Теоретические предпосылки.
Железо – незаменимый микроэлемент. Каждый день в двенадцатиперстной кишке поглощаются около 1-2 мг железа. Ионы железа при помощи транспортных белков поглощаются эпителиальными клетками кишечника, и остается там, пока при помощи ферропортина не попадают в кровоток, а затем в ткани организма. Этот шаг жестко регулируется и определяет количество поглощенного железа. Если железо посредством ферропортина не поставляется в кровь, то в рамках физиологического отмирания эпителиальных клеток, удаляется из организма через 2-3 дня.
Энтеральное всасывание железа находится под контролем гормоноподобного пептида гепцидина, который синтезируется, в основном, в печени и в макрофагах. Недавно найдены доказательства того, что гепцидин синтезируется и в лимфоцитах (Pinto et al., 2010). Гепцидин – пептид из 25 аминокислот с антибактериальными свойствами. Важную роль в синтезе гепцидина играет HFE (Ген гемохроматоза), кодирующий поверхностный белок основного комплекса гистосовместимости – HLA, который, еще в не полностью расшифрованном процессе, «измеряет» внеклеточный уровень содержания железа и при его увеличении даёт сигнал к выработке гепцидина. Гепцидин приводит к снижению ферропортина и, таким образом, к удалению излишков железа в отмирающих эпителиальных клетках.
Так как гепцидин подавляет высвобождение железа не только из кишечных эпителиальных клеток, но и из макрофагов, при воспалительных процессах, иногда уже в течение нескольких часов, приводит к уменьшению концентрации сывороточного железа. Под влиянием гепцидина железо сохраняется в гепатоцитах, энтероцитах и макрофагах, в то время как его отсутствие приводит к высвобождению внутриклеточно хранящегося железа в плазму крови.
Выброс гепцидина стимулируется высокой концентрацией железа в печени, а также воспалительными трансмиттерами, в частности, IL-6 (интерлейкин-6). Синтез гепцидина в макрофагах стимулируется, по видимому, не только IL-6, а и посредством NF-kappaB (ядерный фактор «каппа-би») и гамма-интерфероном (Sow et al., 2009). Бактериальные антигены стимулируют выработку макрофагами гепцидина путем связывания TLR – толл-подобных рецепторов (Takeda et al., 2003).
Сниженный уровень гепцидина определяет патологически повышенное всасывание железа при гемохроматозе, при особых видах анемий с высоким уровнем железа, при гепатите С и циррозе печени (Girelli et al., 2009; Nemeth und Ganz, 2009; Iqbal et al., 2009). Сниженный уровень гепцидина и, как следствие, повышенное всасывание железа, обнаруживается при дефиците железа, злоупотреблении алкоголем (Whitfield et al., 2001), анемии и гипоксии.
Небольшой избыток железа обычно не приводит к клиническим симптомам, пока железо связанно белком, а не присутствует в виде токсичных форм сывороточного железа. Последние исследования показали, что у носителей гена C282Y гемохроматоза, небольшой избыток железа, в подавляющем большинстве случаев, протекает бессимптомно (Allen et al., 2010). При уровне ферритина <1000 µg/l носители гена C282Y имеют низкий риск развития симптоматического гемохроматоза.
Лактоферрин.
Лактоферрин – железо-связывающий белок, один из трансферринов, которые содержатся в молоке, слезах, слюне и слизистых выделениях. Лактоферрин также синтезируется и выделяется активированными гранулоцитами. В более высоких концентрациях, белок содержится в молозиве. Доказано повышение уровня лактоферрина в синовиальной жидкости при ревматоидном артрите, этот белок тормозит воспалительный процесс посредством уменьшения свободного железа (Guillen et al., 1998)
При аутоиммунных заболеваниях часто обнаруживают ANCA (Anti-neutrophil cytoplasmic antibody – антинейтрофильные цитоплазматические антитела), связанные с лактоферрином (Brimnes et al., 1997), которые, однако, не препятствует связыванию железа белком (Audrain et al., 1996). При системной красной волчанке, соотношение анти-лактоферриновых антител коррелирует с активностью заболевания (Manolova и др., 2001; .. Caccavo и др., 2005).
В одной из последних интересных работ разработана новая гипотеза о том, как стресс может усиливать воспаление. Гормоны стресса (адреналин, норадреналин) связываются с лактоферрином и трансферрином, и вытесняют связанное железо. Увеличение биодоступности свободного железа, позволяет бактериям расти быстрее, а также из-за увеличение свободных радикалов усиливается интенсивность воспаления. (Sandrini et al., 2010).
Смертность мышей после введения бактерий или бактериального липополисахарида значительно снижается при парентеральном введении лактоферрина. В частности, IL-6 значительно ингибируется лактоферрином. (Actor et al., 2009). Этому белку приписывают многочисленные иммуномодулирующие свойства (Actor et al., 2009).
Лактоферрин является наиболее важным железо-связывающим белком в молоке и слизистых оболочках. Пероральный прием железоненасыщенного (апо-ЛФ) лактоферрина при железодефицитной анемии приводит к увеличению гемоглобина, который частично вызван снижением IL-6 (Paesano et al., 2010). Перорально принятый бычий лактоферрин, примерно, на 65% проходит через желудок без изменений (Troost et al., 2001) и поглощается кишечным эпителием путем эндоцитоза.
Железо, гепцидин и ревматические заболевания.
Какие иммунологические эффекты ожидаются при накоплении железа в макрофагах и снижении уровня сывороточного железа, обусловленные воспалением? Существует единство мнений иммунологов и бактериологов, что рост бактерий и воспаление уменьшаются при уменьшении уровня железа. Поскольку железо является важным катализатором для генерации активных форм кислорода, воспалительные явления также понижаются при уменьшении содержания сывороточного железа (Baker und Ghio, 2009).
В настоящее время пока мало данных, подтверждающих иммунологические эффекты, которые возникают при снижении уровня железа при воспалительных ревматических заболеваниях, таких как ревматическая полимиалгия. У больных с ревматоидным артритом описаны случаи увеличения уровням гепцидина, которые коррелировали с активностью заболевания (Demirag и др.., 2009). Предполагается значительное увеличение гепцидина, по крайней мере, в ранней фазе ревматической полимиалгии, так как при полимиалгии в большей степени, чем при ревматоидном артрите, выражено увеличение провоспалительных цитокинов.
Повышенные уровни гепцидина, объяснимые особенно высоким уровнем IL-6, также найдены при MCD — мультицентрической болезни Кастельмана, которая представляет собой доброкачественную поликлональную лимфопролиферацию с выраженной васкуляризацией лимфоидной ткани. Лечение препаратом Tocilizumab, ингибитором IL-6 рецепторов, приводит к значительному снижению уровня гепцидина (Song et al., 2010).
У больных с анемией обусловленной воспалением и имеющимся одновременно дефицитом железа, уровень гепцидина не увеличен, а уменьшен (Theuer и др., 2009;. Ferrucci и др., 2010; . Cheng и др., 2010). По-видимому, анемия, увеличенный эритропоэз и дефицит железа приводят к уменьшению гепцидина, несмотря на одновременное увеличение маркеров воспаления.
Гепцидин ингибирует синтез IL-6 и TNF-alpha (фактор некроза опухолей – α) в макрофагах, и, таким образом проявляется противовоспалительный эффект (De Dominico et al., 2010). Гепцидино-подавленные мыши (Hepcidin- knockout Mäuse – не совсем понятный термин, дословно – линия мышей с отсутствием гепцидина) в большей степени подвержены эндотоксическому шоку после инъекции бактериального липополисахарида, чем обычные. Увеличенный синтез гепцидина при воспалении имеет, таким образом, двойной эффект: с одной стороны, гепцидин-индуцированное снижение уровня железа, с другой стороны, в силу прямого действия гепцидина на макрофаги. Мыши с подавленным Hfe–геном имеют пониженное содержание гепцидина и развиваются, как больные гемохроматозом, патологически накапливают железо. Из-за снижения уровня гепцидина, в связи с повышенным синтезом ферритина, в макрофагах, по сравнению с клетками печени, снижается внутриклеточная концентрация железа, что по мнению авторов после стимуляции эндотоксином приводит к снижению TNF-alpha и IL-6 (Wang и др. др.., 2009). Железо накапливается, таким образом, при гемохроматозе в основном в печени и других органах, но не в макрофагах. Мыши с подавленным Hfe–геном показывают поэтому ослабленный воспалительный ответ после заражения сальмонеллами.
Другое интересное сообщение касается хронического колита, индуцированного Piroxicam, сопряженного с повышенным уровнем гепцидина. Целенаправленное торможение гепцидина привело к значительному снижению колита, вызванному, по мнению авторов, уменьшением внутриклеточного железа в макрофагах, с последующим снижением воспалительных цитокинов в том числе путем подавления TLR4 рецептора (Wang и др.., 2009).
Препараты железа при ревматических заболеваниях.
Низкий уровень сывороточного железа приводит к мягкому подавлению иммунных и воспалительных реакций и, таким образом, имеет патофизиологический смысл. Указание на лечение препаратами железа ревматических больных, следовательно, в принципе стоит ограничить (Baker und Ghio, 2009. Тем не менее, у многих также имеется воспалительная анемия, и выраженный дефицит железа. В частности, симптоматический дефицит железа, который проявляется синдромом хронической усталости, должен лечиться препаратами железа.
Наиболее надежным параметром в диагностике дефицита железа, как правило, является ферритин. Однако при воспалительных заболеваниях, обнаруживается не только низкие уровни сывороточного железа, а также, вызванное воспалением, увеличение ферритина. Ферритин, таким образом, при ревматических заболеваниях, может быть использован для диагностики дефицита железа только с учётом более высокого порогового показателя.
В одном исследовании было показано, что уровень ферритина порядка 60 µg/l является приемлемым индикатором дефицита железа у больных с анемией на фоне ревматоидного артрита. В 83% случаев анемии у больных ревматоидным артритом с уровнем ферритина <60 µg/l было показано увеличение гемоглобина в ходе трехмесячного применения оральных препаратов железа (Hansen und Hansen, 1986). Пациены с ферритином > 100 µg/l, однако, как правило, не испытывают дефицит железа.
Дополнительными лабораторными критериями, указывающие на абсолютный дефицит железа, являются насыщение трансферрином <20%, увеличение растворимых рецепторов трансферрина (sTFR), или ферритин между 30-100, sTFR/log ферритин > 2 (Munoz и др.., 2009).
Чтобы избежать обострения ревматических заболеваний, в принципе, необходимо применять оральные препараты железа. При их непереносимости, альтернативой будет применение животного (бычьего) лактоферрина, который должен иметь сопоставимый эффект лечения (Nappi и др.., 2009, Maccio и др.., 2010). Оказывает ли лактоферрин противовоспалительное действие при ревматических заболеваниях должно быть уточнено в будущих исследованиях.
Online публикация 01.11.2010.