Dynamics of cytokine profile indexes in children with first diagnosed pulmonary tuberculosis in the course of antimycobacterial therapy

Abstract

The aim of the work – to research dynamics of cytokine profile indexes in blood serum of children with first diagnosed pulmonary tuberculosis in the course of antimycobacterial therapy depending on specific process prevalence and to assess efficiency of antimycobacterial therapy after the basic course of treatment completion for further immunocorrecting therapy development. Materials and methods. Study of cytokine profile indexes was performed in 28 children with first diagnosed pulmonary tuberculosis from 1 to 16 years old (the average age was 9.2 ± 1.1 years). Depending on the specific process prevalence children with first diagnosed pulmonary tuberculosis were divided into two groups: the first group included 17 persons with a disseminated process and the second group included 11 persons with an isolated process. The comparison group included 30 healthy children. Comparison groups were age-matched and gender-matched. Cytokine profile indexes were studied by means of IL-2, IL-6, IL-4, IL-10 levels detection in blood serum through enzyme-linked immunosorbent assay using immunoenzymometric reader Sirio S and a set “Bender MedSystems GmbH” (Austria), (pg/ml). Dynamics of cytokine indexes was studied at the beginning of the antimycobacterial therapy intensive phase, on completion of the antimycobacterial therapy intensive phase (2 months after treatment) and on completion of the antimycobacterial therapy maintenance phase (6 months after treatment). Parents of all sick children signed patient’s written informed consent for participation in this study. Results of this work were processed by the modern methods of analysis with the help of a personal computer and the statistical package of the licensed software program Statistica® for Windows 6.0 (StatSoft Inc., № AXXR712 D833214FAN5). Results. A significantly high level of pro-inflammatory cytokine IL-2 characterized Тh1-type of cellular immune response high activity in children with first diagnosed pulmonary disseminated tuberculosis throughout the entire course of antimycobacterial therapy. And significantly stably low levels of anti-inflammatory cytokines IL-4 and IL-10 indicated insufficiency of anti-inflammatory response throughout the entire course of antimycobacterial therapy. Calculation of cytokine indexes (and namely the IL-2/ IL-10 ratio) has conformed that there was a disbalance between pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines towards pro-inflammatory cytokines with predominance of Тh1-type cellular immune response which lasted during the entire course of antimycobacterial therapy and tended to decline on its completion. Even though that in the course of antimycobacterial therapy in children with bacterioexcretion this process stopped, average duration of in-patient treatment was 9–10 months and that was 3 months longer than standard treatment of patients with first diagnosed pulmonary tuberculosis. The warning sign is also that among children with disseminated tuberculosis there were 3 cases (17.6 %) of multidrug-resistant tuberculosis in the course of treatment and in case with 1 child (5.9 %) lung destruction was persisted on the treatment completion. Conclusions. Children with first diagnosed pulmonary tuberculosis (regardless of the specific process prevalence) had a high activity of Th1-type cellular immune response against the background of an extremely decreased activity of Th2-type cellular immune response throughout the entire course of antimycobacterial therapy. This fact indicates insufficiency of anti-inflammatory response. At the same time all children had a pronounced disbalance between pro-inflammatory and antiinflammatory cytokines towards pro-inflammatory ones on completion of the treatment basic course. These changes may contribute to the specific process progression as well as early recurrences of the disease. Цель работы – исследовать динамику показателей цитокинового профиля в сыворотке крови детей, больных впервые диагностированным туберкулезом легких, в процессе применения антимикобактериальной терапии в зависимости от распространенности специфического процесса; оценить эффективность антимикобактериальной терапии по завершению основного курса лечения для дальнейшей разработки рационально направленной иммунокоррегирующей терапии. Материалы и методы. Изучение показателей цитокинового профиля проведено у 28 детей, больных впервые диагностированным туберкулезом легких, в возрасте от 1 до 16 лет (средний возраст – 9,2 ± 1,1 года). В зависимости от распространенности специфического процесса детей разделили на 2 группы: группу 1 составили 17 человек с распространенным процессом, группу 2 – 11 человек с ограниченным процессом. В группу сравнения вошли 30 здоровых детей. По возрасту и полу группы сравнения сопоставимы. Показатели цитокинового профиля изучали путем исследования уровней IL-2, IL-6, IL-4, IL-10 в сыворотке крови методом твердофазного иммуноферментного анализа на приборе иммуноферментный ридер Sirio S с применением набора «Bender MedSystems GmbH» (Austria), результаты представлены в пг/мл. Исследование динамики показателей цитокинов проводили в начале интенсивной фазы антимикобактериальной терапии, по ее завершению (через 2 месяца лечения), по завершению поддерживающей фазы антимикобактериальной терапии (через 6 месяцев лечения). Родители всех больных детей подписали информированное письменное согласие пациента на участие в исследовании. Результаты обработаны современными методами анализа на персональном компьютере с использованием статистического пакета лицензионной программы Statistica® for Windows 6.0 (StatSoft Inc., № AXXR712 D833214FAN5). Результаты. У детей, больных впервые диагностированным туберкулезом легких с распространенным процессом, на протяжении всего курса антимикобактериальной терапии достоверно высокий уровень провоспалительных цитокинов IL-2 свидетельствовал о высокой активности Тh1-типа клеточного ответа иммунитета. Достоверно стабильно сниженные уровни противовоспалительных цитокинов IL-4 и IL-10 указывали на недостаточность противовоспалительного ответа в течение всего курса антимикобактериальной терапии. Расчет цитокиновых коэффициентов, а именно IL-2/ IL-10, подтвердил дисбаланс про- и противовоспалительных цитокинов в сторону провоспалительных цитокинов с преобладанием Тh1-типа клеточного ответа, который сохранялся на протяжении всего курса антимикобактериальной терапии и имел тенденцию к снижению по его завершению. У всех детей с бактериовыделением в течение антимикобактериальной терапии отмечено его прекращение. Средняя продолжительность стационарного лечения составила 9–10 месяцев, что превышает стандарты лечения больных впервые диагностированным туберкулезом легких на 3 месяца. Среди детей с распространенным туберкулезом в процессе лечения зарегистрированы 3 случая (17,6 %) мультирезистентного туберкулеза, а у 1 ребенка (5,9 %) деструкции в легких по завершению лечения не зажили. Выводы. У детей, больных впервые диагностированным туберкулезом легких, независимо от распространенности специфического процесса на протяжении всего курса антимикобактериальной терапии определяется высокая активность Тh1-типа клеточного ответа иммунитета на фоне резко пониженной активности Тh2-типа клеточного ответа, что указывает на недостаточность противовоспалительного ответа. По завершению основного курса лечения у всех детей сохраняется выраженный дисбаланс про- и противовоспалительных цитокинов в сторону провоспалительных цитокинов. Такие изменения могут способствовать прогрессированию специфического процесса и возникновению ранних рецидивов заболевания. Мета роботи – дослідити динаміку показників цитокінового профілю в сироватці крові дітей, які хворі на вперше діагностований туберкульоз легень, у процесі застосування антимікобактеріальної терапії залежно від поширеності специфічного процесу; оцінити ефективність антимікобактеріальної терапії після завершення основного курсу лікування для розроблення раціонально спрямованої імунокоригувальної терапії. Матеріали та методи. Показники цитокінового профілю вивчили у 28 дітей, які хворі на вперше діагностований туберкульоз легень, віком від 1 до 16 років (середній вік – 9,2 ± 1,1 року). Залежно від поширеності специфічного процесу дітей поділили на 2 групи: група 1 – 17 осіб із поширеним процесом, група 2 – 11 осіб з обмеженим процесом. До групи порівняння увійшли 30 здорових дітей. За віком і статтю групи були зіставні. Показники цитокінового профілю вивчали шляхом дослідження рівнів IL-2, IL-6, IL-4, IL-10 у сироватці крові методом твердофазного імуноферментного аналізу на приладі імуноферментний рідер Sirio S із застосуванням набору «Bender MedSystems GmbH» (Austria), результати наведені у пкг/мл. Динаміку показників цитокінів досліджували на початку інтенсивної фази антимікобактеріальноїтерапії, після її завершення (через 2 місяці лікування), а також після підтримувальної фази антимікобактеріальної терапії (через 6 місяців лікування). Батьки всіх хворих дітей підписали інформовану письмову згоду пацієнта на участь у дослідженні. Результати опрацьовані сучасними методами аналізу на персональному комп’ютері з використанням статистичного пакета ліцензійної програми Statistica® for Windows 6.0 (StatSoft Inc., № AXXR712 D833214FAN5). Результати. У дітей, які хворі на вперше діагностований туберкульоз легень із поширеним процесом, протягом усього курсу антимікобактеріальної терапії вірогідно високий рівень прозапального цитокіну IL-2 свідчив про високу активність Тh1-типу клітинної відповіді імунітету. Вірогідно стабільно знижені рівні протизапальних цитокінів IL-4 та IL-10 вказували на недостатність протизапальної відповіді протягом усього курсу антимікобактеріальної терапії. Розрахунок цитокінових коефіцієнтів, як-от IL-2/IL-10, підтвердив дисбаланс про- та протизапальних цитокінів у бік прозапальних цитокінів із переважанням Тh1-типу клітинної відповіді, який зберігався протягом усього курсу антимікобактеріальної терапії та мав тенденцію до зниження після його завершення. У всіх дітей із бактеріовиділенням протягом антимікобактеріальної терапії визначали його припинення. Середня тривалість стаціонарного лікування становила 9–10 місяців, що перевищує стандарти лікування хворих на вперше діагностований туберкульоз легень на 3 місяці. Серед дітей із поширеним туберкульозом у процесі лікування зареєстровано 3 випадки (17,6 %) мультирезистентного туберкульозу, а в 1 дитини (5,9 %) деструкції в легенях після лікування не загоїлись. Висновки. У дітей, які хворі на вперше діагностований туберкульоз легень, незалежно від поширеності специфічного процесу протягом усього курсу антимікобактеріальної терапії визначається висока активність Тh1-типу клітинної відповіді імунітету на тлі різко зниженої активності Тh2-типу клітинної відповіді, що вказує на недостатність протизапальної відповіді. Після основного курсу лікування в усіх дітей зберігається виражений дисбаланс про- та протизапальних цитокінів у бік прозапальних цитокінів. Такі зміни можуть спричиняти прогресування специфічного процесу, виникнення ранніх рецидивів захворювання.