Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

Ukrainian journal of surgery 2 (37) 2018

Back to issue

Structural analysis of morphometric and morphofunctional state of immunocompetent blood cells in case of purulent inflammatory diseases of soft tissues on the background of type 2 diabetes

Authors: Желіба М.Д., Богачук М.Г.
Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова МОЗ України, м. Вінниця, Україна

Categories: Surgery

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. За результатами досліджень, у хворих на цукровий діабет (ЦД) 2-го типу виявляються стійкі зміни в різних ланках імунної системи: клітинної, гуморальної, фагоцитарної активності. Гіперглікемія, гіперліпідемія, інсулінорезистентність і адаптивна гіперінсулінемія впливають на клітини імунної системи, сприяючи розвитку метаболічної імунодепресії та формуючи стійке імунологічне порушення. Мета дослідження полягає в вивченні морфометричного та морфофункціонального стану лейкоцитів периферичної крові хворих на ЦД 2-го типу для визначення їх значення у розвитку гнійно-запальних захворювань м’яких тканин. Матеріали та методи. В роботі використано аналіз морфометричних, цитогістохімічних і лабораторних результатів дослідження контрольної (20 здорових волонтерів) та основної (47 хворих з гнійно-запальними захворюваннями м’яких тканин на тлі цукрового діабету 2-го типу) груп дослідження із статистичною обробкою отриманих результатів. Результати. Дослідження морфофункціональних особливостей клітин неспецифічного і специфічного захисту при гнійно-запальних захворюваннях м’яких тканин на тлі ЦД 2-го типу показало, що основою діабетичних ускладнень є виявлені порушення бактерицидної активності сегментоядерних нейтрофілів. Тенденція показників лейкоцитарної формули та кривої розподілу мононуклеарів за розмірами, а також зростання лімфоцитарно-гранулоцитарного індексу свідчать про хронічне утворення ендотоксинів на тлі ЦД 2-го типу. Висновки. Незадовільний стан протиінфекційного захисту клітин обумовлений зниженням рівня катіонних білків нейтрофілів, активності мієлопероксидази, що може бути причиною хронічних і гострих запальних процесів в організмі, що супроводжують ЦД 2-го типу, що призводить до функціонального виснаження макрофагальної ланки імунного захисту організму.

Актуальность. По результатам исследований, у больных сахарным диабетом (СД) 2-го типа выявляются стойкие изменения в различных звеньях иммунной системы: клеточной, гуморальной, фагоцитарной активности. Гипергликемия, гиперлипидемия, инсулинорезистентность и адаптивная гиперинсулинемия влияют на клетки иммунной системы, способствуя развитию метаболической иммунодепрессии и формируя устойчивое иммунологическое нарушение. Цель исследования заключается в изучении морфометрического и морфофункционального состояния лейкоцитов периферической крови больных СД 2-го типа для определения их значения в развитии гнойно-воспалительных заболеваний мягких тканей. Материалы и методы. В работе использован анализ морфометрических, цитогистохимических и лабораторных результатов исследования контрольной (20 здоровых добровольцев) и основной (47 больных с гнойно-воспалительными заболеваниями мягких тканей на фоне сахарного диабета 2-го типа) групп исследования со статистической обработкой полученных результатов. Результаты. Исследование морфофункциональных особенностей клеток неспецифической и специфической защиты при гнойно-воспалительных заболеваниях мягких тканей на фоне СД 2-го типа показало, что основой диабетических осложнений являются выявленные нарушения бактерицидной активности сегментоядерных нейтрофилов. Тенденция показателей лейкоцитарной формулы и кривой распределения мононуклеаров по размерам, а также рост лимфоцитарно-гранулоцитарного индекса свидетельствуют о хроническом образовании эндотоксинов на фоне СД 2-го типа. Выводы. Неудовлетворительное состояние противоинфекционной защиты клеток обусловлено снижением уровня катионных белков нейтрофилов, активности миелопероксидазы, что может быть причиной хронических и острых воспалительных процессов в организме, сопровождающих СД 2-го типа, что приводит к функциональному истощению макрофагального звена иммунной защиты организма.

Background. According to the research results, patients with type 2 diabetes have steady changes in various parts of the immune system: cellular, humoral, phagocytic activity. Hyperglycemia, hyperlipidemia, insulin resistance, and adaptive hyperinsulinemia affect the cells of the immune system leading to the development of metabolic immunosuppression and forming a stable immunological disorder. The purpose of the research is to study the morphometric and morphofunctional state of peripheral blood leukocytes in patients with type 2 diabetes in order to determine their significance in the development of purulent inflammatory diseases of soft tissues. Materials and methods. In this work, an analysis was carried out of morphometric, cytohistochemical and laboratory findings of the control (20 healthy volunteers) and the main group (47 patients with suppurative soft tissue diseases on the background of type 2 diabetes), with the statistical processing of the obtained data. Results. The study of morphofunctional features of nonspecific and specific defense cells in purulent inflammatory diseases of soft tissues on the background of type 2 diabetes showed that the main cause of diabetic complications are the revealed changes in the bactericidal activity of segmented neutrophils. The trend of white blood cell differential indicators and the distribution curve of mononuclear cells by size, as well as the growth of the lymphocytic-granulocytic index indicate a chronic formation of endotoxins on the background of type 2 diabetes. Conclusions. Lowering the level of cationic neutrophil proteins, the activity of myeloperoxidase and the nitroblue tetrazolium test under stimulation of neutrophil granulocytes by lectins is a sign of unsatisfactory state of the bactericidal cell system, which may be the cause of chronic and acute inflammatory processes in the body that accompany type 2 diabetes leading to a functional exhaustion of the macrophage link of the immune defense.


Keywords

цукровий діабет 2-го типу; гнійно-запальні захворювання м’яких тканин; імуногенез; цитоморфометрія; цитогістохімія; імунокомпетентні клітини крові

сахарный диабет 2-го типа; гнойно-воспалительные заболевания мягких тканей; иммуногенез; цитоморфометрия; цитогистохимия; иммунокомпетентные клетки крови

type 2 diabetes; purulent inflammatory diseases of soft tissues; immunogenesis; cytomorphometry; cytohistochemistry; immunocompetent blood cells

Вступ

Хірургічні ускладнення цукрового діабету (ЦД) 2-го типу, а саме гнійно-запальні захворювання м’яких тканин (ГЗЗМТ), є найбільш поширеними патологічними станами гнійно-септичної хірургії. Незадовільні результати лікування (тривалість лікування, рецидиви та прогресування гнійного процесу) вимагають подальших досліджень патофізіологічних і патоморфологічних механізмів гальмування систем захисту у цієї категорії хворих. Вивчення закономірних реакцій клітинного імунітету при ЦД 2-го типу є одним з імовірних напрямків вирішення цієї проблеми. Діагностика порушень імунної системи при різних патологічних станах базується на вивченні показників системного імунітету, а саме функціонального стану фагоцитуючих клітин (моноцитів і нейтрофілів) (Луніна Н.В., Степаненко В.В., Коваль С.Б., 2001; Лаповець Л.Є., Луцик Б.Д., 2002; Мазуров Д.В., Пинегин Б.В., Андронова Т.М., 2002; Савон И.Л., 2010). Функціональна характеристика нейтрофільних гранулоцитів є одним із найважливіших факторів неспецифічної резистентності організму. Поряд із дією гормонів нейтрофільні гранулоцити значно впливають на активацію моноцитів (Савон И.Л., 2016; Stoika R.S., Lutsik M.D., Barska M.L. et al., 2002). Нейтрофіли, що циркулюють у крові при розвитку в організмі запалення, ініціюють генералізовані ланцюгові реакції, спрямовані на зміну реологічних властивостей крові, тому їх можна розглядати як одну з адаптаційних систем організму. На сьогодні вивченню функціональних змін нейтрофілів і моноцитів крові як складових частин системи фагоцитів надають важливого значення. Їм відводиться провідне значення у процесах запалення та репарації, неспецифічному протиінфекційному захисті. У неспецифічному клітинному імунітеті реакції цієї системи можуть ставати загальними, а структурні елементи поряд із регуляторними функціями здатні безпосередньо реалізувати ефекторні відповіді (Сибірна Н., Барська М., Грищук І., 2003; Stoika R.S., Lutsik M.D., Barska M.L. et al., 2002). Дослідження мікро- та макрофагоцитарної систем у разі ЦД має важливе діагностичне та профілактичне значення (Brisseau J.M., 2004).

Мета дослідження полягає в вивченні морфометричного та морфофункціонального стану лейкоцитів периферичної крові хворих на ЦД 2-го типу для визначення їх значення у розвитку гнійно-запальних захворювань м’яких тканин.

Матеріали та методи

Для оцінки стану різних ланок імунної системи хворих із ГЗЗМТ на тлі ЦД 2-го типу проаналізовано зміни в лейкоцитарній формулі периферичної крові контрольної та основної груп дослідження. До контрольної групи ввійшло 20 практично здорових волонтерів. Клінічні дослідження проведені в хірургічних відділеннях міської клінічної лікарні № 1 м. Вінниці, яка є базою кафедри загальної хірургії Вінницького національного медичного університету ім. М.І. Пирогова, Міської клінічної лікарні швидкої медичної допомоги та Вінницького ОЕД, з якими був підписаний договір на виконання досліджень. Основну групу становили 47 хворих із ГЗЗМТ на тлі ЦД 2-го типу, які лікувались в період 2015–2017 рр. Середній вік хворих — 61,6 ± 7,2 року, 13 чоловіків та 34 жінки, в яких було проведено дослідження морфометричних і морфофункціональних змін імунокомпетентних клітин крові.

Результати та обговорення

Клініко-нозологічна характеристика основної групи досліджуваних хворих показала, що причиною госпіталізації були ГЗЗМТ різної локалізації, які вимагали хірургічного втручання та комплексної корекції основного захворювання й ускладнень, що виникли. Вірогідних відмінностей в абсолютній кількості лейкоцитів у контрольній і дослідній групах не виявлено, проте у лейкоцитарній формулі основної групи відзначено зменшення вмісту сегментоядерних нейтрофілів на 14,5 % щодо контрольних показників (у контрольній групі 27,4 ± 1,2 % проти 34,2 ± 2,2 % основної групи, р ≤ 0,05) і вірогідне підвищення кількості лімфоцитів на 19,8 % (58,2 ± 2,6 % проти 49,8 ± 3,3 % відповідно, р ≤ 0,05) (табл. 1). Вміст паличкоядерних гранулоцитів, еозинофілів і базофілів, а також моноцитів не відрізнявся від показників контрольної групи. Одночасно в основній групі суттєво і вірогідно зріс лімфоцитарно-гранулоцитарний індекс (на 37,4 %), який дав підстави диференціювати автоінтоксикацію та інфекційну інтоксикацію (табл. 1). Такі результати зумовлені відносним лімфоцитозом, а саме збільшенням відсоткового вмісту лімфоцитів у лейкоцитарній формулі внаслідок зменшення вмісту сегментоядерних нейтрофілів. На відміну від нейтрофільних лейкоцитів, головна функція яких полягає у захисті організму від патогенних мікроорганізмів, лімфоцити беруть участь у всіх імунологічних реакціях, в тому числі у формуванні автоімунної відповіді (Stoika R.S., Lutsik M.D., Barska M.L. et al., 2003; Brisseau J.M., 2004).

Як видно з результатів дослідження, у хворих із ГЗЗМТ на тлі ЦД 2-го типу показники лейкоцитарної формули свідчать про розвиток інтоксикаційного синдрому.

Морфометричне дослідження лімфоцитів виявило, що популяція мононуклеарів — суміш різних за діаметром клітин: умовно до 7 мкм в діаметрі, від 8 до 11 мкм (більшість) та більше 12 мкм. Дрібні (до 7 мкм) лімфоцити представлені двома популяціями клітин. Лімфоцити діаметром від 8 до 11 мкм є головними антитілоутворюючими клітинами. Мононуклеари діаметром понад 12 мкм мають виражену мітотичну та фагоцитарну активність (Brisseau J.M., 2004). Поєднання різних пулів лімфоцитів у периферичній крові або перевага одного із них впливає на характер клінічного перебігу захворювання та імунологічний статус хворого (Сибірна Н., Барська М., Грищук І., 2003; Stoika R.S., Lutsik M.D., Barska M.L. et al., 2002). Результати власного морфометричного аналізу наведені в табл. 2. Морфологічно мононуклеари периферичної крові контрольної групи та хворих на ГЗЗМТ на тлі ЦД 2-го типу візуально мало відрізнялись одні від одних, тоді як статистичний аналіз розподілу мононуклеарних лейкоцитів за розміром дав змогу виявити у хворих на ЦД 2-го типу з ГЗЗМТ зсув відсоткового розподілу вправо до субпопуляції мононуклеарів великих мієлоїдних клітин (> 12 мкм) порівняно з кривою розподілу контрольної групи.

В основній групі дослідження виявлено зниження вмісту малих лімфоцитів до 7 мкм, що свідчить про зниження вмісту СD4+ лімфоцитів (Т-хелперів) у периферичній крові у зв’язку з частковим порушенням центрального лімфоцитопоезу через недостатній гормональний вплив інсуліну на ці клітини, і, як наслідок, порушення клітинного імунітету та цитотоксичної функції Т-лімфоцитів [6]. У випадку ЦД 2-го типу максимум кривих збігається і характер розподілу клітин середнього розміру (8–11 мкм) близький до нормального. Тенденція кривої вправо свідчить про підвищений вміст антитілпродукуючих В-лімфоцитів, які зростають у розмірах під час синтезу імуноглобулінів.

Окисно-відновну активність нейтрофілів крові у нормі та за умов ГЗЗМТ ЦД 2-го типу аналізували за допомогою тесту відновлення нітросинього тетразолію (НСТ-тесту), що характеризує активність дегідрогеназ мітохондрій, оксидаз фагосом, гліколізу і пентозофосфатного циклу та відображає функціональний стан нейтрофілів [8]. Цей тест дає інформацію про функціонування одного із ключових ферментів системи фагоцитозу — НАДФ·Н-оксидази, який відповідає за бактерицидний потенціал. Реакція з інтактними нейтрофілами (спонтанна реакція) свідчить про функціональну чутливість нейтрофілів in vivo. Було вивчено спонтанну реакцію нейтрофілів, а також показники НСТ-тесту в разі стимуляції нейтрофільних гранулоцитів in vitro, щоб оцінити бактерицидний статус, ресурсний потенціал і готовність нейтрофілів до завершеності фагоцитозу при ЦД. Для цього використали цитохімічний метод відновлення НСТ, який ґрунтується на визначенні відсоткового складу нейтрофілів, які мають у цитоплазмі гранули формазану. Під час аналізу показників НСТ-тесту враховували відсоток сегментоядерних нейтрофілів, які включили диформазан до (А) та після стимуляції (А1, А2, А3). Після цього обчислювали співвідношення А1/А, А2/А, А3/А, які приймали за індекс стимуляції нейтрофілів [4, 5]. Отримані результати наведені у таблиці 3.

Результати свідчать про те, що при ГЗЗМТ на тлі ЦД 2-го типу порівняно з нормою є високі показники спонтанного НСТ-тесту нейтрофілів. Така дисипація зумовлена наявністю хронічних бактеріальних інфекцій і запальних процесів. Індекс стимуляції нейтрофілів нижчий у випадку ГЗЗМТ на тлі ЦД 2-го типу (в 1,6 раза щодо норми: 5,3 ± 0,2 % в основній групі проти 8,4 ± 0,4 % в контрольній відповідно, р < 0,01), що є ознакою порівняно слабшої стимуляції тих популяцій нейтрофілів, які зумовлювали високі показники в спонтанному НСТ-тесті, та порушеного стану клітинного метаболізму, який забезпечує «кисневий вибух» — найважливіший механізм протимікробного захисту й елімінації з організму антигенів [7]. Отримані результати можна аргументувати кількісними й якісними змінами вуглеводних залишків у складі рецепторів мембран сегментоядерних нейтрофілів за умов ЦД 2-го типу.

Функціональний стан сегментоядерних нейтрофілів оцінювали також шляхом виявлення катіонних лізосомальних білків. Відомо, що неферментативні катіонні білки локалізуються в лізосомах гранулоцитів і відіграють важливу роль у виконанні фагоцитарної функції клітин. Катіонний білок виявляють у цитоплазмі клітин у вигляді синіх гранул. За умов ЦД 2-го типу вміст катіонних білків зменшується до абсолютного значення — 74,8 ± 2,9 % проти 86,41 ± 1,20 % у контролі (зниження на 12 %). Отримані дані узгоджуються з попередніми дослідженнями, у яких доведене вірогідне зниження фагоцитарної активності поліморфноядерних лейкоцитів на 22,2 % за умов цієї патології [9]. Як свідчать літературні дані, у разі ЦД у нейтрофілах виявляють значні зміни в структурі первинних гранул у вигляді набухання, розпушування та деструкції їх матриксу, у них погіршується процес дегрануляції. Дещо знижений рівень катіонних білків нейтрофілів є ознакою незадовільного стану бактерицидної системи клітин, що може бути пов’язано із запальними процесами в організмі, які супроводжують ЦД, особливо це стосується процесів запалення ендотелію судин, що призводить до функціонального виснаження макрофагальної ланки імунного захисту організму.

Висновки

Дослідження морфофункціональних особливостей клітин неспецифічного і специфічного захисту при ГЗЗМТ на тлі ЦД 2-го типу показало, що в патогенезі діабетичних ускладнень лежать зміни бактерицидної активності сегментоядерних нейтрофілів. Тенденція показників лейкоцитарної формули та кривої розподілу мононуклеарів за розмірами, а також зростання лімфоцитарно-гранулоцитарного індексу свідчать про персистентне утворення ендотоксинів у разі ЦД. Зниження рівня катіонних білків нейтрофілів, активності мієлопероксидази та НСТ-тесту за умов стимуляції нейтрофільних гранулоцитів лектинами є ознакою незадовільного стану бактерицидної системи клітин, що може бути причиною хронічних і гострих запальних процесів в організмі, які супроводжують ЦД 2-го типу, особливо це стосується процесів запалення ендотелію судин, що призводить до функціонального виснаження макрофагальної ланки імунного захисту організму.

Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів при підготовці даної статті.

Інформація про внесок кожного автора в підготовку статті: Желіба М.Д. — концепція і дизайн дослідження; Богачук М.Г. — збирання й обробка матеріалів, аналіз отриманих даних, написання тексту.


Bibliography

1. Луніна Н.В., Степаненко В.В., Коваль С.Б. Функціональний стан моноцитів і деякі механізми його регуляції при розвитку стрес-реакції // Фізіол. журнал. — 2001. — Т. 47, № 4. — С. 30-35.

2. Лаповець Л.Є., Луцик Б.Д. Посібник з лабораторної імунології. — Львів, 2002. — 173 с.

3. Мазуров Д.В., Пинегин Б.В., Андронова Т.М. Изучение моноцитов периферической крови человека // Клеточная иммунология. — 2001. — № 3. — С. 21-23.

4. Савон И.Л. Изменение иммунной системы у больных с диабетической стопой при развитии сепсиса / И.Л. Савон, О.О. Максимов, В.В. Омельченко // Клінічна хірургія. — 2010. — № 13 (Додаток). — С. 32.

5. Сибірна Н., Барська М., Грищук І. Морфофункціональна характеристика імунокомпетентних клітин за умов цукрового діабету 1 типу // Вісник Львівського університету. — 2004. — Вип. 35. — С. 77-83.

6. Сибірна Н.О., Барська М.Л. Функціональний стан нейтрофілів при цукровому діабеті 1-го типу // Лаб. діагностика. — 2003. — № 2. — С. 33-37.

7. Stoika R.S., Kashchak N.I., Lutsik-Kordovsky M.D. et al. In vitro response of phagocytic cells to immunomodulating agents // Med. Sci Monit. — 2001. — Vol. 7, № 4. — P. 652-658.

8. Stoika R.S., Lutsik M.D., Barska M.L. et al. In vitro studies of activation of phagocytic cells by bioactive peptides // J. of Physiol. and Pharm. — 2002. — Vol. 53, № 4. — P. 675-688.

9. Brisseau J.M. The mechanism of infection in patients with diabetes mellitus: a review of leukocyte malfunction / Brisseau J.M., Murat A., Raffi F., Ramee J.F., Lucas V. et al. // Surgery. — 2004. — 75(1). — P. 123-8.


Back to issue