Imunitní dysfunkce u pacientů s diabetes mellitus (DM)

Abstrakt

Pacientů s diabetes mellitus (DM) infekcí častěji než u pacientů bez DM. Průběh infekcí je také komplikovanější u této skupiny pacientů. Jednou z možných příčin této zvýšené prevalence infekcí jsou poruchy imunity. Kromě některých snížených buněčných odpovědí in vitro nebyly u diabetických pacientů popsány žádné poruchy adaptivní imunity. U diabetických pacientů byly popsány různé poruchy (nízký komplementový faktor 4, snížená cytokinová odpověď po stimulaci) v humorální vrozené imunitě. Klinický význam těchto nálezů však není jasný. O buněčné přirozené imunity většina studií ukazují, snížená funkce (chemotaxe, fagocytóza, zabíjení) diabetické polymorfonukleární buňky a diabetické monocyty/makrofágy ve srovnání s buňkami z kontroly. Obecně platí, že lepší regulace DM vede ke zlepšení těchto buněčných funkcí. Kromě toho se některé mikroorganismy stávají virulentnějšími v prostředí s vysokým obsahem glukózy. Další mechanismus, který může vést ke zvýšenému výskytu infekcí u pacientů s diabetem je zvýšené adherenci mikroorganismů na cukrovku ve srovnání s nediabetických buněk. To bylo popsáno pro Candida albicans. Pravděpodobně v tomto jevu hraje roli sacharidové složení receptoru.

1 Úvod

incidence infekcí se zvyšuje u pacientů s diabetes mellitus (DM). Některé z těchto infekcí mají také větší pravděpodobnost komplikovaného průběhu u diabetiků než u nediabetických pacientů . Diabetická ketoacidóza je například v 75% případů vysrážena nebo komplikována infekcí. Úmrtnost pacientů s infekcí a ketoacidózou je 43% . V prospektivní studii 101 293 dospělých hospitalizovaných pacientů bylo diagnostikováno 1640 epizod bakterémie. Z 1000 studovaných hospitalizovaných pacientů byly 2/3 bakterémií nalezeny u pacientů s DM ve srovnání s 1/3 u pacientů bez DM (P<0, 001). Vyvstává otázka, které patogenetické mechanismy jsou zodpovědné za tuto vysokou míru infekce u pacientů s DM. Možné příčiny zahrnují defekty v imunitě, zvýšené adherenci mikroorganismů na diabetické buněk, přítomnosti mikro – a makroangiopatie nebo neuropatie a vysoký počet lékařských zásahů v této skupině pacientů.

imunitní systém lze rozdělit na vrozený a adaptivní-humorální nebo buněčný imunitní systém. O humorální, adaptivní imunity, sérové koncentrace protilátek u pacientů s DM jsou normální, a reagují na očkování pneumokokovou vakcínou, jakož i nediabetických kontrol . Kromě toho nebyly prokázány žádné rozdíly v imunitní odpovědi na intramuskulární vakcínu proti hepatitidě B mezi dětmi s DM typu 1 a kontrolami . O adaptivní buněčné imunity, inhibice proliferační reakci na různé podněty byly pozorovány v lymfocytech diabetiků s nedostatečně kontrolované onemocnění . U pacientů s DM typu 1 a typu 2 byla také popsána abnormální hypersenzitivní reakce opožděného typu (buněčná imunita). Nicméně, u pacientů s DM nemají pneumonie vyvolané Pneumocystis carinii nebo mykobakteriální infekce (jak je vidět u pacientů s adaptivní buněčné imunity dysfunkce jako u pacientů infikovaných virem lidské imunodeficience) častěji než u pacientů bez DM. Otázkou tedy zůstává, jak důležité jsou tyto poruchy in vitro in vivo.

s Ohledem na výše uvedené, zdá se, že rozdíly ve vrozené imunity mezi diabetických a nediabetických pacientů a v adherenci mikroorganismů na diabetických a nediabetických buňky jsou důležité v patogenezi zvýšený výskyt infekcí u těchto pacientů. Studie o těchto dvou předmětech jsou přezkoumány v tomto článku.

2 vady vrozené imunity

2.1 humorální vrozená imunita

2.1.1 Funkce komplementu

ve studii s 86 pacienty s DM typu 1 mělo 22 (26%) koncentraci faktoru komplementu v séru 4 (C4) pod normálním rozsahem . Nízké hodnoty C4 se nezdaly být výsledkem spotřeby. Od nediabetických jednovaječná dvojčata měla také C4 koncentrace nižší než normální, a geny kódující C4 jsou spojeny s antigenů DR3 a DR4 (které jsou vyjádřeny v 95% Kavkazské diabetických pacientů v kontrastu až 40% z celkové populace ), autoři naznačují, že tato snížená C4 může být dědičné jev . Izolovaný nedostatek C4 však není známým rizikovým faktorem infekcí u nediabetických pacientů, a proto se zdá, že nehraje důležitou roli ve zvýšeném riziku infekcí u pacientů s DM.

2.1.2 Cytokiny

Studie s plnou krev, periferní krevní mononukleární buňky (Pbmc), a izolované monocyty diabetiků muset být rozděleny do studie s a bez stimulace. Bez stimulace tumor nekrotizující faktor a (TNF-α) v séru u pacientů s DM typu 1 , interleukinu (IL) 6 koncentrace u pacientů s DM typ 2 a IL-8 koncentrací v DM typu 1 a 2 pacientů byly studovány. Ve srovnání s nediabetickými kontrolami byly u diabetických pacientů zjištěny zvýšené klidové hodnoty TNF-α, IL-6 a IL-8.

studie s Pbmc a izolovanými monocyty diabetických pacientů po stimulaci ukazují následující výsledky: v jedné studii byla sekrece IL-1 PBMC v reakci na lipopolysacharid (LPS) snížena u diabetických (typu 1 a 2) Pbmc, zatímco odpověď TNF-α byla stejná jako v kontrolních buňkách. V jiné studii monocytů z DM typu 1 pacienti vykazovali výrazně nižší produkci IL-1 a IL-6, ale opět žádné rozdíly v TNF-α koncentrace byly měřeny, po stimulaci LPS, v porovnání s monocyty DM 2. typu pacientů a nediabetických kontrol . Pravděpodobně většina TNF-α již zmizela po inkubační době 24 hodin . Ani glukózy ani inzulínu ukázal nějaký vliv na produkci IL-1 nebo IL-6 v izolovaných monocytů, takže snížená produkce po stimulaci LPS se zdálo, vnitřní buněčné vady diabetické buněk. Je možné, že zvýšená klidová hodnota diabetických buněk vede k indukci tolerance ke stimulaci, což má za následek nižší sekreci cytokinů po stimulaci. Tento jev byl již popsán v nediabetických buňkách .

studie vylučování cytokinů pbmc u nediabetických pacientů po přidání různých koncentrací glukózy ukázaly srovnatelné výsledky jako studie s diabetickými buňkami. Jedna studie ukázala, že po přidání různých koncentrací glukózy vykazovaly nestimulované monocyty nediabetik zvýšenou odpověď TNF-α a IL-6. Další studie ukázala, že po pokeweed mitogen stimulace nižší, IL-2, IL-6 a IL-10 koncentrace byly nalezeny po přidání glukózy (s dávkou a odezvou efekt). Možná, indukce tolerance, popsaná výše, může také vysvětlit tyto výsledky. Jinými slovy, přítomnost glukózy vede k vyšší klidové produkci cytokinů; po stimulaci je však tato produkce cytokinů ve srovnání se situací bez glukózy narušena. Další látkou, která může hrát roli při zvýšené bazální sekreci cytokinů, jsou pokročilé glykační konečné produkty (AGEs, které jsou produkty zbytků glukózy a lysinu nebo argininu). U špatně regulovaných diabetických pacientů dochází ke zvýšené tvorbě věku . Různé studie ukázaly, že vazba těchto Věkových kategorií na nediabetických buněk bez stimulace, vede ke zvýšené produkci cytokinů , a tak se zdálo, že zvýšená tvorba těchto Věkových kategorií u diabetiků může být zodpovědná za zvýšenou bazální sekrece cytokinů.

2.1.3 Hyperglykémie/glykosurie

Po roce 1985, KTEŘÍ kritéria DM je definována jako koncentrace glukózy nalačno nejméně 7,8 mmol l−1 nebo 2-h koncentrace glukózy 11,1 mmol l−1 nebo vyšší . V důsledku toho mají pacienti s DM (také s léky) velmi často hyperglykémii. Toto hyperglykemické prostředí může zvýšit virulenci určitých mikroorganismů. Příkladem je Candida albicans, který exprimuje povrchový protein, který má velkou homologii s receptorem pro komplementový faktor 3b (CR3). Normálně dochází k opsonizaci mikroorganismů připojením faktoru komplementu 3b (C3b). Receptory na fagocytujících buňkách rozpoznávají tento vázaný C3b a připojují se, čímž iniciují požití a usmrcení. V hyperglykemickém prostředí exprese receptorového proteinu C. albicans se zvyšuje, což má za následek kompetitivní vazbu a inhibici fagocytózy zprostředkované komplementem . Dalším příkladem je přítomnost glukosurie, která se vyskytuje u špatně regulovaných pacientů. Ukázali jsme, že glykosurie zvyšuje bakteriální růst různých bakterií Escherichia coli, který pravděpodobně hraje roli v zvýšení incidence infekcí močových cest u diabetických pacientů.

takže se zdálo, že optimální regulace diabetu může snížit virulenci některých patogenních mikroorganismů.

2.1.4 Jiné sérové faktory

In vitro testy analyzující funkce nediabetických polymorfonukleární buňky (PMNs) provádí inkubaci těchto buněk s plazmy od pacientů s DM. Tyto defekty nekorelují s množstvím glukózy přítomné v plazmě . Příkladem je zvýšená adherence PMN nediabetických pacientů k bovinnímu aortálnímu endotelu v přítomnosti diabetické plazmy . Tato zvýšená adherence pravděpodobně vede ke snížení diapedézy a tvorby exsudátu PMN . Vyvstává otázka, který faktor v diabetickém séru je zodpovědný za výše uvedený rozdíl. Bylo navrženo, že věk hraje roli. Vzhledem k tomu, že u špatně regulovaných pacientů se zvyšuje tvorba věků, zdálo se, že optimální regulace diabetu může zlepšit odpověď hostitele.

další často zmiňovanou látkou v patogenezi infekcí u diabetických pacientů je zinek. U pacientů s DM typu 1 a typu 2 byly hlášeny nízké plazmatické hladiny zinku . Nicméně v jiné studii nebyly zjištěny žádné rozdíly v hladinách zinku mezi diabetickými a nediabetickými subjekty . Studie In vitro popsaly narušenou odpověď lymfocytů a depresi chemotaxe u diabetických PMN, pokud byl přítomen nedostatek zinku . Jiné studie in vitro s Pbmc u nediabetických pacientů prokázaly zvýšené vylučování prozánětlivých cytokinů indukované LPS po přidání zinku . Vzhledem k protichůdným epidemiologickým údajům o nedostatku zinku u pacientů s DM zůstává klinický význam výše uvedených výsledků in vitro v patogenezi infekcí u diabetických pacientů nejasný.

Na závěr, některé vrozené (cytokiny, komplement) humorální imunitní funkce jsou sníženy a některé zůstávají stejné, u pacientů s DM ve srovnání s těmi bez DM.

2.2 buněčná vrozená imunita-PMNs

2.2.1 chemotaxe

u pacientů s diabetem (typ 1 a typ 2) byla zjištěna významně nižší chemotaxe než u kontrolních skupin . My však nemohl prokázat, je tento rozdíl v naší studii, ve které jsme studovali PMN funkce u žen s DM a asymptomatické bakteriurie ve srovnání s nonbacteriuric diabetických žen a zdravých kontrol . Všechny studie používaly sérum od zdravých kontrol. Je možné, že různé podněty (zymosan, doplněk) PMNs a rozdíly v charakteristiky pacienta (doba trvání, nařízení a komplikace DM, DM typu 1 a DM typu 2) ve výše zmíněné studie mohou vysvětlit tyto rozporuplné výsledky. Žádná korelace byla nalezena mezi koncentrací glukózy nebo hemoglobinu A1c (HbA1c, který je sérový marker pro regulaci DM) úrovni a chemotaktické odpovědi, i když jedna studie ukázala další snížení chemotaxe u pacientů s hyperglykemií . Je zajímavé, že jedna z dalších studií ukázala, že chemotaktické odpovědi PMNs se po inkubaci glukózy nebo inzulínu nezměnily, ale po inkubaci s glukózou a inzulínem se vrátily k normálním hodnotám . Protože většina funkcí PMN jsou energeticky závislé procesy , je pro optimální funkci PMN nezbytná adekvátní výroba energie. Glukóza potřebuje inzulín zadejte PMNs pro generování této energie, což může vysvětlovat zlepšení chemotaktické odpovědi po přidání těchto dvou látek.

2.2.2 Adherence

byly hlášeny konfliktní údaje o adherenci diabetických PMN in vitro bez stimulace . Naproti tomu nebyly zjištěny žádné rozdíly mezi diabetickými a kontrolními PMN po stimulaci . Nebyla zjištěna žádná korelace mezi plazmatickou glukózou nebo HbA1c a adherencí . Nicméně, v malém počtu DM typu 1 a DM typu 2 u pacientů s neléčenou hyperglykémií, sníženou adherenci PMNs, aby se nylonové vlákno sloupce zvýšil po hyperglykémie byla opravena . Samozřejmě dodržování sloupů nylonových vláken není stejné jako u endotelových buněk jako první krok v zánětlivé reakci. Zdálo se však, že opět lepší regulace DM zvyšuje odezvu hostitele.

2.2.3 Fagocytózy

PMNs diabetických pacientů prokázaly stejné a nižší phagocytotic kapacity ve srovnání s PMNs kontrol. Průměrná koncentrace HbA1c byla nižší (lepší regulace) u pacientů bez poruchy fagocytózy než u pacientů s poruchou fagocytózy . Jedna studie ukázala inverzní vztah mezi hladinami HbA1c a fagocytotickou rychlostí. Další studie ukázala, že snížená fagocytóza se zlepšila, ale po 36 hodinách normoglykémie se nestala normální. Proto se zdá, že porucha fagocytózy se vyskytuje u PMN izolovaných od špatně regulovaných pacientů a že lepší regulace DM vede ke zlepšení fagocytotické funkce.

2.2.4 oxidační výbuch

chemiluminiscence (CL) odpovídá emisím světla přímo nebo nepřímo produkovaného v průběhu chemické reakce. Tento jev se často používá k vyhodnocení oxidačního potenciálu PMN, procesu, během kterého jsou volné radikály syntetizovány brzy ve fagocytotickém procesu . CL dobře koreluje s antimikrobiální aktivitou a může být použita jako měřítko fagocytotické kapacity . Ve srovnání s kontrolami byla CL Na začátku léčby vyšší nebo stejná u PMNs diabetických pacientů. Tyto studie také ukázaly, že po stimulaci byla CL diabetických PMN nižší než u kontrolních PMN. Je možné, že reakce diabetických PMN na podněty je uhasena v důsledku vyššího klidového CL. V naší studii jsme nezjistili žádné rozdíly v CL po stimulaci mezi diabetickými pacienty a kontrolami. Obecně však byli pacienti v naší studii lépe regulováni než pacienti v dřívějších studiích, což může pravděpodobně vysvětlit tyto různé výsledky.

2.2.5 zabíjení

údaje o baktericidní aktivitě diabetických PMN přinesly protichůdné výsledky . Obecně je však zabíjecí kapacita diabetických PMN nižší než u kontrolních PMN. Opět rozdíly v obou charakteristikách pacienta (viz bod 2.2.1) nebo použité mikroorganismy mohou vysvětlit tyto různé výsledky. Poruchou zabíjení funkce diabetické PMNs byl nalezen ve všech studiích pomocí Staphylococcus aureus jako mikroorganismus , ale ne ve studiích, v nichž zabití C. albicans byl použit jako měřítko. Vražda byla narušena v jedné studii, která používá nediabetických sérum pro opsonizace , ale ne v jiném . Na základě těchto studií tedy nemůžeme vyvodit žádné závěry o účinku nediabetického séra na zabíjení diabetických buněk. Žádná korelace byla nalezena s glykemickým úrovni , i když některé studie ukázaly, že baktericidní aktivita zlepšila, ale ne normalizovat po dosažení normoglycemia .

2.2.6 Vliv infekce

Ve studii v naší nemocnici , jsme byli schopni prokázat rozdíly v chemotaxe, fagocytóza, CL, a zabíjení mezi PMNs diabetické ženy s bakteriurie, diabetické ženy bez bakteriurie, a nediabetických kontrol. Navíc dřívější studie neprokázaly žádné rozdíly v fagocytóza a zabíjení mezi diabetických pacientů s a bez opakujících se infekcí . Tyto studie tedy nenaznačují, že přítomnost infekcí ovlivňuje funkce PMN.

Závěrem lze říci, že kromě některých protichůdných výsledků ve výše uvedených studiích jsou popsány různé poruchy u diabetiků ve srovnání s kontrolními funkcemi PMN. Klinický význam těchto studií in vitro však zůstává nejistý, zejména kvůli rozdílům v provedených testech. Je možné, že in vivo hraje roli pouze kombinace defektů ve funkcích PMN. Většina studií ukazuje zlepšení funkcí PMN po lepší metabolické regulaci DM.

2.3 buněčná vrozená imunita-monocyty / makrofágy

byla popsána jak zhoršená chemotaxe, tak fagocytóza monocytů diabetických pacientů . Protože plazma ze zdravých kontrol nezpůsobuje žádnou významnou změnu fagocytotické kapacity diabetických monocytů, zdá se, že tato zhoršená funkce je způsobena vnitřní vadou samotných monocytů.

byla zjištěna nižší imunitní odpověď u dětí s DM typu 1 ve srovnání s kontrolami po intradermálním (namísto intramuskulárního) podání vakcíny proti hepatitidě B . Bylo navrženo, že tato nižší odpověď je pravděpodobně částečně důsledkem zhoršené funkce makrofágů u této skupiny pacientů .

v kombinaci s dříve zmíněnou sníženou produkcí prozánětlivých cytokinů po stimulaci LPS u pacientů s DM typu 1 se zdálo, že funkce monocytů/makrofágů jsou u pacientů s DM typu 1 narušeny. Patogenní mechanismus zůstává nejasný. K vysvětlení tohoto zajímavého jevu je třeba provést další výzkum.

3 Adherence

Adherence mikroorganismu na slizniční nebo epiteliální buňky je důležitým krokem v patogenezi infekcí. Toto dodržování mohou ovlivnit faktory související s hostitelem. Například ženy s opakujícími se infekcemi močových cest mají větší přilnavost E. coli k vaginálním a bukálním buňkám ve srovnání s kontrolami .

infekce C. albicans se často vyskytuje u diabetických pacientů. Protože infekci většinou předchází kolonizace Aly et al. zkoumali, které rizikové faktory zvyšují riziko přenosu Candida u diabetických pacientů . Rizikovými faktory pro perorální transport Candidy u pacientů s DM typu 1 byly nižší věk a vyšší hladina HbA1c (špatná regulace DM). Kontinuální nošení zubní protézy a přítomnost glykosurie (také údaj o chudé DM nařízení) zvýšené riziko Candida vozíku v DM typu 2 u pacientů, průměrný počet vykouřených cigaret za den byl v korelaci s Candida vozíku v DM typu 1 a typu 2 seskupeny dohromady . Cameron et al. extrahuje lipidy z lidské bukální epiteliální buňky a zjistil, pomocí chromatogramu překrytí testy, že některé C. albicans kmeny se váží na fucose-obsahující a další C. albicans kmenů N-acetylgalaktosamin-obsahující lipidy extrahované z lidské bukální buňky. Autoři docházejí k závěru, že existence několika adhesin-receptor systémů přispívá k virulenci C. albicans. Sacharidové složení receptorů pravděpodobně hraje důležitou roli v náchylnosti k infekcím. Bylo prokázáno, že těžce nemocní pacienti mají na svých bukálních buňkách snížené množství galaktózy a kyseliny sialové ve srovnání s minimálně nemocnými pacienty a zdravými kontrolami. Vyšetřovatelé se zmínil, že tyto receptorové změny mohl vést ke zvýšené adherenci mikroorganismů a hrají roli v high převaha Gram-negativní bakteriální kolonizace dýchacích cest těchto pacientů . Tento mechanismus zvýšené adherence v důsledku změněného složení sacharidů receptoru je možná také přítomen u diabetických pacientů. Bukální buňky od 50 diabetických pacientů (DM typu 1 a typu 2) vykazovaly zvýšenou in vitro adherenci C .albicans ve srovnání s bukálními buňkami z kontrol. Významně vyšší incidence infekce Candida, ale ne Candida carriage, byla také zjištěna u této skupiny pacientů (12% oproti 0%). Nebyly však nalezeny žádné vztahy mezi frekvencí nebo množstvím Candidy a věkem, trváním, regulací nebo typem DM . Tato zvýšená adherence k diabetickým buňkám může také hrát roli u jiných mikroorganismů, například adherence e. coli na uroepiteliální buňky, což by vysvětlovalo zvýšenou prevalenci infekcí u pacientů s DM.

Závěrem lze říci, že poruchy buněčné VROZENÉ imunity hrají roli v patogenezi zvýšené prevalence infekcí u pacientů s DM (Tabulka 1). Obecně platí, že lepší regulace DM vede ke zlepšení buněčné funkce. Druhým důležitým mechanismem je zvýšená přilnavost mikroorganismu k diabetickým buňkám. Kromě toho se některé mikroorganismy stávají virulentnějšími v prostředí s vysokým obsahem glukózy.