Представлены новые аспекты патогенеза стрептококковой ангины — формирование нестабильности генома соматических клеток, обусловленное действием возбудителя заболевания S. pyogenes и развитием дисбаланса в оксидантно-антиоксидантной, иммунной системах во взаимосвязи с активностью ферментных систем биотрансформации, осуществляющих метаболизм лекарственных препаратов. С целью «фармакологической защиты генома» рекомендовано применение препарата «Ксимедон» в комплексной терапии больных ангиной.

Pathogenetic aspects of angina as a streptococcal infection and the possibility of corrective therapy

It is presented new aspects of pathogenesis of streptococcal angina — the formation of genomic instability of somatic cells, due to the action of the causative agent S. pyogenes and the development of an imbalance in the oxidant-antioxidant and immune systems in conjunction with the activity of enzyme systems of biotransformation offering drug metabolism. In order to «pharmacological protection of the genome» is recommended to use the drug Xymedon in the treatment of patients with angina.

Заболевания, вызванные стрептококком группы А (СГА), широко распространены во всем мире, а ангина среди стрептококкозов по частоте регистрации занимает первое место [1]. Формирование рецидивирующего течения и развитие метатонзиллярных осложнений, несмотря на проводимую этиотропную терапию, позволяет предполагать наличие еще не изученных патогенетических механизмов в инфекционном процессе при стрептококковой ангине.

Результаты ранее проведенных исследований свидетельствуют о возможности инфекционных агентов вызывать поражения ядерных структур клеток и приводить к формированию феномена нестабильности генома (НГ), который проявляется различными нарушениями генетического аппарата соматических клеток и индуцируется многими экзо- и эндогенными факторами [2, 3, 4, 5, 6]. Предполагается, что в формировании НГ участвуют несколько механизмов, два из них наиболее значимы: во-первых, повышение интенсивности процессов мутагенеза в клетках организма, во-вторых — снижение эффективной работы геномпротекторных систем [7, 8].

Цель: обоснование клинико-патогенетических механизмов развития патологических процессов при ангине, обусловленной Streptococcus pyogenes, на уровне дестабилизации клеточного генома и разработка способа их терапевтической коррекции.

Материалы и методы: Обследовано 330 больных ангиной (55,8% женщин и 46,7% мужчин) в возрасте от 17 до 57 лет (24,17±0,6 года). Причиной заболевания у всех пациентов явился S. pyogenes. Первичная форма ангины установлена у 166 (50,3%), рецидивирующая — у 164 (49,7%) человек. Лакунарная ангина диагностирована у 279 (84,5 %), фибринозно-некротическая — у 51 (15,5 %) пациентов. Контрольную группу составили 140 здоровых лиц. Обследование проводилось в острый период заболевания — (2–4-й дни болезни), в период ранней (7–10-й дни болезни) и поздней реконвалесценции (через 1 и 3 месяца от начала заболевания).

Цитогенетические исследования проводили с использованием 2 методов: регистрации количества эритроцитов с микроядрами (ЭМ) и лимфоцитов с аберрациями хромосом (АХ) в периферической крови [9, 10]. Исследование состояния оксидантно-антиоксидантной системы включало определение первичных (гидроперекиси — ГП) и вторичных (малоновый диальдегид — МДА) продуктов липопероксидации по методу Гаврилова В.П. [11]. Антиоксидантную емкость плазмы крови определяли методом кулонометрического титрования с помощью электрогенерированного брома [12]. Проведены комплексные иммунологические исследования, включающие определение популяций и субпопуляций лимфоцитов, показателей опсонофагоцитарной системы [13]. Исследование активности ферментных систем биотрансформации осуществлялось путем определения фенотипов ацетилирования [14]. Изучена токсигенность 28 культур S. рyogenes, выделенных от больных ангиной, методом ПЦР-амплификации [15]. В эксперименте in vivo (на растениях Crepis capillaries (скерда) и белых беспородных мышах) оценена мутагенная активность S. pyogenes. При обработке данных биологических объектов живой культурой S. pyogenes в различных концентрациях проводили регистрацию перестроек хромосом в клетках меристемы семян Crepis capillaries [16] и учет эритроцитов с микроядрами в периферической крови мышей [9].

Результаты исследования. У больных стрептококковой ангиной в острый период заболевания зарегистрировано достоверное повышение уровня эритроцитов с микроядрами (0,19±0,01%, p<0,001) и лимфоцитов с аберрациями хромосом (5,22±0,63%, p<0,001) в периферической крови по сравнению показателями у здоровых лиц (0,11±0,01% и 2,0±0,57% соответственно). В период ранней реконвалесценции происходит дальнейшее нарастание числа ЭМ (0,23±0,03%, p<0,001) и лимфоцитов с АХ (6,11±0,53%, р<0,05). При первичной ангине нормализация уровня ЭМ происходит через месяц от начала заболевания, при рецидивирующем течении — только через 3 мес. Количество лимфоцитов с АХ через месяц от начала заболевания снижается, но остается в 2,5 раза выше, чем у здоровых лиц (5,11±0,57%, р<0,01). Полученные данные свидетельствуют о нестабильности генома соматических клеток у больных стрептококковой ангиной как в острый период, так и в периоды реконвалесценции [10].

Исследовали факторы, влияющие на интенсивность мутагенеза при развитии инфекционного процесса: действие стрептококка и его токсинов, а также состояние восприимчивого организма.

Изучение токсигенности культур S. pyogenes, выделенных больных ангиной, основывалось на определении суперантигенов (spe А, spe B, spe С, spe F.), являющихся пирогенными экзотоксинами. У 100% культур S. рyogenes обнаружен суперантигенген spe B, который ингибирует клеточные и гуморальные факторы иммунной защиты организма и оказывает деструктивное действие на цитоплазматическую мембрану эпителия. Также во всех культурах определен суперантиген spe F, обладающий митогенными свойствами и повышающий проницаемость сосудистой стенки. Стрептококковый пирогенный экзотоксин А был выделен от больного с тяжелым течением заболевания. Суперантиген spe С достоверно чаще выявлялся в культурах, выделенных от больных повторной ангиной (в 77%), возможно, он способствует персистенции возбудителя в организме.

В эксперименте на мышах и растениях Crepis capillaries с использованием цитогенетических методов оценена мутагенная активность S. pyogenes [15]. Так, обработка семян скерды (Crepis capillaries) живой культурой S. рyogenes в концентрации 1 млн КОЕ/мл приводила к достоверному увеличению количества клеток аберрациями хромосом (3,97±0,74%, контроль — 0,85±0,35%, p<0,001). Зарегистрировано увеличение уровня эритроцитов с микроядрами в периферической крови мышей при внутрибрюшинном введении им живой культуры S. рyogenes на 3–5-й дни эксперимента (0,98±0,02%, контроль 0,37±0,01%, p<0,01) с последующим снижением до показателей контрольной группы на 7–16-й дни эксперимента.

У больных стрептококковой ангиной в острый период, период ранней реконвалесценции и через 1 месяц от начала заболевания отмечено достоверное повышение количества гидроперекисей (23,15±0,31 отн.ед/мл, 24,39±0,35 отн.ед/мл, 13,91±0,32 отн.ед/мл, соответственно; р<0,001), малонового диальдегида (6,35±0,35мкмоль/л, 5,79±0,55 мкмоль/л и 4,21±0,57 мкмоль/л соответственно; р<0,01) по сравнению с группой здоровых лиц (7,0±0,27 отн.ед.мл, и 2,0±0,14 мкмоль/л; соответственно). Известно, что продукты ПОЛ обладают мутагенной активностью и способны индуцировать цитогенетические нарушения [17]. Установлено достоверное снижение антиоксидантной емкости сыворотки крови в острый период заболевания (12,99±0,24 кКл/л; здоровые — 25,00±0,11 кКл/л; р<0,001) и сохранение достоверно низких значений в период ранней и поздней реконвалесценции (17,43±0,51 кКл/л и 19,41±0,42 кКл/л соответственно, р<0,001), что свидетельствует о снижении активности антиоксидантной системы, являющейся геномпротекторной системой клетки.

Проведенные иммунологические исследования показали, что в острую фазу заболевания у больных рецидивирующей ангиной наблюдается умеренное угнетение клеточных факторов иммунитета, выражающееся в достоверном уменьшении общего количества лимфоцитов (21,54±4,3%; р<0,001), CD3+ (68,63±2,08%; р<0,01), CD4+ (37,78±1,22%; р<0,05) клеток. В то же время повышено количество лимфоцитов с маркерами активации — HLA-DR+ (17,3±3,1%; р<0,05) и CD25+ (13,38±2,55%; р<0,05) с сохранением достоверно высоких значений данных субпопуляций лимфоцитов в периоды реконвалесценции, что свидетельствовало о продолжающейся антигенной стимуляции. Опсонофагоцитарное звено иммунитета в острый период заболевания характеризовалось повышением функционально-метаболической активности нейтрофилов в спонтанном НСТ-тесте (21,43±9,61%; р<0,001), фагоцитарной активности нейтрофилов (80,3±2,98%; р<0,05) и ЦИК (0,059±0,005; р<0,001). В периоды реконвалесценции сохранялись достоверные отличия этих показателей от уровня здоровых лиц. Цитогенетические изменения у больных ангиной коррелировали с дисбалансом в оксидантно-антиоксидантной и иммунной системах. Выявлены прямые корреляции с высокой степенью достоверности между ЭМ/МДА (r=0,45; p<0,01) и обратные корреляции между ЭМ/АОЕ (r = -0,55; p<0,05). Установлено наличие обратных корреляций между уровнем ЭМ/CD4+ (r = -0,42; p<0,05) и прямых корреляций с высокой достоверностью между ЭМ/HLA-DR (r = 0,71; p<0,001), а также между ЭМ/сп НСТ (r = 0,43; p<0,05), что свидетельствует о влиянии оксидантно-антиоксидантного потенциала и иммунного ответа организма на состояние генома соматических клеток.

Исследовано состояние ферментной системы ацетилирования, осуществляющей метаболизм лекарственных средств в организме. У пациентов с первичной и лакунарной ангиной регистрировался преимущественно быстрый фенотип ацетилирования (ФА) (у 57,1% и 62,3% пациентов). При рецидивирующей и фибринозно-некротической формах ангины чаще преобладал медленный ФА (62,7% и 58,3% пациентов). Выявлены слабые корреляции между цитогенетическими показателями и быстрым ФА. В то же время установлены обратные средней степени достоверные корреляции между ЭМ/медленный ФА (r = -0,72; p<0,01), что свидетельствует о взаимосвязи цитогенетических нарушений и скорости течения метаболических процессов ацетилирования.

Цитогенетические изменения, а также дисбаланс в оксидантно-антиоксидантной и иммунной системах были наиболее выражены у больных фибринозно-некротической ангиной и у пациентов с рецидивирующим течением заболевания, у которых установлен медленный фенотип ацетилирования.

Таким образом, проведенные нами исследования позволили выявить новые аспекты в развитии ангины стрептококковой этиологии. Установлено наличие при ангине ранее неизвестного патогенетического звена — нестабильности генома соматических клеток, который можно рассматривать как типовой патологический процесс. Рассмотрены и представлены возможные механизмы формирования нестабильности генома при ангине (рис. 1):

Рис. 1. Механизмы формирования нестабильности генома при ангине, обусловленной S. рyogenes

— действие возбудителя заболевания S. pyogenes и состояние иммунной системы восприимчивого организма;

— активация оксидантных процессов с повышением образования продуктов перекисного окисления липидов и снижение активности антиоксидантных систем, нейтрализующих эти процессы;

— действие лекарственных препаратов и особенности функционирования систем биотрансформации, осуществляющих их метаболизм.

Результирующей данных альтернативных процессов является развитие нестабильности генетического аппарата соматических клеток. Дестабилизация генома приводит к нарушению экспрессии генов, в конечном итоге провоцирующему нарушения метаболизма в различных звеньях, что представляет потенциальную опасность в плане прогрессирования последующих мутагенных процессов [8].

Полученные результаты явились основанием для проведения корригирующей терапии выявленных нарушений, прежде всего с целью «фармакологической защиты генома», отечественным препаратом пиримидинового ряда «Ксимедоном» (регистрационное удостоверение ЛС-000045-050311) с ранее доказанным регенераторным, иммуномодулирующим, антиоксидантным и антимутагенным действием [10, 19, 20, 13, 21].

В зависимости от схемы лечения больные были разделены на 2 группы: основную (110 человек), получавшую препарат «Ксимедон» по 0,5 г. 3 раза в день в течение 7 дней на фоне базисной терапии и сравнения (220 человек) — на базисной терапии (препарат «Пенициллин» 4 млн. ЕД в сутки внутримышечно).

Клинические эффекты ксимедона характеризовались достоверным сокращением длительности синдрома интоксикации в среднем на 1,5 дня (p<0,01), сроков купирования локального тонзиллярного синдрома на 2,0 дня (p<0,001) и регионарного лимфаденита — на 1,6 дня (p<0,01) при всех клинических формах стрептококковой ангины. Изучение отдаленных результатов лечения в течение 6 месяцев показало уменьшение числа рецидивов ангины в 2 раза.

Влияние ксимедона на цитогенетический статус больных стрептококковой ангиной характеризовалось восстановлением уровня ЭМ до показателей здоровых лиц уже в периоде ранней реконвалесценции при первичной ангине (0,09±0,02%, p>0,05), и через месяц от начала заболевания — при повторной (0,10±0,01%, p>0,05). При этом антимутагенный эффект (АЭ) препарата у пациентов первичной ангиной в период ранней реконвалесценции составил 43,7%, у больных повторной ангиной через 1 месяц — 41,2%. В группе сравнения зарегистрированы достоверно высокие значения ЭМ на данных сроках наблюдения (0,19±0,01%, p<0,001 и 0,15±0,02%, p<0,05 соответственно).

Нами также выявлено корригирующее влияние ксимедона на оксидантно-антиоксидантную систему. В периоде ранней реконвалесценции уровень МДА в основной группе при первичной ангине снизился на 32,5% (5,59±0,72 мкмоль/л; p<0,001), а при повторной — на 26,2% (5,13±0,46 мкмоль/л; p<0,001) и достиг показателя здоровых лиц в период поздней реконвалесценции. В то же время в группе сравнения в течение 3 месяцев сохранялись достоверно высокие значения МДА (3,76±0,26 мкмоль/л; p<0,001) у пациентов повторной ангиной. АОЕ плазмы крови у пациентов основной группы через 7-10 дней от начала заболевания повысилась на 39,3% (17,61±0,34 кКл/л.; p<0,001) при первичной ангине и на 43,4% (18,72±0,34 кКл/л.; p<0,001) при повторной, достигая уровня здоровых лиц через 3 месяца. В группе сравнения — соответственно на 27,1% (15,73±0,57 кКл/л; p<0,001) и 25,5% (17,43±0,51 кКл/л.; p<0,001), не достигая показателей контрольной группы в периоде поздней реконвалесценции у пациентов повторной ангиной (24,22±0,6 кКл/л.; p<0,05).

Иммуномодулирующий эффект препарата «Ксимедон» проявлялся нормализацией соотношения и содержания основных популяций и субпопуляций лимфоцитов (CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, CD72+) к периоду ранней реконвалесценции у больных рецидивирующей и фибринозно-некротической формами ангины. Под действием ксимедона повышенная экспрессия активационных маркеров HLA–DR+, CD25+ в острый период заболевания снижается до нормы для CD25+ антигенов к периоду ранней реконвалесценции и для HLA — DR+ антигена к периоду поздней реконвалесценции. В группе сравнения весь период наблюдения оставалось высоким содержание HLA — DR+ лимфоцитов. Отмечалось восстановление функционально-метаболической активности нейтрофилов в спонтанном и стимулированном НСТ — тесте. Содержание ЦИКов, сывороточных IgA и IgG снизилось до уровня здоровых лиц (р>0,05) через 1 месяц от начала заболевания. В то же время в группе сравнения сохранялись достоверно высокие значения этих показателей в течение всего срока наблюдения.

Изучение влияния препарата «Ксимедон» на метаболическую систему ацетилирования позволило выявить его индукционный эффект на активность фермента N-ацетилтрансферазы. У пациентов основной группы на фоне лечения ксимедоном не наблюдалось индукции в группе быстрых ацетиляторов. У медленных ацетиляторов индукция составила 62,5±9,08% и к концу лечения привела к переходу 34,6% больных с медленным ФА в группу с быстрым ФА.

Таким образом, препарат «Ксимедон» проявляет эффект индуктора метаболических процессов ацетилирования и ускоряет темпы выздоровления, опосредованно воздействуя на генетический аппарат и стимулируя антиоксидантную и иммунную защиту организма.

Выводы. Дисбаланс в оксидантно-антиоксидантной и иммунной системах при участии систем биотрансформации определяет степень нестабильности генома и является связующим звеном в патогенезе стрептококковой ангины. S. рyogenes, обладая токсигенной и мутагенной активностью, способен индуцировать цитогенетические нарушения в соматических клетках. С целью коррекции выявленных нарушений рекомендовано проведение комплексной патогенетической терапии с применением препарата ксимедон.

 

И.Э. Кравченко

Казанский государственный медицинский университет

 

Литература:

1. Покровский В.И., Брико Н.И., Ряпис Л.А. Стрептококки и стрептококкозы // М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2006. — 544 с.

2. Manna G.K., Samar C. Bacterial induced bone-marrow chromosome aberrations in mice and their repair // Symp. Struct. Funct. Aspects Chromosomes. — Bombey, 1975. — Vol. 1. — P. 19.

3. Акифьев А.П. Мутагенез и генетический гомеостаз у высших организмов / А.П. Акифьев, Г.А. Худолий // Вестник Российской академии медицинских наук, 1993. — № 1. — С. 3-9.

4. Rosin M.P., Anwar W.A., Ward A. Inflammation, chromosomal instability, and cancer: the schistosomiasis model // Cancer Res., 1994. — Vol. 54. — № 7. — P. 1929-1933.

5. Ильинских И.Н., Новицкий В.В., Ильинских Е.Н., Ильинских Н.Н., Ткаченко С.Б. Инфекционная кариопатология. — Томск: Изд. Томск. университета, 2005. — 168 с.

6. Weitzman M.D., Lilley C.E., Chaurushiya M.S. Genomes in conflict: maintaining genome integrity during virus infection / Annu Rev Microbiol., 2010, Oct 13; 64:61-81.

7. Крыжановский Г.Н. (Под редакцией). Дизрегуляционная патология. — М.: Медицина,. 2002.

8. Семенов В.В., Кошпаева Е.С., Семенов В.А., Погорельцев В.И. // Сб. «Естествознание и гуманизм». — Современный мир, природа и человек. — Томск, 2007. — Т. 4. — № 2. — С. 87-88.

9. Методические рекомендации МР. Оценка мутагенной активности факторов окружающей среды в клетках разных органов млекопитающих микроядерным методом. — М., 2001. — 22 с.

10. Кравченко И.Э., Зарипова Р.Г., Фазылов В.Х., Семенов В.А., Семенов А.В., Погорельцев В.И. Нестабильность генома у больных ангиной и возможности фармакологической коррекции ксимедоном // Казанский медицинский журнал, 2006 — Т. 87. — № 4. — С. 257-261.

11. Гаврилов В.Б., Мишкорудная М.И.. Спектрофотометрическое определение содержания гидроперекиси липидов в плазме крови // Лаб. дело, 1983. — № 3. — С. 33-35.

12. Погорельцев В.И. Применение метода гальваностатической кулонометрии в клинической диагностике антиоксидантного статуса организма человека / В.И. Погорельцев, Г.К. Зиятдинова, Г.К. Будников. — Казань: КГМУ, 2004. — 53 с.

13. Кравченко И.Э., Фазылов В.Х. Диагностическое и прогностическое значение клинико-иммунологических показателей при ангине и коррекция выявленных нарушений / Вестник государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова. — СПб, 2005. — № 3 — С. 134-140.

14. Гармонов С.Ю., Евгеньев М.И., Зыкова И.Е. Аналитические методы исследования генетического полиморфизма организма человека // Вопросы биологич. и фармацевтической химии, 2004. — № 1. — С. 3-20.

15. Кравченко И.Э., Дмитриева Н.Ф., Ещина А.С., Кириллов М.Ю., Тимофеев Ю.М., Брико Н.И. Генетическая характеристика токсигенности культур стрептококков группы А, выделенных от больных ангиной / Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, 2009. — № 1 — С. 76-78.

16. Evans M.D. Oxidative damage to nucleic acids / M.D. Evans, M.S. Cooke 2007. — 228 р.

17. Дубинина Л.Г. Структурные мутации в опытах с Crepis capillaries. — М.: Наука. 1978.

18. Середенин С.Б. Фармакологическая защита генома / С.Б. Середенин, А.Д. Дурнев. — М.: ВИНИТИ, 1992. — 280 с.

19. Измайлов С.Г., Измайлов Г.А., Аверьянов М.Ю., Резник В.С. Ксимедон в клинической практике. — Н. Новгород: Изд-во НГМА, 2001. — 188 с.

20. Цибулькин А.П. Моделирование экспрессии ключевых молекул мембран иммунокомпетентных клеток пиримидиновыми производными: обоснование системности иммунопотенцирующего эффекта / А.П. Цибулькин, Ю.Д. Слабнов, О.К. Поздеев и др. // Иммунология, 1998. — № 4. — С. 29-33.

21. Черепнев Г.В. Потенциальная роль антимутагенного эффекта ксимедона в модификации иммунореактивности / Г.В. Черепнев, К.В. Малышев, Ю.Д. Слабнов и др. // Экспериментальная и клиническая фармакология, 2000. — № 6. — С. 43-48.