Роль в2-адренорецепторов в реализации адренергического антивоспалительного механизма при сепсисе

РОЛЬ  в2-АДРЕНОРЕЦЕПТОРОВ  В  РЕАЛИЗАЦИИ АДРЕНЕРГИЧЕСКОГО  АНТИВОСПАЛИТЕЛЬНОГО  МЕХАНИЗМА ПРИ СЕПСИСЕ

,  ,

Саратовский  медицинского университет  “РЕАВИЗ”, Саратов, РФ

Эксперименты на неинбредных белых мышах показали, что агонист в2-адренорецепторов  (гексапреналина сульфат)  существенно снижает летальность мышей от экспериментального сепсиса (внутрибрюшинное введение E. coli)  через 4 и 24 ч после его моделирования за счет уменьшения в крови концентрации провоспалительных цитокинов ФНО-б, ИЛ-1b, ИЛ-6.  Антагонист в2ARs  (ICI-118,551) устраняет этот эффект.

______________________________________________________________

Ключевые слова: адренергический  антивовоспалительный  механизм;  провоспалительные  цитокины;  сепсис;  в2-адренорецепторы 

THE ROLE OF в2-ADRENOCEPTORS IN IMPLEMENTING OF ANTI-INFLAMMATORY ADRENERGIC MECHANISM  IN  SEPSIS

P. F. Zabrodskii,  V. V. Maslyakov,  M. S. Gromov

Saratov Medical University "REAVIZ", Saratov, Russian Federation

Experiments on random-bred albino mice showed  that в2-adrenoceptors agonist (hexoprenaline sulfate) significantly reduces the lethality of mice against experimental sepsis (intraperitoneal injection of  E. coli) after 4 and 24 hours after modeling sepsis due to the decrease in blood levels of proinflammatory cytokines TNF-б, IL-1в, IL-6. Antagonist в2-adrenoceptors (ICI-118,551) eliminates the effect.

Keywords: anti-inflammatory adrenergic mechanism; proinflammatory cytokines; sepsis; в2-adrenergic receptors

Адрес для корреспонденции:  *****@***com 

От всех летальных исходов,  связанных с болезнями и их осложнениями, смертность от сепсиса в зависимости от различных факторов составляет от 12 до  60%  [8],  причем частота летальности от него растет  [3,10].  В 1987  году  был  открыт  холинергический антивоспалительный  механизм  [1], названный  после исследования его реализации на организменном, клеточном и субклеточном уровнях [2,4,6]  в 2002 году  «cholinergic anti-inflammatory pathway» [4].  Следует отметить, что в 1995 году было доказана возможность применения холиномиметиков  для экстренной активации антимикробной резистентности организма при сепсисе [2]. В дальнейшем изучению  холинергического антивоспалительного пути, обусловленному действием ацетилхолина на б7n-ацетилхолинорецепторы  (б7nAChRs)  клеток  моноцитарно-макрофагальной системы с последующим ингибированием продукции  этими клетками провоспалительных цитокинов ФНО-б, ИЛ-1в, ИЛ-6 и снижением летальности от сепсиса были посвящены сотни статей  различных авторов [3,4,5,7,11,15].  Уменьшение продукции ФНО-б,  ИЛ-1в, ИЛ-6 (возникновение противовоспалительного эффекта) при холинергическом антивоспалительном  пути (механизме) обеспечивается  киназой JAK2, фактором транскрипции STAT3, транскрипционным фактором NF-кB)  [3,6].  Существуют основания полагать, что наряду с холинергическим антивоспалительным  механизмом  («cholinergic anti-inflammatory pathway») существует адренергический противовоспалительный механизм, связанный при сепсисе, воспалительных заболеваниях кишечника и другими инфекционными процессами с активацией  н-холинорецепторов мозгового вещества надпочечников и симпатических ганглиев, что приводит к продукции адреналина и норадреналина, которые, вероятно,  возбуждая адренорецепторы клеток моноцитарно-макрофагальной системы (прямое действие) [12], в2-адренорецепторы  (в2ARs ) Т-лимфоцитов селезенки (опосредованное действие) [5],  вызывают  такой же эффект, как и активация б7n-ацетилхолинорецепторов  (б7nAChRs),  приводящая к редукции синтеза провоспалительных цитокинов  клетками моноцитарно-макрофагальной системы  [3,4,7]. 

Целью исследования являлось исследование  роли  в2-адренорецепторов  при реализации адренергического противовоспалительного  механизма при сепсисе.

Методика  исследования

Эксперименты проводили на  беспородных белых мышах обоего пола массой 18-22 г, Контрольная группа мышей (контрольная группа 1, n=8) получала внутрибрюшинно 2,0 мл  изотонического раствора хлорида натрия (физиологического раствора - ФР) через 2 ч после его подкожного введения (0.5 мл).  Второй группе мышей (контрольная группа 2, n=55) вводили подкожно однократно  0.5 мл ФР.  Через 2 ч после введения данного раствора мыши получали  внутрибрюшинно  2,5·109 суточной культуры микробных тел E. coli в 2.0 мл ФР (моделирование сепсиса) [1,2,3]. В качестве селективного агониста  в2ARs  использовали гексапреналина сульфат (Nycomed) подкожно, однократно в дозе 1,5 мкг/кг в 0,5 мл ФР (группа 3; n=32).  Четвертой группе (n=30) вводили подкожно, однократно селективный  антагонистом  в2ARs  ICI-118,551  (Sigma-Aldrich)  в дозе 3 мг/кг в 0,5 мл ФР.  В 5-й группе  (n=32)  применяли  агонист в2ARs гексапреналина сульфат в комбинации с селективным  антагонистом  в2ARs  ICI-118,551.  Антагонист в2ARs вводили подкожно, однократно  за  10-20  мин до  применения  агониста  в2ARs  (гексапреналина сульфата). В группах 3  и  5  через 2 ч после введения препаратов моделировали сепсис.  Для оценки роли в2ARs в реализации адренергического противовоспалительного  механизма проводили регистрацию летальности мышей (группы 2-4) через 4 и 24 ч после моделирования сепсиса.  Концентрацию  ФНО-б,  ИЛ1в  и  ИЛ-6  исследовали  в  плазме  крови  всех  групп мышей (группы 1-5) методом ферментного иммуносорбентного анализа (ELISA), используя наборы (ELISA  Kits MyBioSoure) в соответствии с инструкциями изготовителя. Для определения концентрации провоспалительных цитокинов применяли моноклональные антитела  MyBioSoure (ФНО-б,  ИЛ1в,  ИЛ-6  -  номера  в  каталоге  соответственно  MBS494184,  MBS494492, MBS335516). Кровь для исследований забирали из ретроорбитального венозного синуса. Полученные  данные  обрабатывали  статистически  с  использованием  t-критерия достоверности Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Применение агониста в2ARs (гексапреналина сульфата) вызывало уменьшение (p<0,05) летальности через 4 ч после моделирования сепсиса по сравнению с контрольной группой 2 (сепсис) в 2,33 раза (p<0,05) (на 20,8%),  а через 24 ч – в 1,80 раза (на 49,9%) (p<0,05). Введение антагониста в2ARs  (ICI-118,551),  а также  данного препарата в комбинации  с  агонистом в2ARs  не вызывало  существенного изменения летальности мышей  по сравнению показателями при сепсисе без применения препаратов -  контрольная группа 2  (табл. 1). 

Полученные результаты свидетельствуют о том, что агонист в2ARs существенно снижает летальность при сепсисе, а использование его в комбинации с антагонистом  в2ARs  устраняет этот эффект. Эффект агониста в2ARs  гексапреналина сульфата обусловлен возбуждением в2ARs клеток моноцитарно-макрофагальной системы, вследствие активации ганглиев симпатической нервной системы [3,5].  Не исключено, действие агониста в2ARs  на в2ARs Т-лимфоцитов селезенки, которые продуцируя ацетилхолин, блокируют синтез провоспалительных цитокинов, активируя  б7nAChRs клеток моноцитарно-макрофагальной системы [5,6,15]. Следует отметить, что  этот  эффект  также относится к  адренергическому противовоспалительному механизму,  но, по-видимому, он не является основным и решающим в реализации антивоспалительного  действия  агониста в2ARs.

Таблица 1. Влияние агониста в2-адренорецепторов (гексапреналина сульфат, 1,5 мкг/кг),  антагониста в2-адренорецепторов (ICI-118,551;  3 мг/кг) и их комбинированного эффекта на летальность мышей от сепсиса,%  (М±m)

Серии опытов	Срок исследования летальности после введения E. coli, ч
4	24
Сепсис (контрольная группа 2, n = 55)	36,4±6,5	90,9±3,9
Агонист в2ARs - гексапреналина сульфат (группа 3, n = 32)	15,6±6,6*	50,0±9,0 *
Антагонист в2ARs - ICI-118,551  (группа 4, n = 30)	50,0±9,3	83,3±7,0
Агонист в2ARs  + антагонист в2ARs - ICI-118,551  (группа 5, n = 32)	40,6±8,8	78,1±7,4

* - p<0,05 по сравнению с контролем (группа 2).

После  моделирования сепсиса (контрольная группа 2) в крови мышей через 4 ч  увеличивалась концентрация цитокинов ФНО-б,  ИЛ-1в и  ИЛ-6 по сравнению с контрольной  группой 1  (интактные животные)  соответственно в 17,8; 19,5  и 57,7  раза (p<0,05),  через  24 ч  содержание ИЛ-1в и  ИЛ-6  по сравнению с их уровнем через 4 ч  уменьшалось,  превышая параметры в  группе 1  в  4,5  и  8,2  раза (p<0,05) соответственно  (табл. 2).  Концентрации  ФНО-б  в  группах 1 и 2  существенно не отличались. 

Агонист в2ARs  (гексапреналина сульфат)  снижал через 4 ч после моделирования сепсиса (группа 3) концентрации в крови ФНО-б,  ИЛ-1в и  ИЛ-6 в по сравнению показателями контрольной группы 2  (сепсис  без применения препаратов)  соответственно в 3,8; 3,3 и 11,2 раза (p<0,05). При этом  содержание провоспалительных цитокинов  в  крови достоверно (p<0,05) превышало  соответствующие показатели контрольной группы 1.  Через 24 ч после моделирования сепсиса концентрации провоспалительных цитокинов существенно уменьшались по сравнению с  данными параметрами через 4 ч. При этом содержание ФНО-б, не отличалось от показателя в группе 2, а ИЛ-1в и  ИЛ-6 оставались ниже значений в этой  группе  в  2,6  и 3,0  раза (p<0,05) соответственно.

Концентрации в крови ФНО-б,  ИЛ-1в и  ИЛ-6 (группа 4)  при введении антагониста в2ARs (ICI-118,551) через 4 и 24  ч после моделирования сепсиса существенно не отличались от соответствующих параметров контрольной группы 2.

Таблица 2. Влияние агониста в2-адренорецепторов (гексапреналина сульфат, 1,5 мкг/кг),  антагониста в2-адренорецепторов (ICI-118,551;  3 мг/кг)  и их комбинированного эффекта на концентрацию провоспалительных цитокинов в крови мышей после моделирования сепсиса, пг/мл (М±m)

Серии опытов	ФНОб	ИЛ1в	ИЛ-6
4	24	4	24	4	24
Контрольная группа 1	34±5 (8)	38±6 (9)	26±4 (8)	28±5 (8)	33±6 (8)	25±4 (8)
Сепсис (контрольная группа 2)	606±84a (8)	55±8с (5)	507±68a (8)	125±21aс (5)	1905±243a (7)	205±34aс (5)
Агонист в2ARs - гексапреналина сульфат (группа 3)	160±28ab (7)	48±8с (7)	155±30ab (7)	48±8 abс (7)	170±29ab (7)	69±12abс (5)
Антагонист в2ARs - ICI-118,551 (группа 4)	620±107a (6)	50±8с (5)	510±87a (6)	96±18 aс (5)	1611±250a (6)	184±35 aс (5)
Агонист в2ARs  + антагонист в2ARs - ICI-118,551 (группа 5)	568±99a  (7)	32±7с (7)	445±80a (7)	136±29 aс (7)	1405±262 (7)	160±28aс (7)

Примечание. 4  и 24 – время после моделирования сепсиса, ч;  в скобках – число животных; a - p<0,05 по сравнению с контролем (группа 1); b-p<0,05 по сравнению с соответствующим параметром при сепсисе (контрольная группа 2); с - p<0,05 по сравнению с показателем через 4 ч. 

Аналогичные данные получены при комбинированном действии агониста в2ARs (гексапреналина сульфата) и  антагониста  в2ARs (ICI-118,551)  в группе 5, что доказывает снижение  летальности мышей от сепсиса вследствие редукции синтеза провоспалительных цитокинов в результате, по-видимому,  прямой и опосредованной через в2ARs Т-лимфоцитов селезенки активации клеток моноцитарно-макрофагальной системы  [3,5]  агонистом  в2ARs.  Следует отметить, что в среднем параметры провоспалительных цитокинов через 4 и 24 ч после моделирования сепсиса  в группе  4 (антагонист в2ARs) в 1,25 раз выше, чем в группе 5 (комбинация агониста и антагониста в2ARs),  что свидетельствует о том,  что  антагонист в2ARs, блокируя  в2ARs Т-лимфоцитов селезенки [3,5], устраняет этот антивоспалительный путь, связанный с последующим снижением действием ацетилхолина  на б7nAChRs  моноцитов и макрофагов селезенки,  уменьшая в ней  редукцию синтеза  ФНО-б,  ИЛ-1в и  ИЛ-6.

Концентрации в крови ИЛ-1в и  ИЛ-6  в группах 3, 4 и 5  было  достоверно выше (p<0,05) соответствующих  значений  контрольной группы  1.

Известно, что моноциты и макрофаги  имеют  вARs, а их активация, как правило, приводит к антивоспалительному эффекту [12] вследствие ингибирования ядерного транскрипционного фактора NF-кB [14]. Механизмы редукции синтеза провоспалительных цитокинов при действии  агониста  в2ARs в настоящее  изучены недостаточно, а результаты исследований противоречивы [9,12,13] .

Таким образом, агонисты  в2-адренорецепторов снижают летальность мышей при сепсисе, содержание в крови провоспалительных цитокинов ФНО-б,  ИЛ-1в и  ИЛ-6  вследствие  реализации адренергического противовоспалительного  механизма.

ЛИТЕРАТУРА

Влияние армина на факторы неспецифической резистентности организма и первичный гуморальный ответ // Фармакол. и токсикол.  1987. Т 50, №1. С. 57-60. Изменение антиинфекционной неспецифической резистентности организма под влиянием холинергической стимуляции //  Бюл. эксперим. биол. и мед. 1995. Т. 119, № 8. С. 164 - 167. , , Комбинированное действие агониста М1-ацетилхолинорецепторов ТВРВ и активатора a7n-ацетилхолинорецепторов GTS-21 на летальность мышей и концентрацию провоспалительных цитокинов в крови при сепсисе // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2016. Т. 162, № 12. С. 718-721. Bernik T. R., Friedman S. G., Ochani M., DiRaimo R., Ulloa L., Yang H., Sudan S., Czura C. J., Ivanova S. M., Tracey K. J.  Pharmacological stimulation of the cholinergic antiinflammatory pathway. J Exp Med. 2002. Vol. 195, N 6. P. 781-788. Bonaz B. L., Bernstein C. N. Brain-gut interactions in inflammatory bowel disease // Gastroenterology. 2013. Vol. 144, N 1. P. 36-49. Borovikova L. V., Ivanova S., Zhang M. Yang H., Botchkina G., Watkins L. R., Wang H., Abumrad N., Eaton J. W., Tracey K. J..  Vagus nerve stimulation attenuates the systemic inflammatory response to endotoxin  //  Nature.  2000. Vol. 405, N 6785. P. 458-462. Fernandez R., Nardocci G., Navarro C., Reyes E. P., Acuсa-Castillo C., Cortes P. P. Neural reflex regulation of systemic inflammation: potential new targets for sepsis therapy //  Front Physiol. 2014. Vol. 15, N 5. P. 489. Lin J. N., Tsai Y. S., Lai C. H., Chen Y. H., Tsai S. S., Lin H. L., Huang C. K., Lin H. H. Risk factors for mortality of  bacteremic patients in the emergency department // Acad. Emerg. Med. 2009. Vol. 16. P. 749-755. Link A., Selejan S., Maack C. Lenz M., Bцhm M.  Phosphodiesterase 4 inhibition but not beta-adrenergic stimulation suppresses tumor necrosis factor-alpha release in peripheral blood mononuclear cells in septic shock.  Crit Care. 2008. Vol. 12, N 6. R159. Martin G. S. Sepsis, severe sepsis and septic shock: changes in incidence, pathogens and outcomes // Expert Rev. Anti Infect. Ther. 2012. Vol. 10, N 6. Р. 701-706. Reardon C. Neuro-immune interactions in the cholinergic anti-inflammatory reflex // Immunol Lett. 2016. Vol. 178. P. 92-96. Scanzano A., Cosentino M. Adrenergic regulation of innate immunity: a review. Front Pharmacol. 2015. Vol. 13, N 6. P. 171. Schaible H. G., Straub R. H. Function of the sympathetic supply in acute and chronic experimental joint inflammation //  Auton Neurosci. 2014. Vol. 182. P. 55-64. Tan K. S., Nackley A. G., Satterfield K., Maixner W., Diatchenko L., Flood P. M. Beta2 adrenergic receptor activation stimulates pro-inflammatory cytokine production in macrophages via PKA - and NF-kappaB-independent mechanisms // Cell Signal. 2007. Vol. 19, N 2. P. 251-260. Wang H., Yu M., Ochani M., Amella C. A., Tanovic M., Susarla S., Li J. H., Wang H., Yang H., Ulloa L., Al-Abed Y., Czura C. J., Tracey K. J.  Nicotinic acetylcholine receptor alpha7 subunit is an essential regulator of inflammation // Nature. 2003. Vol. 421, N 6921. P. 384-388.

Российская федерация,  410012, г. Саратов, ул. Верхний рынок, б/н, корп.10

Домашний адрес: 410000, Саратов, а/я 10, Забродскому Павлу Францевичу. (P. F.Zabrodskii)

Тел.[phone];  моб. [phone],  E-mail: *****@***com

    (V. V. Maslyakov)

  (M. S. Gromov)

Сведения  об авторах статьи

«РОЛЬ  б2-АДРЕНОРЕЦЕПТОРОВ  В  РЕАЛИЗАЦИИ АДРЕНЕРГИЧЕСКОГО  АНТИВОСПАЛИТЕЛЬНОГО  МЕХАНИЗМА ПРИ СЕПСИСЕ»

,  ,   

Ученая степень, звание, занимаемая должность	Фамилия, имя, отчество	Телефон, e-mail
Доктор медицинских наук,  профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации Профессор кафедры медико-биологических дисциплин (Филиал частного учреждения  образовательной организации высшего образования «Медицинский университет «Реавиз» в городе Саратов) (Саратовский медицинский университет «Реавиз»)	Zabrodskii  Pavel Franzevich	[phone] [phone] *****@***com
Доктор медицинских наук,  профессор Проректор по научной работе  Филиала частного учреждения  образовательной организации высшего образования «Медицинский университет «Реавиз» в городе Саратов (Саратовский медицинский университет «Реавиз»)	Maslyakov Vladimir Vladimirovich	[phone] [phone] *****@***ru
Доктор медицинских наук,  профессор Ректор  Филиала частного учреждения  образовательной организации высшего образования «Медицинский университет «Реавиз» в городе Саратов (Саратовский медицинский университет «Реавиз»)	Gromov  Mihail Sergeevich	[phone] *****@***ru

Координаты автора, осуществляющего связь с редакцией:

Тел.[phone];  моб. [phone],  E-mail: *****@***com