4.3. Тиамин и иммунитет
Влияние на иммунный статус. Судя по доступным источникам, роль тиамина в иммуногенезе до сих пор изучалась в трех направлениях: 1) воздействие на резистентность организма к инфекциям; 2) влияние на антителообразование; 3) способность витамина видоизменять реактивность организма к возбудителям.
Клиницисты давно заметили, что многие инфекционные заболевания сопровождаются развитием тиаминовой недостаточности [99]. Устранение витаминодефицита с помощью парентерального введения тиамина при ряде инфекций ускоряло процесс выздоровления больных [99]. В эксперименте также отмечено снижение резистентности В1-гиповитаминозных животных к вирусу гриппа PR-8 [315], вакцине из палочек Флекснера и сублетальным дозам палочки Борде-Жангу [37]. Витаминная нагрузка здесь оказывала благоприятный корригирующий эффект. Ежедневное парентеральное введение 0,5–1 мг витамина В1 в течение месяца способствовало повышению приобретенной устойчивости к туберкулезу у морских свинок после туберкулезной вакцинации [63]. У крыс тиамин в суточной дозе 5 мкг стимулировал развитие невосприимчивости к аскаридозу [37].
Показано, что тиамин может влиять как на неспецифические (фагоцитоз, активность комплемента и т. д.), так и специфические (синтез антител) факторы иммунитета.
У гиповитаминозных по В1 крыс фагоцитарная активность лейкоцитов in vitro снижена [137]. Введенный in vivo тиамин в дозе 5 мг/кг стимулировал фагоцитоз гранулоцитами дизентерийной палочки и снимал его торможение, вызванное применением соответствующих ингибиторов (тиопентал, диплацин, левомицетин, гидрокортизон и др.) [193]. Однако в литературе имеются сведения и об отсутствии влияния избытка или недостаточности тиамина в организме животных на активность фагоцитоза [259].
Результаты изучения влияния витамина В1 на активность комплемента тоже неоднозначны: одни авторы находят снижение его титра при пищевом В1– гиповитаминозе [441], другие это отрицают [214], равно как и стимулирующее действие тиамина при его дополнительном введении [36].
Аналогичная поляризация мнений существует и в вопросе о взаимосвязи различной обеспеченности организма тиамином с образованием антител. С одной стороны, есть данные, что В1-гиповитаминоз подавляет продукцию антител к пневмококковым инфекциям у мышей [443], у пациентов, иммунизированных Bacterium tularence [366], и у крыс к N. Muris [435]. Титры антител В1– гиповитаминозных мышей, зараженных живой дизентерийной культурой Флекснеровского типа, оказались значительно сниженными [37]. Недостаточность витамина В1 вызывала умеренное ослабление продукции гемагглютининов у крыс в ответ на введение человеческих эритроцитов [214] и эритроцитов барана [32]. С другой стороны, в опытах с «парным кормлением» показано, что исключение витамина В1 из пищи не сопровождается заметным изменением образования нейтрализующих антител у мышей, вакцинированных вирусом энцефалита [392].
Не было обнаружено влияние тиаминовой недостаточности на антителопродукцию у крыс, иммунизированных эритроцитами барана при сравнении с контролем на «авитаминозное голодание» [417]. В1-дефицитные крысы отвечали адекватным синтезом антител на иммунизацию дифтерийным анатоксином [214]. Пищевая недостаточность тиамина вызывала несущественную редукцию в способности образовывать агглютинины у крыс, иммунизированных вакциной, приготовленной из убитых культур Corinebacterium Kutscherl [451]. У контрольных и В1-гиповитаминозных крыс иммунный ответ на заражение вирусом гриппа PR-8 был одинаковым [214].
Характер влияния экзогенного тиамина на антителообразование, по данным разных авторов, неоднозначен. Одни считают, что тиамин, безусловно, активирует продукцию антител, другие не разделяют это представление или принимают его с оговорками. Десятидневное введение 300 и 1500 мкг тиамина per os стимулировало образование всех видов антител, особенно гемолизинов, у крыс, находившихся на казеиновой диете и подвергнутых внутрибрюшинной иммунизации эритроцитами барана, причем действие витамина проявлялось преимущественно во время продуктивной фазы иммуногенеза [32]. У крыс с аналогичной антигенной нагрузкой внутрибрюшинно введенный тиамин в дозе 400 мкг усиливал синтез антител и существенно ослаблял иммунодепрессивный эффект аналогов пуриновых оснований (6-меркаптопурина и азатиоприна) [82].
Под влиянием витамина В1 у детей нарастали титры лизоцима, антистрептолизинов и антистафилолизинов [249]. При 18-дневной экспозиции тиамин в дозах, равных суточной профилактической дозе для человека, повышал антителообразование у кроликов, иммунизированных культурой В. paracoli [140]. Отмечено стимулирующее влияние В1-гипервитаминоза на продукцию гемагглютининов у кроликов при иммунизации их дизентерийными антигенами [1]. В1– витаминизация усиливала образование антител у морских свинок, зараженных A. Lumbricoides [37]. Парентеральное введение тиамина в дозе 60 мкг приводило к более интенсивной наработке преципитинов у морских свинок, иммунизированных лошадиной сывороткой [37].
В противовес этому имеются данные о том, что введение животным в течение длительного времени избыточных количеств тиамина (по 2 мл 6 % раствора и 0,25 мл 2 % раствора) снижало функциональную активность важнейших механизмов естественного иммунитета (фагоцитоза нейтрофилов, бактерицидной активности сыворотки крови, пропердина и т. п.) у кроликов и мышей [117].
Кроме того, в ряде работ показан дифференцированный дозозависимый эффект тиамина на антителообразование. Так, установлено стимулирующее влияние витамина В1 в дозе 25 мкг и угнетающее в дозах 100 и 300 мкг на выработку антител у мышей, иммунизированных дифтерийной вакциной [89]. У крыс, иммунизированных эритроцитами барана, многократное введение тиамина из расчета 100 мкг на 100 г веса стимулировало накопление антителообразующих клеток в лимфоидных органах животных. Нагрузка большими дозами витамина (400 мкг на 100 г веса в день) тормозила образование этих клеток [83].
Как видно из приведенных примеров, данные, касающиеся влияния тиамина на продукцию иммунных антител, весьма противоречивы и явно недостаточны для тех или иных обобщений.
Механизмы иммуноактивности тиамина. Поскольку синтез антител – это синтез иммуноглобулинов, для которого необходимы те же условия, что и для синтеза белка вообще (наличие матриц ДНК и различных РНК, соответствующих ферментов, субстратов и энергии), иммуноактивность тиамина разные авторы обычно рассматривают с учетом этих биохимических составляющих иммуногенеза и строго в рамках коферментного механизма действия витамина.
Согласно [38], самые общие связи между обеспеченностью организма тиамином и иммуногенезом проявляются уже в том, что В1-авитаминоз сопровождается снижением аппетита и развитием алиментарного истощения, тяжесть которого зависит от степени недостаточности тиамина, а иммуногенез в целом и его парциальные реакции в частности весьма чувствительны к дефициту белка [139].
Нарушение бактерицидной активности макрофагов, полученных от авитаминозных животных [292], торможение у них антителогенеза при использовании корпускулярных антигенов [95], а также способность витамина активировать фагоцитоз у крыс в самых разных условиях (на фоне торможения ЦНС и синаптической передачи нервных импульсов, при гиперкортицизме, эпинефрэктомии, спленэктомии и т. п.) рассматриваются как совокупность фактов, свидетельствующих о прямом действии тиамина на иммунокомпетентные клетки [38].
Считается, что торможение образования антител в условиях В1-недостаточности может быть обусловлено выпадением функции тех ферментных систем, которые нуждаются в ТДФ. Общепринято, что ведущим биохимическим дефектом в картине В1-авитаминоза является снижение активности транскетолазы [126], которая обеспечивает пентозофосфатами синтез нуклеиновых кислот. В свете данных об усилении синтеза белка и нуклеиновых кислот в ходе иммуногенеза [184] и фактов, что коферментные формы витамина В1 способны in vivo усиливать синтез ДНК в крови человека, собаки и крысы, причем пропорционально концентрации ТДФ [332], делается вывод, что тиамин, очевидно, является неспецифическим стимулятором иммуногенеза. Отсюда угнетение или активация антителообразования якобы объясняется наличием функциональной связи между обеспеченностью организма тиамином и ДНК-РНК-зависимым синтезом иммунных белков [38].
Соответственно развитие атрофии тимуса [417] и лимфопении [292] у животных с прогрессирующим пищевым авитаминозом некоторые авторы напрямую связывают с угнетением тиаминзависимой пролиферации лимфоидной ткани [38], ссылаясь на то, что нагрузка здоровых животных витамином В1 стимулирует накопление антителообразующих клеток в лимфоидных органах [140].
Сильным аргументом в пользу коферментной версии иммуноактивности тиамина, в принципе, могли бы служить иммунодепрессантные эффекты его структурных аналогов, способных образовывать ложные коэнзимы, блокирующие витаминзависимые ферменты. Такие данные получены в отношении окситиамина, который начиная с 1941 г., когда он был впервые синтезирован из тиамина [162], и до недавнего времени считался классическим антивитамином. Окситиамин в дозе 400 мг/кг вызывает инволюцию тимуса [73] и угнетает продукцию антител у крыс во время индуктивной фазы первичного иммунного ответа на человеческий гамма-глобулин и эритроциты барана. Согласно [38], иммунодепрессантное действие окситиамина связано с вмешательством антивитамина в обмен нуклеиновых кислот и белков через снижение уровня фосфорилированных пентоз в лимфоидной ткани, поскольку ингибирование транскетолазы сопровождалось замедленным нарастанием содержания антигамма-глобулинов в крови у В1-авитаминозных животных.
Однако впоследствии оказалось, что окситиаминовые эффекты на самом деле являются сильным аргументом против коферментного механизма, поскольку могут быть воспроизведены оксипиримидином – небольшим фрагментом молекулы окситиамина без тиазоловой части, лимитирующей связывание антивитамина и антикофермента (соответственно витамина и кофермента) в активных центрах тиаминпирофосфокиназы и витаминзависимых ферментов [123]. Этим фрагментом может быть обусловлен весь спектр биологического действия ОТ и механизмы его опосредования. Дело в том, что при нормальных тканевых значениях pH = 7,0–7,2, оксипиримидин подвергается лактим-лактамной таутомерии [128], в результате которой превращается в одного из членов биологически активного семейства оксопиримидинов, а именно – монооксопиримидин. Диоксопиримидин – это урацил, 5-фторпроизводное которого является сильнейшим канцеростатиком – ингибитором синтеза нуклеиновых кислот [123]. Триоксопиримидин – это барбитуровая кислота, 5-этил-5-изоамилпроизводное которой – амитал-Na широко используется в митохондриологии как дыхательный яд [165]. Тетраоксопиримидин – это аллоксан, мощное диабетогенное средство [5]. Поскольку ОТ в тканях фактически существует как 5-тиазолилметил-производное оксопиримидина [128], он в какой-то мере может быть наделен всем букетом свойств этого семейства.
Действительно, имеются сведения, что ОТ угнетает синтез нуклеиновых кислот [185], in vitro действует как ингибитор дыхания [141], а in vivo вызывает диабет [11]. Согласно существующим представлениям, диабетогенное влияние аллоксана реализуется в ?-клетках поджелудочной железы через снижение уровня восстановленных тиолов, необходимых для синтеза инсулина [343]. По-видимому, аналогичным действием обладает и ОТ, который достоверно снижает тканевое содержание быстрореагирующих SH-групп [141]. Введение ОТ in vivo интактным крысам (6 дней – по 4 мг/кг, на 7-й день – 200 мг/кг) сопровождалось падением уровня иммунореактивного инсулина в крови уже в первые 2 ч после завершающей нагрузки (с 19,4±3,5 ме/мл·10—3 в контроле до 11,2±0,8 ме/мл·10—3 в опыте; p<0,05) [21].
Идеология антикоферментного механизма лежит в основе многочисленных попыток вывести ОТ на орбиту практического использования в медицине. Перспективными считаются следующие области применения этого соединения: химиотерапия рака, где предполагается использовать цитостатическое действие ОТ [176], и коррекция аутоиммунной патологии – рассеянного склероза, где привлекают иммунодепрессантные эффекты ОТ [28].
Все эти эффекты, без сомнения, наличествующие в спектре биологического действия ОТ, по мнению авторов, реализуются следующим образом: первичное специфическое ингибирование ТК блокирует пентозофосфатный цикл, что приводит к прекращению поставки 5-фосфорибозилпирофосфата, необходимого для биосинтеза РНК (канцеростатическое и иммунодепрессантное действие). Однако можно легко показать, что вышеперечисленные сдвиги к антикоферментному механизму никакого отношения не имеют: канцеростатическим действием обладают ряд производных ОТ, которые не угнетают ТК [123]; иммунодепрессантное действие, т. е. инволюция вилочковой железы, имеющая место под влиянием ОТ [73], устраняется адреналэктомией [74], которая не реактивирует ТК [195].
Хотя in vivo и in vitro (в культуре клеток) ОТ может действовать как цитостатик, наподобие 5-фторурацила [123] или дыхательного яда [141], не исключается здесь и аллоксаноподобное действие [110]. Известно, что у аллоксандиабетических животных не удается перевить опухоли, а у животных-опухоленосителей введение аллоксана вызывает их обратное развитие [195]. Дело в том, что раковые клетки, содержащие на своей поверхности гораздо больше рецепторов инсулина, чем соматические [340], нуждаются в нем как в факторе роста [336]. Культуральные бессывороточные среды для пассажа раковых клеток обычно содержат инсулин [387]. В экспериментах на мышах Свисс и индийских песчанках показано, что диабет защищает их от опухолей печени и молочной железы, обусловленных канцерогенами [300].
Аналогичным образом обстоит дело и с аутоиммунной патологией. Увеличение клеточного пула активных лимфоцитов в крови зависит от триггерной роли инсулина, который инициирует переход G1 – S в их клеточном цикле [132]. Интересно, что лимфоциты экспрессируют на своей поверхности рецепторы к инсулину только при их активации [308]. В покоящихся клетках этих рецепторов либо вообще нет, либо их очень мало [308, 340]. Антигенная стимуляция (в том числе аутоантигенами) приводит к появлению гормональных рецепторов, что отражает процесс дифференциации клетки и свидетельствует о приобретении ею компетентности для ответа на стимулы, специфические для этих рецепторов [433].
Одной из характеристик вступления лимфоидных клеток в стадию покоя служит исчезновение рецепторов к инсулину. Инсулин предотвращает переход клетки в эту стадию [341]. Стимулирующий эффект инсулина проявляется прежде всего в отношении цитотоксических лимфоцитов [406], которые лимитируют аутоиммунный процесс. Гормон усиливает бластогенную реакцию на алло-антигены в смешанной культуре лимфоцитов [407]. Эти данные свидетельствуют о том, что инсулин является одним из ростовых факторов, поддерживающих лимфоидные клетки в состоянии высокой способности реагировать на антигенные стимулы [405]. У животных с хроническим аллоксановым диабетом описана атрофия вилочковой железы [397], где лимфоциты созревают и приобретают иммунокомпетентность. Следовательно, дефицит инсулина будет подавлять аутоиммунные реакции и, в частности, лимфоцитарную аутоагрессию в отношении нейронов головного мозга, что составляет патогенетическую основу рассеянного склероза.
В работах Н. Фабриса [178] отмечены иммунодефициты у молодых крыс с экспериментальным диабетом, вызванным удалением поджелудочной железы или введением аллоксана. Способность к синтезу антител в ответ на различные антигены у них сохранялась, тогда как клеточные иммунные ответы, такие, как реакция на фитогемагглютинин, реактивность смешанной культуры лимфоцитов и отторжение аллотрансплантата кожи были резко ослаблены. В лимфоидных тканях, особенно в тимусе и тимусзависимых областях, отмечалось уменьшение числа клеток. Кроме того, у этих животных было резко замедлено восстановление трансплантационного иммунитета, подавленного большими дозами кортизона. Активность иммунной системы у крыс с диабетом удавалось полностью восстановить инъекциями инсулина [178]. Многие метаболические эффекты ОТ снимаются адреналэктомией, что указывает на их опосредование действием стрессорных гормонов кортикостероидов и катехоламинов. Это касается активации фосфатаз, тиамин-пирофосфатазы, индуцирования вторичного гиповитаминоза B1 [139], инволюции вилочковой [74], щитовидной и половых желез [266]. Отсюда ясно, что стрессогенное действие ОТ необходимо учитывать при анализе перспектив его клинического использования. Для этого ОТ вводили крысам по схеме, имитирующей принятое в лечебной практике курсовое назначение препаратов: ежедневные подкожные инъекции по 12,5 мг/кг (эквивалент лечебной дозы [127]) через 3 ч и 100 мг/кг на ночь. Цель такого режима нагрузок состояла в том, чтобы поддерживать в организме животных на всем протяжении опыта эффективные концентрации ОТ. Результат опыта: через 8—10 сут у крыс появилась кровь в кале, а к концу второй недели эксперимента все животные погибли. На вскрытии обнаружены гипертрофия надпочечников, атрофия тимуса, многочисленные язвы желудочно-кишечного тракта, увеличение массы сердца. Следовательно, гибель животных наступила на фоне манифестации стресса и вероятной ее причиной была острая сердечная недостаточность [431].
Исходя из фактов противоположного влияния витамина и антивитамина на обмен веществ и механизмы его регуляции [127], легко предположить, что стрессогенное действие ОТ даже само по себе должно приводить к стероидозависимой иммуносупрессии, а обусловленные инсулином антистрессорные эффекты тиамина [430] – к иммунорегуляции.
Разноречивость приведенного материала не позволяет сделать акцентированное обобщение по иммуноактивности тиамина, но дает возможность обозначить приоритетные направления ее дальнейшего анализа. Отталкиваясь от фактов угнетения иммунных реакций у авитаминозных животных, сейчас более или менее определенно можно говорить только о вероятности иммуномодулирующего действия тиамина. Что касается причин иммуноактивности витамина В1, то имеющийся материал свидетельствует о большой проблематичности коферментного механизма влияния тиамина на иммуногенез in vivo (абсолютно несовместима с ним дозовая разнонаправленность эффектов), а это автоматически ставит вопрос о вероятности его опосредования.
Попытки объяснить иммуноактивность тиамина опосредующими влияниями предпринимались и ранее. Например, исходя из данных о снижении уровня ацетилхолина в нервной ткани В1-гиповитаминозных животных [27], некоторые авторы считают, что тиамин опосредованно через генерацию ацетил-КоА из углеводов участвует в синтезе ацетилхолина [38], который является активатором антителообразования [37]. Показано, что накопление ацетилхолина стимулирует пролиферацию иммунокомпетентных клеток [202], а блокада м-холинореактивной системы снижает интенсивность иммунной реакции [39]. Но данное мнение вряд ли можно признать корректным, поскольку, как и другие соединения, содержащие четвертичный азот, тиамин обладает ганглиоблокирующими свойствами.
В опытах с перфузией сердца показано, что тиамин является антагонистом ацетилхолина [223]. Этот антагонизм проявляется уже при относительно небольшой концентрации витамина В1 в перфузате (10—5 М) и возрастает при ее увеличении. Установлено, что в механизме антагонизма тиамина с ацетилхолином при их воздействии на сердце имеют место конкуренция за места связывания, угнетение синтеза медиатора и усиление его распада за счет активации холинэстеразы в сердце, причем решающую роль здесь играет тиаминовый блок н-холинорецеп-торов [361]. Следовательно, для ацетилхолинового механизма опосредования, по идее, больше подходит иммуносупрессорное, чем иммуностимулирующее, действие тиамина, а это уже противоречит большинству имеющихся фактов.
Учитывая вышеприведенные данные по окситиамину, наиболее перспективным направлением в плане расшифровки механизмов иммуноактивности тиамина может быть анализ его антистрессорных и инсулиногенных свойств.
