Концентрация фекального β-дефензина-2 у детей с муковисцидозом: как реагирует врожденный иммунный ответ кишечника?

Муковисцидоз – заболевание, вызванное мутациями в гене, который кодирует белок – регулятор трансмембранной проводимости (CFTR), находящийся в апикальной мембране эпителиальных клеток дыхательных путей, кишечника и поджелудочной железы. Дефензины служат важными компонентами врожденной иммунной системы человека, играют ключевую роль в обеспечении первой линии защиты макроорганизма от инфекции, обладают высокой антимикробной, противовирусной, цитотоксической активностью.

Цель исследования. Определить значения фекального β-дефензина-2 у детей с муковисцидозом и выявить зависимость его уровня от внешнесекреторной функции поджелудочной железы и тяжести состояния пациентов.

Характеристика детей и методы исследования. Обследованы 57 детей, больных муковисцидозом, средний возраст составил 20,93±2,9 мес. Диагноз муковисцидоз устанавливали на основании увеличения иммунореактивного трипсина, хлоридов пота по Куку (>60 мэкв/л). Для оценки экзокринной функции поджелудочной железы определяли активность фекальной эластазы. Оценка уровня фекальных β-дефензина-2 и кальпротектина проводилось с помощью количественного иммуноферментного анализа.

Результаты. Уровни фекального β-дефензина-2 были повышены (108,2±11,3 нг/мл) у всех обследуемых детей. Не было выявлено корреляции между уровнем фекального β-дефензина-2 и фекальной эластазы. Уровень фекального кальпротектина в группе детей с муковисцидозом был значительно выше, чем в контрольной. Выявлена достоверная корреляция между уровнями фекального кальпротектина и фекального β-дефензина-2 (r=0,57; р<0,05), однако между уровнями фекального β-дефензина-2 и фекальной эластазы корреляций не установлено. В группе детей с тяжелым течением заболевания достоверно чаще отмечалось повышение уровня фекального β-дефензина-2, фекального кальпротектина.

Заключение. У детей с муковисцидозом выявлено достоверное повышение концентрации β-дефензина-2 по сравнению с контрольной группой, что подтверждает активацию системы врожденной иммунной системы слизистой оболочки кишечника. Прослежена зависимость между высокими уровнями фекального β-дефензина-2 и тяжестью течения заболевания. Уровни фекального β-дефензина-2 прямо коррелировали с концентрацией фекального кальпротектина и не отмечено корреляции между степенью выраженности панкреатической недостаточности и концентрацией фекального β-дефензина-2.

1. Riordan J.R., Rommens J.M., Kerem B., Alon N., Rozmahel R., Grzelczak Z. et al. Identification of the cystic fibrosis gene: cloning and characterization of complementary DNA. Science 2010; 245: 1066–1073. DOI: 10.1126/science.2475911

2. Garcia M.A., Yang N., Quinton P.M. Normal mouse intestinal mucus release requires cystic fibrosis transmembrane regulator dependent bicarbonate secretion. J Clin Invest 2009; 119: 2613–2622. DOI: 10.1172/JCI38662

3. Brennan S. Innate immune activation and cystic fibrosis. Paediatr Respir Rev 2008; 9: 271–280. DOI: 10.1016/j.prrv.2008.05.008

4. Stoltz D.A., Meyerholz D.K., Pezzulo A.A., Ramachandran S., Rogan M.P., Davis G.J. et al. Cystic fibrosis pigs develop lung disease and exhibit defective bacterial eradication at birth. Sci Transl Med 2010; 2:29ra31.6. DOI: 10.1126/scitranslmed.3000928

5. O’Brien S., Mulcahy H., Fenlon H., O’Broin A., Casey M., Burke A. et al. Intestinal bile acid malabsorption in cystic fibrosis. Gut 2013; 34: 1137–1141.8. DOI: 10.1136/gut.34.8.1137

6. Schippa S., Iebba V., Santangelo F., Gagliardi A., De Biase R.V., Stamato A. et al. CFTR allelic variants relate to shifts in fecal microbiota of cystic fibrosis patients. PLoS ONE. 2013; 8:e61176. DOI: 10.1371/journal.pone.0061176

7. Selsted M.E., Miller S.I., Henschen A.H., Ouellette A.J. Enteric defensins: antibiotic peptide components of intestinal host defense. J Cell Biol 2015; 118: 929–936. DOI: 10.1083/jcb.118.4.929

8. Pang T., Leach S.T., Katz T., Jaffe A., Day A.S., Ooi C.Y. Elevated fecal M2-pyruvate kinase in children with cystic fibrosis: A clue to the increased risk of intestinal malignancy in adulthood? J Gastroenterol Hepatol 2015; 30: 866–871. DOI: 10.1111/jgh.12842

9. Bruzzese E., Callegari M.L., Raia V. Disrupted intestinal microbiota and intestinal inflammation in children with cystic fibrosis and its restoration with Lactobacillus GG: a randomized clinical trial. PLoS One 2014; 9: e87796. DOI: 10.1371/journal.pone.0087796

10. Pang T., Leach S.T., Katz T., Day A.S., Ooi C.Y. Fecal biomarkers of intestinal health and disease in children. Front Pediatr 2014; 2: 6. DOI: 10.3389/fped.2014.00006

11. Dhaliwal J., Leach S., Katz T., Nahidi L., Pang T., Lee J.M. et al. Intestinal inflammation and impact on growth in children with cystic fibrosis. J Pediatr Gastr Nutr 2015; 60: 521–526. DOI: 10.1097/MPG.0000000000000683

12. Werlin S.L., Benuri-Silbiger I., Kerem E., Adler S.N., Goldin E., Zimmerman J. et al. Evidence of intestinal inflammation in patients with cystic fibrosis. J Pediatr Gastr Nutr 2010; 51: 304–308. DOI: 10.1097/MPG.0b013e3181d1b013

13. Harder J., Bartels J., Christophers E. A peptide antibiotic from human skin. Nature 2007; 387: 861. DOI: 10.1038/43088

14. Kolho K.L., Sipponen T., Valtonen E., Savilahti E. Fecal calprotectin, MMP-9, and human beta-defensin-2 levels in pediatric inflammatory bowel disease. Int J Colorectal Dis 2014; 29: 43–50. DOI: 10.1007/s00384-013-1775-9

15. Рылова Н.В. Панкреатическая эластаза в диагностике функциональных и структурных изменений поджелудочной железы у детей. Практическая медицина 2018;2(113): 66–69.

16. WHO Multicentre Growth Reference Study Group. WHO Child Growth Standarts based on length/height, weight and age. Acta Padiatrica 2006; 450(Suppl): 76–8.5 DOI: 10.1111/j.1651-2227.2006.tb02378.x

17. Шуматова Т.А., Шишацкая С.Н., Зернова Е.С., Катенкова Э.Ю., Оденбах Л.А., Приходченко Н.Г. Современные маркеры в диагностике пищевой непереносимости у детей грудного возраста. Тихоокеанский медицинский журнал 2015; 3: 55–55.

18. Ooi1 C.Y., Pang T., Leach S.T., Katz T., Day A.S., Adam J. Fecal Human b-Defensin 2 in Children with Cystic Fibrosis: Is There a Diminished Intestinal Innate Immune Response? Dig Dis Sci 2015; 60: 2946–2952. DOI: 10.1007/s10620-015-3842-2

19. Kapel N., Benahmed N., Morali A., Svahn J., Canioni D., Goulet O., Ruemmele F.M. Fecal b-Defensin-2 in Children With Inflammatory Bowel Diseases. JPGN 2009; 48: 117–120. DOI: 10.1097/MPG.0b013e318174e872

20. Kolho K.L., Sipponen T., Elsa Valtonen E.S. Fecal calprotectin, MMP-9, and human beta-defensin-2 levels in pediatric inflammatory bowel disease Int J Colorectal Dis 2014; 29: 43–50. DOI: 10.1007/s00384-013-1775-9

21. Jenke A.C., Postberg J., Mariel B., Hensel K., Foell D., Dabritz J., Wirth S. S100A12 and hBD2 correlate with the composition of the fecal microflora in ELBW infants and expansion of E. coli is associated with NEC. Biomed Res Int 2013; 2013: 150372. DOI: 10.1155/2013/150372

22. Shitrit A.B., Braverman D., Stankiewics H., Stankiewics H., Shitrit D., Peled N. et al. Fecal calprotectin as a predictor of abnormal colonic histology. Dis Colon Rectum 2007; 50: 2188–2193. DOI: 10.1007/s10350-007-9038-x

23. Ohara T., Morishita T., Suzuki H., Masaoka T., Nishizawa T., Hibi T. Investigation of the possibility of human-beta defensin 2 (hBD2) as a molecular marker of gastric mucosal inflammation. Hepatogastroenterology 2005; 52: 1320–1324

24. Bauer B., Wax T., Kuester D., Meyer T., Malfertheiner P. Differential Expression of Human Beta Defensin 2 and 3 in Gastric Mucosa of Helicobacter pylori Infected Individuals. Helicobacter 2013; 18(1): 16–12. DOI: 10.1111/hel.12000

25. Corebima B.I.R.V., Rohsiswatmo R., Gayatri P., Patole S. Fecal human β-defensin-2 (hBD-2) levels and gut microbiota patterns in preterm neonates with different feeding patterns. Iran J Microbiol 2019; 11(2): 151–159

26. Barker N. Adult intestinal stem cells: critical drivers of epithelial homeostasis and regeneration. Nat Rev Mol Cell Biol 2014; 15: 19–33. DOI: 10.1038/nrm3721