ASSESSMENT OF IL-13 CONCENTRATION AND OMР LEVEL IN VASCULAR WALL HOMOGENATE AND BLOOD SERUM IN PATIENTS WITH VARICOSE VEINS OF THE LOWER EXTREMITIES


Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the study was to evaluate changes in the concentration of interleukin-13 and the level of OMР in vascular wall homogenates and in blood serum in patients with varicose veins of the lower extremities with different clinical classes of CVР according to the CEAP international classification. The concentration of interleukin-13 was determined in the vascular wall homogenate and in blood serum by the sandwich ELISA method on a StatFax 2100 analyzer (microplatereader) (Awareness technology Inc. Palm City, FL 34990, USA). The results were expressed in pg/ml. The intensity of oxidative modification of proteins in the homogenates of the vascular wall of veins was assessed using the R.L. Levine method modified by E.E. Dubinina after initiation of oxidative processes by the Fenton reaction. Our study revealed a decrease in the concentration of interleukin-13 in the vascular wall homogenate relative to the comparison group and in the blood serum relative to the control group; an increase in the level of OMР in patients with the clinical class of CVР C2 according to the CEAР classification relative to the comparison group, which may indicate the involvement of the studied indicators in the remodeling of the venous wall of varicose veins.

Full Text

Актуальность. Варикозная болезнь нижних конечностей (ВБНК) — сердечно-сосудистая патология, с хроническим рецидивирующим характером [1, 2]. По данным статистических исследований варикозное расширение вен отмечается чаще у женщин, чем у мужчин [3].

Многочисленные теории и предположения свидетельствуют о глубоких молекулярных, гистологических и биохимических преобразованиях, происходящих в клетках и внеклеточном матриксе сосудистой стенки при развитии варикозной болезни вен [4]. По одной из теорий, повреждение стенки и клапанов вен может быть вызвано асептическими воспалительными реакциями и венозной гипертензией [5].

На сегодняшний день нет единого мнения о принадлежности интерлейкина-13 к функциональному профилю: провоспалительному или противовоспалительному. Встречаются научные работы, где при заболеваниях сердечно-сосудистой системы он выступает маркером противовоспалительного процесса [6].

Тем не менее, потенциальная роль интерлейкина-13 в сердечно-сосудистых заболеваниях остается спорной. Интерлейкин-13 до сих пор остается цитокином с малоизученным механизмом действия и свойствами. Он может играть потенциальную роль в разных физиологических и патологических состояниях организма: участие в процессе старения, в воспалительных и фиброзных заболеваниях, влияние на сердечно-сосудистую систему.

Окислительно модифицированные белки (ОМБ) способствуют вторичному повреждению молекул [7]. Катаболизм данных белков происходит путем протеолитической утилизации, которая может происходить по двум путям: с помощью протеаз, а также при разрушении белков с нарушенным фолдингом при участии убиквитин-зависимой протеасомной системы [8]. Агрегированные формы могут накапливаться в организме и, тем самым, способны подавлять функции протеасом, в результате уменьшается протеолиз, что приводит к накоплению ОМБ, что так же может оказывать прямое действие на ремоделирование варикозных вен.

Материал и методы исследования. Исследование одобрено на заседании локального этического комитета ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России (протокол № 3 от 15.09.2023).

Исследуемая группа состоит из 50 пациентов с подтвержденным диагнозом варикозная болезнь нижних конечностей, проходивших лечение в ГБУ РО «БСМП» и в ГБУ РО «ОКБ» в 2023-2024 г. Средний возраст составил 54,4±10. В группу сравнения вошли 30 пациентов с атеросклерозом артерий нижних конечностей, сопоставимые по возрасту и полу с исследуемой группой. Средний возраст составил 64,1±9,2. В группу контроля вошли 30 клинически здоровых доноров крови, сопоставимые по возрасту и полу с исследуемой группой. Средний возраст составил 42,5±4,2. Критерии включения: подписанное информированное согласие, подтвержденный диагноз варикозная болезнь нижних конечностей, отсутствие пороков развития венозной системы. Критерии исключения: обструктивные поражения глубоких вен, посттромботический синдром с вторично измененными поверхностными венами, патология со стороны дыхательной системы.

Материал исследования - гомогенат сосудистой стенки пораженных варикозом вен и сыворотка крови. У пациентов испытуемой группы забор биологического материала производился во время проведения флебэктомии по поводу варикозного расширения вен. У доноров группы сравнения участки здоровых вен были взяты в процессе бедренно-подколенного шунтирования с использованием аутовены. Доноры контрольной группы сдавали кровь в отделении переливания крови.

Полученные сосуды очищали от частиц жировой ткани и остатков крови, проводили взвешивание на электронных весах (Ohaus Adventurer, USA). Затем измельчали образец ткани и гомогенизировали с добавлением лизис-буфера в стакане гомогенизатора «Potter S» (Sartorius, Германия) для определения концентрации интерлейкина-13 и с добавлением холодного раствора 0,25 М сахарозы для определения активности катепсинов. Центрифугировали гомогенат 15 минут 3000 оборотов/минуту на центрифуге Eppendorf 5702R, полученный супернатант использовали в качестве материала для исследования.

Забор крови у пациентов производился натощак однократно утром до начала оперативного вмешательства в одно и то же время из локтевой вены в количестве 10 мл в вакуумные пробирки без наполнителя. Образцы оставляли на 2 часа при комнатной температуре. Центрифугировали 20 минут при ускорении 1000g центрифуге Eppendorf 5702R, полученную сыворотку использовали в качестве материала для исследований.

Определение концентрации интерлейкина-13 в гомогенате сосудистой стенки проводили сэндвич-методом ИФА на иммуноферментном анализаторе StatFax 2100 (microplatereader) (Awareness technology Inc. Palm City, FL 34990, USA). Результаты выражались в пг/мл.

Оценка интенсивности окислительной модификации белков в гомогенатах сосудистой стенки вен проводилась по методу R.L. Levine в модификации Дубининой Е.Е. Определение интенсивности ОМБ основано на реакции взаимодействия карбонильных групп и иминогрупп окисленных аминокислотных остатков с 2,4-динитрофенилгидразином с образованием 2,4-динитрофенилгидразонов, имеющие специфическое поглощение в двух областях спектра: ультрафиолетовом и видимом. Измерения образовавшихся динитрофенилгидразонов проводили на спектрофотометре «СФ-2000». Содержание ОМБ в гомогенатах сосудистой стенки вен выражали в единицах оптической плотности на грамм белка.

Полученные данные обработаны с использованием методов непараметрической статистики и пакетов программ статистичекого анализа. Различия между показателями считали статистически значимыми при р≤0,05 для всех проведенных исследований.

Полученные результаты и их обсуждение. Первый этап исследования заключался в оценивании концентрации интерлейкина-13 в гомогенате сосудистой стенки вены у пациентов с варикозной болезнью нижних конечностей разных клинических классов ХЗВ по классификации СЕАР. Также концентрация данного цитокина определялась в сыворотке крови у пациентов с варикозным расширением.

При обработке полученных данных было получено, что уровень интерлейкина-13 в гомогенатах варикозно расширенных вен при клиническом классе ХЗВ С4 ниже по сравнению с гомогенатом вен пациентов группы сравнения (р=0,03). Также статистически значимо выше был уровень интерлейкина-13 у пациентов с клиническим классом ХЗВ С5-С6 по сравнению с клиническим классом С4 (р=0,04). С остальными клиническими классами статистически значимых различий выявлено не было (Рисунок 1).

 

Рис. 1. Концентрация IL-13 в гомогенате сосудистой стенки, пг/мл

Примечание - * - статистически значимые отличия (р <0,05)

При оценке уровня концентрации интерлейкина-13 в сыворотке крови у пациентов с варикозным расширением вен всех клинических классов по классификации СЕАР отмечалось снижение по сравнению с группой контроля, статистически значимое снижение у пациентов с С2 (р=0,002) и С5-С6 (р=0,04) классами ХЗВ по сравнению с группой контроля (Рисунок 2).

Рис. 2. Концентрация IL-13 в сыворотке крови, пг/мл

Примечание: знаками отмечены статистически значимые
отличия * при р <0,05; ** при р <0,001

 

Сигнальный путь IL-13 включает два типа рецепторов IL-13Rα1 и IL-13Rα2 [9]. Через рецептор IL-13Rα1 опосредуют свои сигналы интерлейкин-13 и интерлнейкин-4, это связано с высоким уровнем генетического сходства между этими цитокинами [10]. Данный тип рецептора обнаруживается в фибробластах. Рецептор IL-13Ra1 играет ключевую роль в формировании гиперчувствительности, основной продукции иммуноглобулина E и синтезе эотаксина [11]. IL-13Ra1 содержит области богатые пролином, которые могут связывать янус-киназы JAK-1 (от англ.: Janus kinase-1), JAK-2 (от англ.: Janus kinase-2), JAK-3 (от англ.: Janus kinase-3) и TYK-2 (от англ.: Tyrosine kinase-2), при этом связывание IL-13 с IL-13Ra1 активирует JAK-1, JAK-2 и TYK-2 [12]. IL-13 действует через функциональный комплекс IL-13Ra1/IL-4Ra, в состав которого входит один из рецепторов интерлейкина-13-IL-13Ra1 и компонент рецепторов интерлейкина-4 - IL-4Ra; действие реализуется через Янус-киназы и активацию фактора транскрипции STAT6 [13]. IL-13 выполняет широкий спектр функций в фибробластах, индуцируя экспрессию интегринов, периостина, пролиферацию клеток.

Следующий этап исследования заключался в определении уровней спонтанной и металл-катализируемой окислительной модификации белка в гомогенате сосудистой стенки вены у пациентов с варикозной болезнью нижних конечностей разных клинических классов ХЗВ по классификации СЕАР.

Нами были выявлены статистически значимые различия в уровнях спонтанной ОМБ гомогената вен пациентов с ВБНК с клиническим классом ХЗВ С2 и пациентов группы сравнения (р=0,014) (Рисунок 3). Общая площадь под кривой спонтанной ОМБ была статистически значимо выше в большей степени за счет нейтральной фракции альдегид-динитрофенилгидразонов. При остальных классах ХЗВ по классификации СЕАР статистически значимых изменений выявлено не было.

Рис. 3. Сравнительный анализ спектра поглощения продуктов спонтанной ОМБ гомогената вен у пациентов с клиническим классом ХЗВ С2

Примечание - * - статистически значимое отличие (р <0,05)

Выводы. Концентрация интерлейкина-13 при клиническом классе ХЗВ С4 ниже по сравнению с гомогенатом вен пациентов группы сравнения (р=0,03).

Концентрация интерлейкина-13 при клиническом классе ХЗВ С2 (р=0,002)
и С5-С6 (р=0,04) снижена по сравнению с группой контроля в сыворотке крови.

Уровень спонтанной ОМБ статистически значимо повышался у пациентов
с клиническим классом ХЗВ С2 относительно группы сравнения (р=0,014).

×

About the authors

Maria Grigorevna Lipina

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health

Author for correspondence.
Email: mari.konopleva.97@mail.ru

PhD student, Junior Researcher at the Central Research Institute

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

Natalya Vasilevna Korotkova

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health

Email: fnv8@yandex.ru

PhD, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Biological Chemistry

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

Roman Evgenievich Kalinin

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health

Email: kalinin-re@yandex.ru

MD, Professor, Head of the Department of Cardiovascular, X-ray Endovascular Surgery and Radiation Diagnostics

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

Igor Aleksandrovich Suchkov

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health

Email: suchkov_med@mail.ru

MD, Professor, Professor of the Department of Cardiovascular, X-ray Endovascular Surgery and Radiation Diagnostics

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

Alexander Alexeyevich Nikiforov

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health

Email: alnik003@yandex.ru

PhD, Associate Professor, Head of the Central Research Laboratory

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

References

  1. Шанаев И.Н., Корбут В.С., Хашумов Р.М. Атипичные формы варикозной болезни вен нижних конечностей: особенности диагностики и оперативного лечения. Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2023;31(4):551-562. doi: 10.17816/PAVLOVJ107079.
  2. Климакова Ю. Р., Пшенников А. С., Поваров В. О., Камаев А. А. Роль эндотелиальной дисфункции и воспаления при хроническом заболевании вен нижних конечностей (обзор литературы) // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2023. Т. 11, № 2. С. 241–256. https://doi.org/10.23888/HMJ2023112241-256.
  3. Segiet OA, Brzozowa-Zasada M, Piecuch A, Dudek D, Reichman-Warmusz E, Wojnicz R. Biomolecular mechanisms in varicose veins development. Ann Vasc Surg. 2015;29(2):377-84. doi: 10.1016/j.avsg.2014.10.009.
  4. Gwozdzinski L, Pieniazek A, Gwozdzinski K. Factors Influencing Venous Remodeling in the Development of Varicose Veins of the Lower Limbs. Int J Mol Sci. 2024;25(3):1560. doi: 10.3390/ijms25031560.
  5. Oklu R, Habito R, Mayr M, Deipolyi AR, Albadawi H, Hesketh R, Walker TG, Linskey KR, Long CA, Wicky S, Stoughton J, Watkins MT. Pathogenesis of varicose veins. J Vasc Interv Radiol. 2012;23(1):33-9. doi: 10.1016/j.jvir.2011.09.010
  6. Wodsedalek DJ, Paddock SJ, Wan TC, Auchampach JA, Kenarsary A, Tsaih SW, Flister MJ, O'Meara CC. IL-13 promotes in vivo neonatal cardiomyocyte cell cycle activity and heart regeneration. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2019;316(1):H24-H34. doi: 10.1152/ajpheart.00521.2018.
  7. Schöneich C. Sulfur Radical-Induced Redox Modifications in Proteins: Analysis and Mechanistic Aspects. Antioxid Redox Signal. 2017;26(8):388-405. doi: 10.1089/ars.2016.6779.
  8. Dalle-Donne I, Rossi R, Colombo R, Giustarini D, Milzani A. Biomarkers of oxidative damage in human disease. Clin Chem. 2006;52(4):601-23. doi: 10.1373/clinchem.2005.061408.
  9. Wiegmann H, Renkhold L, Zeidler C, Agelopoulos K, Ständer S. Interleukin Profiling in Atopic Dermatitis and Chronic Nodular Prurigo. Int J Mol Sci. 2024;25(15):8445. doi: 10.3390/ijms25158445.
  10. Salomaa T, Kummola L, González-Rodríguez MI, Hiihtola L, Järvinen TAH, Junttila IS. Low IL-13Rα1 expression on mast cells tunes them unresponsive to IL-13. J Leukoc Biol. 2023;114(2):187-194. doi: 10.1093/jleuko/qiad065.
  11. Л.Е. Блажевич, О.Е. Смирнова, В.М. Кирилина, П.М. Маслюков. Исследование экспрессии рецепторов к IL-13, генов IL-13R в бронхах крыс с овальбумин-индуцированной бронхиальной астмой. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2023;109(4):530–544.
  12. Marone G, Granata F, Pucino V, Pecoraro A, Heffler E, Loffredo S, Scadding GW, Varricchi G. The Intriguing Role of Interleukin 13 in the Pathophysiology of Asthma. Front Pharmacol. 2019;10:1387. doi: 10.3389/fphar.2019.01387.
  13. Escamilla-Gil JM, Fernandez-Nieto M, Acevedo N. Understanding the Cellular Sources of the Fractional Exhaled Nitric Oxide (FeNO) and Its Role as a Biomarker of Type 2 Inflammation in Asthma. Biomed Res Int. 2022;2022:5753524. doi: 10.1155/2022/5753524.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies