии с запросами организма в Fe. В настоящее время открыто около 20 регуляторных молекул, контролирующих этот сложный высокоорганизованный процесс [1,5,7]. В течение последних лет широко обсуждается роль гепсидина, как ключевого регулятора метаболизма железа [8,9,10,11].

Гепсидин, богатый цистеином малый полипептид, синтезируется, главным образом, гепатоцитами и экскретируется почками. Впервые гепсидин был изолирован и описан Park и соавт. из мочи [5]. В дальнейшем этот пептид был выделен также и из плазмы. Человеческий гепсидин образуется из С_терминальной части 84_аминокислотного предшественника - прогепсидина, который находится в плазме [5,10]. Структура молекулы гепсидина представляет собой «шпильку», у которой две «руки» связаны дисульфидными мостиками в лестницеподобной конфигурации. Необычной чертой молекулы гепсидина является присутствие дисульфидных связей между двумя соседними цистеинами неподалеку от поворота «шпильки», что является характерным химическим признаком стрессовой ситуации и может иметь высокую реактивность. Было отмечено, что уровень гепсидина в моче при развитии системной инфекции повышается в 100 и более раз [7]. Однако, как было выяснено в последние годы, роль гепсидина в организме значительно многограннее, чем только антибактериальная защита, поскольку нарушения в экспрессии гена гепсидина связаны с клиническими отклонениями в параметрах обмена железа, и в некоторых случаях связаны с анемией [9, 11].

Связь между гепсидином и метаболизмом железа (Fe) была впервые показана Pigeon и соавт. [8], которые доказали, что избыток Fe индуцирует синтез гепсидина гепатоцитами, причем было выявлено, что мРНК экспрессируется не только под воздействием богатой Fe диеты, но также и под влиянием липополисахаридов (ЛПС). В последующих работах [9,10,11], проведенных как в модельных экспериментах на трансгенных линиях мышей, так и на людях с инфекционными заболеваниями и воспалением, было показано, что гиперпродукция гепсидина во время инфекции и воспаления вызывает гипоферримию и может быть ответственна за анемию при хронических заболеваниях. Биосинтез острофазных белков гепатоцитами регулируется всей группой провоспалительных цитокинов, но IL-6 отводится особая роль «гепатоцитактивирующего фактора», регулирующего гемопоэз. Авторы пришли к выводу, что гепсидин обладает блокирующим эффектом на транспорт Fe повсеместно, включая внутренний эпителий, макрофаги, плаценту и другие типы клеток [11].

Однако до сих пор многие стороны метаболизма железа и характерные лабораторные изменения при анемии у больных ревматоидным артритом, в частности при АХЗ, остаются не до конца уточненными, что может являться предпосылкой для поздней диагностики и неадекватной терапии [1, 3, 12].

Поэтому целью нашего исследования явилось изучение роли гепсидина в развитии анемии у больных ревматоидным артритом.

Материалы и методы

В исследование были включены 76 больных РА (критерии ACR, 1987). В обследуемой когорте было 65 женщин (86%), отношение мужчины/женщины составило 1:6.

Критерии включения больных: возраст 18 лет и старше; отсутствие острой кровопотери, мегалобластной и гемолитической анемий на момент включения в исследование, отсутствие тяжелых сопутствующих заболеваний (онкологические, туберкулез, хроническое неспецифическое заболевание легких, нарушение функции почек (острая и хроническая почечная недостаточность, гломерулонефрит) и печени (хронический активный гепатит), тяжелый ДВС-синдром).

Больные были разделены на две группы. В первую группу - основную вошли больные с анемией в количестве 47 человек. Критерием анемии по данным ВОЗ, считали снижение уровня гемоглобина (Нв) ниже 120 г\л для женщин и ниже 130 г/л для мужчин. Вторая группа (контрольная) состояла из 29 больных без анемии.

Как видно из таблицы 1, больные РА с анемией и без были сопоставимы (р>0,05) по возрасту (45,5 ± 14,3 и 49,8 ± 14,3 лет, соответственно) и длительности заболевания, которая варьировала от 2-х месяцев до 20 лет, при средней длительности 5 лет. В обеих группах отмечалось выраженное преобладание развернутой и поздней клинических стадий РА. В большинстве случаев определялась позитивность по уровню РФ и АЦЦП (83% и 70%, соответственно у больных с анемией и 86% и 79%- без анемии). У подавляющего большинства больных РА, как с анемией так и без, находящихся на стационарном лечении в НИИР РАМН была диагностирована высокая воспалительная активность заболевания (79% и 72% соответственно), у остальных пациентов - умеренная степень активности. Ни у одного больного, включенного в исследование, не было низкой степени активности или ремиссии. В основной группе больных у 29% были выявлены системные проявления, в контрольной группе- у 24%. При рентгенологическом исследовании определялась чаще III стадия вне зависимости от уровня гемоглобина (47% и 48% соответственно). Эрозивный артрит был диагностирован у 83% и 81% больных, соответственно.

Наряду с общепринятым клиническим обследованием у всех больных, включенных в анализ, проводилось изучение показателей метаболизма железа: сывороточного железа (СЖ), общей железосвязывающей способности сыворотки (ОЖСС) и насыщения трансферрина железом (НТЖ), трансферриновых рецепторов (ТрФ) и ферритина сыворотки (ФС), а также прямым иммуноферментным методом определялся уровень прогормона гепсидина (набор Hepcidin Prohormone Enzyme Immunoassay Kit). Цитокины (ИЛ-6, ФНО-) определяли методом ИФА с помощью стандартных коммерческих наборов.

В качестве группы сравнения использовались показатели метаболизма железа 10 здоровых доноров. Средний возраст доноров был сопоставим с обследуемой когортой больных РА (42,3 ± 7,3), соотношение мужчины/женщины составило 1:5.

Таблица 1. Клиническая характеристика больных РА с анемией и без анемии

Для диагностики дефицита железа применялся дифференциально-диагностический алгоритм, разработанный в НИИР РАМН [13], с использованием трех показателей обмена железа (ФС, ОЖСС и НТЖ). Диагностика основывалась на двух этапах оценки показателей железа: при уровне ферритина сыворотки ниже нормы (ФС < 40 мкг\л) ставиться диагноз изолированной железодефицитной анемии (ЖДА). Если ФС ?40 мкг\л, но при этом имеется одновременное повышение ОЖСС выше нормы, т.е. 70 мкм\л и снижение НТЖ, менее 20 %, то у данного больного можно заподозрить смешанный генез анемии, при которой обнаруживается как дефицита железа, так и АХЗ. У остальных больных можно ставить диагноз изолированной анемии хронического заболевания.

Статистическая обработка материала проводилась общепринятыми методами. При нормальном распределении использовались методы параметрической статистики, а при ненормальном распределении - методы непараметрической статистики. Результаты представлены в виде средних значений и средних квадратических отклонений для количественных признаков, имеющих нормальное распределение (M (s)), медианы и интерквартильного интервала (Me [Q25;Q75]) для других распределений количественных признаков. Анализ взаимосвязи двух признаков проводился с использованием непараметрического корреляционного анализа по методу Спирмена. Результаты этого анализа представлены коэффициентом корреляции - R и значением р. Для сравнения двух независимых групп мы использовали непараметрический критерий Манна-Уитни (U-тест). Достоверными считались различия при уровне значимости р<0,05.

Результаты исследования

В результате проведенного исследования было установлено, что уровень сывороточного прогормона гепсидина у обследуемых больных РА вне зависимости от уровня гемоглобина в среднем составил 89,2 65,1 пг\мл и был значительно выше, чем у доноров (64,9 21,6 пг\мл; р<0,05).

Учитывая, что при РА индекс DAS 28 является основным показателем активности заболевания, мы попытались установить наличие зависимости между его уровнем и значением гепсидина. Несмотря на то, что больные в обеих выборках были сопоставимы по активности воспалительного процесса, только у больных с анемией была выявлена прямая корреляция между гепсидином и DAS 28 (r_{DAS 28} = 0,42; р < 0,05).

Анализ биохимических показателей крови, характеризующих метаболизм железа (табл.2), показал, что по сравнению с донорами у больных РА вне зависимости от наличия анемии было выявлено повышение уровня ФС, являющегося острофазовым показателем и отражающего высокую активность воспалительного процесса.

Таблица 2 Показатели метаболизма железа у больных РА в сравнении с донорами

* p < 0,05 между основной и контрольной группами

**p < 0,05 между больными РА и донорами

Средние значения гепсидина у больных РА, как с анемией, так и с нормальным уровнем гемоглобина не различались, достигая статистической достоверности с донорами лишь в группе без анемии (86,6 67,1 пг\мл; 90,3 37,9 пг\мл и 64,9 21,6 пг\мл, соответственно). С другой стороны, обращает на себя внимание, что только у пациентов с анемией было выявлено снижение уровней СЖ (9,5 5,6 мкм\л) и НТЖ (20,8 13,2 %), находившихся на нижней границе нормы и косвенно указывающих на наличие дефицита железа, либо на гипорегенераторный характер эритропоэза. Уровень ТрФ был сопоставим в обеих группах (6,0 4,1 г\л и 4,9 2,9 г\л, соответственно).

Учитывая полученные результаты, был проведен корреляционный анализ между уровнем гепсидина, Нв и другими показателями метаболизма железа (ФС, СЖ, НТЖ, ОЖСС) в обеих выборках. В контрольной группе (без анемии) не было выявлено корреляции гепсидина с показателями метаболизма железа и гемоглобином. Оказалось, что только у больных РА с анемией гепсидин коррелировал с уровнями Нв, СЖ и ОЖСС, (rНв= 0,34; rСЖ= 0,6; rОЖСС= -0,4). Корреляции с ФС и НТЖ выявлено не было (rФС= 0,13; rНТЖ= 0,23). анемия ревматоидный артрит гепсидин

Обращает на себя внимание, что (рис.№1) наиболее высокие средние значения гепсидина были выявлены у больных РА с легкой степенью анемии (n= 34) (99,2 64,1 пг\мл), а наименьшие значения у больных с гемоглобином ниже 100 г\л (59,4 42,6 пг\мл).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Значения сывороточного прогормона гепсидина в зависимости от уровня гемоглобина у больных РА

Данные, полученные в ходе проведенного анализа, позволили предположить, что группа больных РА с анемией может быть неоднородной и включать в себя не только больных с АХЗ, но и с ЖДА.

Для исключения ЖДА больные РА с анемией в соответствии с дифференциально-диагностическим алгоритмом были разделены на три подгруппы. В первую вошли больные РА с изолированной АХЗ - 13 человек (28% от основной группы); во вторую - 17 пациентов (32%) с анемией смешанного генеза (АХЗ+ЖДА), а в третью - с изолированной ЖДА (n=17).

За последнее время в связи с широким применением метода иммуноферментного анализа и возможности получения моноклональных антител проведен ряд работ по определению уровня гепсидина при различных заболеваниях [3,5,14,15]. Так, например, при лимфопролиферативных и инфекционных заболеваниях гепсидин значительно превышает нормальные значения, однако у каждого больного выявляются эпизоды и резкого понижения его содержания в сыворотке. Авторы предполагают, что эти изменения связаны с активацией макрофагальной системы, поскольку у больных этих групп резко повышены значения ФС [5]. Эти результаты подтверждают данные о том, что гепсидин регулирует не только метаболизм железа, но его повышение в сыворотке больных при хроническом воспалении - одно из проявлений острофазового ответа.

В результате проведенного нами исследования было установлено, что у больных РА вне зависимости от наличия анемии значения сывороточного прогормона гепсидина и другого маркера, отражающего запасы железа - ферритина были значительно выше, чем у здоровых доноров, что совпадает с данными литературы. В 2010 году было опубликовано исследование [16], в котором авторы выявили существенные различия в уровнях гепсидина у больных с активным и неактивным РА. К сожалению, в нашей выборке не было пациентов с низкой активность РА, что не позволило нам провести подобный анализ. С другой стороны, несмотря на то, что больные в обеих выборках (как с анемией, так и без) были сопоставимы по активности и длительности заболевания, только при анемии было выявлено повышение уровня гепсидина при нарастании значения индекса DAS28 (r=0,42), являющегося основным показателем активности воспалительного процесса. Эти данные показывают, что гепсидин не может быть только потенциальным маркером активности РА.

При анализе общей группы больных с анемией не было получено достоверных различий в уровне гепсидина по сравнению с таковыми без анемии, что могло поставить под сомнение теоретические предпосылки развития АХЗ у больных РА, как было сделано в одном из исследований [16]. Нетипичным для АХЗ являлось и то, что уровень гемоглобина положительно коррелировал с концентрацией гепсидина в сыворотке крови: т.е. наибольшие значения гепсидина выявлялись у пациентов с легкой степенью анемии, и почти в два раза ниже у больных с гемоглобином мене 100г\л.

Анализ показателей метаболизма железа у больных РА выявил разнонаправленность изменений. В общей группе больных РА с анемией уровни СЖ, НТЖ находились на нижней границе нормы, но в то же время при сравнении с контрольной группой без анемии и донорами отмечено их значимое понижение. Также определялось достоверное повышение ОЖСС, отражающее степень “голодания” сыворотки и уменьшение насыщения железом трасферрина, что указывает на дефицит железа. Это позволило предположить, что выявленная биохимическая гетерогенность показателей метаболизма железа у больных РА, в том числе и гепсидина, была обусловлена не только АХЗ, но и наличием у части больных ЖДА. Что и подтвердилось при дальнейшем исследовании.

У пациентов с РА на фоне АХЗ уровень гепсидина, как и ожидалось, был значительно повышен и колебался в пределах 120 пг/мл. В этой же подгруппе больных отмечалась очень высокая воспалительная активность РА (ср. DAS>6,6 баллов), характеризующаяся не только значительным повышением СРБ и ФС, а также наиболее высокими уровнями исследуемых провоспалительных цитокинов (ИЛ-6; ФНО- б) и биомаркеров РА. Только у больных с изолированной АХЗ была получена четкая корреляционная связь между уровнем гепсидина и ИЛ-6 (r = 0,8; р<0,05), а корреляций с другими цитокинами не выявлено, что согласуется с данными других исследований [17,18]. В подгруппах со смешанным генезом анемии и в контрольной группе такой взаимосвязи не было отмечено (даже при высоких средних значениях ИЛ-6 у больных РА без анемии). Учитывая взаимодействия между ИЛ-6 и гепсидином при АХЗ, видимо, можно представить следующую схему: ИЛ6, как основной провоспалительный агент, резко увеличивается при воспалении, что приводит к индукции гепсидина гепатоцитами. Гепсидин блокирует выход Fe из макрофагов и абсорбцию Fe в кишечнике, что приводит к гипоферремии и в дальнейшем - к анемии. К тому же повышенная экспрессия гепсидина играет «псевдозащитную» роль: блокируя абсорбцию железа из кишечника, гепсидин подавляет пролиферативные процессы и эритропоэз, способствуя прогрессированию анемии, а высокая продукция ИЛ-6 индуцирует синтез гепсидина на высоком уровне [5]. Вероятно, всё это угнетает нормальную выработку эритропоэтина, что поддерживает анемию и способствует персистенции воспаления.

У больных РА с верифицированной ЖДА, несмотря на наличие высокой активности воспалительного процесса, наоборот выявлялось значительное снижение концентрации гепсидина в сыворотке и, судя по предварительным данным, имеющее прямую корреляцию с уровнем Hв. Это, во-первых, соответствует данным литературы [5, 17,18], а, во-вторых, вполне объяснимо с точки зрения роли гепсидина в метаболизме Fe и стремлении организма восполнить запасы Fe для обеспечения нормального процесса синтеза Hв. Именно наличие истинного дефицита железа у больных РА так существенно нивелировало средние показатели гепсидина в общей группе больных с анемией.

Таким образом, полученные в ходе данного исследования результаты доказывают, что гепсидин является отрицательным регулятором обмена железа и может применяться для дифференциальной диагностики АХЗ и истинного дефицита железа у больных РА, поскольку уровень гепсидина резко повышается при изолированной АХЗ и снижается при ЖДА, несмотря на высокую воспалительную активность заболевания. Это имеет важное практическое значение: некорректная трактовка пациента с АХЗ как имеющего дефицит железа влечет за собой неэффективную терапию железом с риском развития осложнений.

До последнего времени в литературе не было однозначных указаний на то, при каких показателях Нв крови у больных РА следует начинать лечение или профилактические мероприятия, какому методу отдавать предпочтение [12]. Однако, в настоящее время стратегию лечения АХЗ при РА связывают с применением Тоцилизумаба - первого и единственного блокатора эффектов ИЛ-6, а следовательно и антагониста гепсидина, который разрешен к применению при заболеваниях человека [19,20] . Возможно, полученные данные станут шагом вперед в отношении лечения анемии хронического заболевания у больных РА, контроль над которой до последнего времени оставался сложной задачей.

Список литературы

1. Weiss G., Goodnough L.T. Anemia of Chronic Disease // New. Eng. J. Med. 2005. Vol 352. 10. 1011--1023.

2. Nikolaisen C, Figenschau Y, Nossent JC. Anemia in early rheumatoid arthritis is associated with interleukin 6-mediated bone marrow suppression, but has no effect on disease course or mortality. J Rheumatol. 2008 Mar;35(3):380-6.

3. Jaworski J, Maslinski W, Pazdur J et al. Decreased expression of integrins by hematopoietic cells in patients with rheumatoid arthritis and anemia: relationship with bone marrow cytokine levels. J Investig Allergol Clin Immunol. 2008;18(1):17-21.

4. Nissenson AR, Goodnough LT, Dubois RW. Anemia: not just an innocent bystander? Arch Intern Med 2003;163:1400-1404.

5. Левина А.А., Казюкова Т.В., Цветаева Н.В. и др; Гепсидин как регулятор гомеостаза железа; Педиатрия,2008, 8,1; 67-75

6. Andrews NC. Anemia of inflammation: the cytokine-hepcidin link. J Clin Invest 2004;113:1251-1253

7. Ganz T Hepcidin in iron metabolism Curr Opin Hematol, 2004; 11(4): 251-4.

8. Pigeon, C., et al. A new mouse liver-specific gene, encoding a protein homologous to human antimicrobial peptide hepcidin, is overexpressed during iron overload. J. Biol. Chem. 2001.7811-7819.

9. Nicolas, G., et al. The gene encoding the iron regulatory peptide hepcidin is regulated by anemia, hypoxia, and inflammation. J. Clin. Invest. 2002.1037-1044.

10. Nemeth, E., et al. Hepcidin, a putative mediator of anemia of inflammation, is a type II acutephase protein. Blood. 2003.:2461-2463.

11. Nemeth E, Rivera S, Gabayan V, et al. IL-6 mediates hypoferremia of inflammation by inducing the synthesis of the iron regulatory hormone hepcidin. J Clin Invest 2004;113:1271-1276.

12. Галушко Е.А. Анемия хронического заболевания Научно - практическая ревматология 2009, Приложение к №3, 70-78

13. Галушко Е.А., Левина А.А., Муравьев Ю.В. Дифференциальная диагностика характера анемии у больных ревматоидным артритом. Научно-практич. ревматол.2003; 3; 23-26

14. Demirjian SG, Nurko S. Anemia of chronic kidney disease: when normalcy becomes undesirable. Cleve Clin J Med. 2008 May;75(5):353-6.

15. Masson C. Rheumatoid anemia. Joint Bone Spine. 2011 Mar;78(2):131-7.

16. Kim HR, Kim KW, Yoon SY, et all Serum pro-hepcidin could reflect disease activity in patients with rheumatoid arthritis. J Korean Med Sci. 2010 Mar;25(3):348-52

17. Demirag M., Haznedaroglu S.r, Banu S.k, et all ;Circulating Hepcidin in the Crossroads of Anemia and Inflammation Associated with Rheumatoid Arthritis Inter Med 48: 421-426, 2009

18. Jayaranee S, Sthaneshwar P, Sokkalingam S Serum prohepcidin concentrations in rheumatoid arthritis. Pathology 2009 Feb;41(2)178-82

19. Genovese MC, McKay JD, Nasonov EL,. et all Interleukin-6 receptor inhibition with tocilizumab reduces disease activity in rheumatoid arthritis with inadequate response to disease-modifying antirheumatic drugs: the tocilizumab in combination with traditional disease-modifying antirheumatic drug therapy study. Arthritis Rheum. 2008 Oct;58(10):2968-80

20. Е.Л. Насонов, Е.Ю. Панасюк, С.Г. Булдаков и др. Эффективность и безопасность тоцилизумаба при ревматоидном артрите (промежуточные результаты российского многоцентрового исследования). Научно-практическая ревматология 2010; №2; 21-30

Размещено на Allbest.ru