Stężenie leptyny w surowicy chorych na biegunkę infekcyjną

Wprowadzenie
Biegunka infekcyjna jest zespołem chorobowym, który charakteryzuje się wystąpieniem licznych stolców lub stolców ze zwiększoną ilością wody powstających na skutek zadziałania czynnika zakaźnego [1, 2]. Według kryteriów Światowej Organizacji Zdrowia (World Health Organization – WHO) o tego rodzaju biegunce mówi się, gdy liczba stolców na dzień wynosi 3 lub więcej.
Czynnikami etiologicznymi mogą być zarówno bakterie, wirusy, jak i pasożyty. Wśród bakterii najczęstszymi czynnikami etiologicznymi są: Salmonella sp., Escherichia coli (E. coli), Campylobacter jejuni (C. jejuni), Clostridium difficile (C. difficile), Shigella i Yersinia [1]. Do wirusów wywołujących biegunkę infekcyjną zalicza się: rotawirusy (najczęściej u dzieci), kaliciwirusy, adenowirusy i astrowirusy [3]. Wśród najczęstszych patogenów pasożytniczych należy wymienić pierwotniaki: Giardia lamblia (zwłaszcza w Europie), Cryptosporidium parvum, Microsporidium i Entamoeba histolitica [1].
Leptyna jest białkiem o masie cząsteczkowej 16 kDa, składającym się ze 167 aminokwasów. Ludzki jej gen został zlokalizowany w 1995 r. na chromosomie 7q31.3. Wydzielana jest głównie przez adipocyty, ale także przez wiele innych komórek, takich jak: komórki nabłonka przewodu pokarmowego, serca i łożyska [4, 5]. Leptynę zalicza się do rodziny helikalnych cytokin klasy I. Hormon ten jest degradowany głównie przez nerki, w mniejszym stopniu przez inne narządy, np. wątrobę [6, 7].
Oddziaływanie leptyny na komórki odbywa się poprzez receptor OB-R, występujący w wielu narządach i tkankach, takich jak: ośrodkowy układ nerwowy, nerki, płuca, przewód pokarmowy, serce, wątroba, trzustka, jajniki, jądra, nadnercza, węzły chłonne, mięśnie szkieletowe, tkanka tłuszczowa i łożysko [8].
Wydzielanie leptyny zależy od wielkości tkanki tłuszczowej. Wzrost ilości zgromadzonej tkanki tłuszczowej powoduje nasilenie wydzielania tej cytokiny hamującej ośrodek sytości [5]. Stwierdzono wyraźną zależność między ekspresją genu z następczym stężeniem leptyny we krwi a przyjmowaniem posiłków. Jej stężenie zwiększa się po posiłku i zaczyna się zmniejszać kilka godzin po nim [9].
Wzrost wytwarzania leptyny nasilają niektóre cytokiny [np. czynnik martwicy nowotworów  (tumour necrosis factor  – TNF-, interleukina 1 (IL-1)]. Leptyna wpływa na komórki układu immunologicznego, aktywuje makrofagi, monocyty, indukuje proces fagocytozy, ekspresji cytokin, zwłaszcza IL-6 i IL-12 oraz TNF-. Leptyna indukuje ponadto proliferację limfocytów T, hamuje natomiast proliferację limfocytów pamięci immunologicznej [10, 11].
Liczne doniesienia piśmiennictwa omawiają udział leptyny w rozwoju stanu zapalnego. W przedstawionej pracy autorzy podjęli próbę analizy zachowania się stężeń leptyny w toku stanu zapalnego w przebiegu biegunki infekcyjnej i w okresie wyleczenia z niej.

Cel
Porównanie stężenia leptyny we krwi chorych na biegunkę infekcyjną na początku objawów oraz po wyleczeniu, 8 tyg. później, a także ocena korelacji stężenia tej cytokiny z wybranymi wskaźnikami biochemicznymi krwi chorych. Badania kontrolne przeprowadzono w okresie pełnego zdrowia, po wyrównaniu niedoborów pokarmowych.

Materiał i metody
Badania prospektywne przeprowadzono u 30 chorych (15 kobiet i 15 mężczyzn), w wieku 18–64 lat, z biegunką infekcyjną. Pacjenci byli hospitalizowani na Oddziale Klinicznym Kliniki Gastroenterologii, Hepatologii i Chorób Zakaźnych Szpitala Uniwersyteckiego w Krakowie w latach 2005–2008 (kierownik Oddziału Klinicznego: prof. dr hab. n. med. Tomasz Mach). Chorych oceniano na początku hospitalizacji, w pierwszych 48 godz. od wystąpienia objawów i powtórnie po 8 tyg. od wyleczenia.
Kryteriami wykluczającymi z badanej grupy były: choroby endokrynologiczne, zwłaszcza cukrzyca, hiperlipidemia, znaczna otyłość, choroby nowotworowe, immunologiczne, choroba niedokrwienna serca, przewlekła obturacyjna choroba płuc oraz stosowanie leków immunosupresyjnych, hormonalnych i hipolipemizujących. Rozpoznanie biegunki infekcyjnej ustalono na podstawie wywiadu, danych epidemiologicznych, badania fizykalnego oraz wyników badań analitycznych [1].
Rozpoznanie potwierdzano wynikami badań mikrobiologicznych stolca. Wyleczenie procesu zapalnego w grupie chorych z biegunką infekcyjną oceniano na podstawie obrazu klinicznego: obecności prawidłowych wypróżnień, braku dolegliwości subiektywnych i prawidłowej ciepłoty ciała [1, 3].
W surowicy oznaczono morfologię krwi obwodowej oraz stężenia białka C-reaktywnego (C-reactive protein – CRP) i leptyny. Próbki krwi do oznaczenia stężenia leptyny były pobierane rano (7.00–8.00) na czczo, odwirowywane (300 rpm/5 min) i przechowywane w temperaturze –80°C. U wszystkich chorych przeprowadzono badania mikrobiologiczne stolca: bakteriologiczne (hodowla), na obecność toksyn A i B Clostridium difficile (metodą ELISA), parazytologiczne (mikroskopowe) i w kierunku wirusa Rota (metodą ELISA).
Wyniki poddano analizie statystycznej z wykorzystaniem testu Wilcoxona. Za poziom znamiennej istotno­ści różnic przyjęto wartość p < 0,05. Wszystkie obliczenia wykonano za pomocą pakietu statystycznego STATISTICA 8 PL (StatSoft, Inc, USA), licencjonowanego dla Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Wyniki
W zakresie wartości leukocytozy stwierdzono różnicę między grupą chorych z biegunką infekcyjną (tab. I) a pacjentami wyleczonymi z tego zachorowania. Osoby z biegunką infekcyjną miały istotnie wyższą (p = 0,02) leukocytozę (7,84 ±3,28 × 103/dl) niż chorzy, którzy przebyli tę infekcję (6,56 ±1,57 × 103/dl). Nie odnotowano różnicy między badanymi grupami w zakresie liczby erytrocytów i stężenia hemoglobiny. Stężenie CRP w surowicy w grupie chorych z biegunką infekcyjną (grupa I) było większe (32,1 mg/l) niż w grupie osób wyleczonych z niej (7,6 mg/l), a różnica ta była istotna (p < 0,01).
Zaobserwowano różnice w stężeniach leptyny – większe jej stężenie w okresie biegunki infekcyjnej (grupa I – 9650,39 pg/ml) niż w okresie zdrowia (grupa II – 6890,82 pg/ml), ale różnice te nie były statystycznie istotne (tab. II).
W grupie chorych z biegunką infekcyjną stwierdzono dodatnią korelację między liczbą leukocytów, płytek krwi i stężeniem CRP a stężeniem leptyny (tab. III).

Omówienie
Odkrycie leptyny oraz poznanie jej roli w regulacji ape­tytu i masy ciała spowodowało zainteresowanie badaczy problemem potencjalnego udziału tej cytokiny w redukcji masy ciała, który obserwuje się w procesach zapalnych. Cytokiny nasilają wytwarzanie leptyny, leptyna wpływa natomiast aktywująco na komórki układu immunologicznego [10]. Wśród wielu badań dotyczących tego zagadnienia jednym z ocenianych modeli był stan zapalny jelita grubego.
Siegmund i wsp. badali rolę leptyny jako mediatora między układem immunologicznym a endokrynnym [12]. Badanie przeprowadzono na myszach z deficytem leptyny (ob/ob) oraz na myszach dzikich, wywołując ostry i przewlekły stan zapalny przy użyciu kwasu trinitrobenzenosulfonowego (trinitrobenzenesulfonic acid – TNBS) i siarczanu sodowego dekstranu (dextran sulfate sodium – DSS). Oceniano ciężkość zapalenia jelita, analizując konsystencję stolca, obecność w nim krwi, ocenę histopatologiczną bioptatu jelita i stężenie cytokin. U myszy z deficytem leptyny ob/ob autorzy wykazali 72-procentową redukcję ciężkości zapalenia jelita i mniejsze stężenie cytokin niż w grupie myszy dzikich. Następnie podawano leptynę dootrzewnowo obu grupom myszy i ponownie oceniano nasilenie stanu zapalnego i stężenie cytokin. Podanie leptyny spowodowało w tym eksperymencie wystąpienie porównywalnej reakcji zapalnej w obu grupach myszy, co wskazuje, że brak tego związku jest czynnikiem warunkującym oporność na chorobę [12].
W innych badaniach doświadczalnych Sitaraman i wsp. podawali myszom doodbytniczo po 2 dniach głodzenia rekombinowaną leptynę. Obserwowali u zwierząt biegunkę i redukcję masy ciała. Tę samą procedurę zastosowano w grupie kontrolnej myszy, którym podawano samo podłoże. W badaniu histopatologicznym wykazano, że leptyna indukowała stan zapalny, uszkodzenie błony śluzowej i rozwój ropni krypt. Autorzy stwierdzili, że leptyna w stanie zapalnym błony śluzowej jelita grubego działa jak cytokina prozapalna [13].
Lin J. i wsp. ocenili stężenie leptyny w surowicy i tkance tłuszczowej szczurów przed niedokrwieniem jelit i po niedokrwieniu. Zaobserwowali znaczne zmiany w tych stężeniach. Wykazali początkową redukcję stężenia leptyny zarówno w tkance, jak i surowicy po 30 min od uszkodzenia jelita w stosunku do badania wyjściowego. Po 60 min od uszkodzenia jelita stężenie leptyny było znamiennie większe zarówno w tkance tłuszczowej, jak i surowicy oraz ponownie mniejsze niż wyjściowe stężenia w surowicy i tkance tłuszczowej po dalszych 90 min. Autorzy uważają, że w ostrym uszkodzeniu jelita stężenie leptyny w surowicy i tkance tłuszczowej zmienia się w czasie [14].
Analiza stężeń tej cytokiny w surowicy lub tkance jelita grubego w biegunce infekcyjnej nie były przedmiotem wielu badań. Jenkins i wsp. ocenili u świni w toku biegunki infekcyjnej wywołanej Salmonella enterica stężenie leptyny w surowicy. Nie stwierdzili różnicy w stężeniach leptyny u świń zakażonych tą bakterią a grupą kontrolną [15]. Mykoniatis i wsp. ocenili stężenia leptyny w trzech grupach myszy: myszy dzikich, myszy ob/ob z deficytem leptyny i myszy db/db opornej na leptynę, którym podawano toksynę A Clostridium difficile. Autorzy wykazali, że stężenie tego związku w grupie myszy dzikich było większe niż w grupie kontrolnej, czemu towarzyszył wzrost ekspresji mRNA dla leptyny w błonie śluzowej jelita. Myszy ob/ob i db/db były odporne na działanie toksyny i nie miały objawów jelitowych, natomiast u myszy ob/ob po podaniu leptyny wystąpiły objawy chorobowe [16].
W niniejszych badaniach stwierdzono różnice w stężeniach leptyny – większe jej stężenie w okresie biegunki infekcyjnej niż w okresie zdrowia, ale różnice te nie były statystycznie istotne. Nie ma w piśmiennictwie doniesień na temat analizy stężeń tej cytokiny w biegunce infekcyjnej u ludzi. Autorzy przedstawiają to zagadnienie na modelu zwierzęcym. Wymaga ono dalszych badań w większej grupie chorych, oceny aktywności mRNA leptyny i stężenia leptyny w błonie śluzowej jelita grubego.
U chorych z biegunką infekcyjną stwierdzono istotną zależność między liczbą płytek krwi, leukocytów i stężeniem CRP a stężeniem leptyny (tab. III). Wyniki te potwierdzają korelację między aktywnością stanu zapalnego, wyrażoną poziomem wskaźników zapalnych, i stężeniem cytokin prozapalnych a stężeniem leptyny u chorych z biegunką infekcyjną.

Wnioski
1. Stwierdzono różnice w stężeniach leptyny – większe jej stężenie w okresie biegunki infekcyjnej niż w okresie zdrowia, ale różnice te nie były istotne statystycznie.
2. Istnieje korelacja między liczbą płytek krwi, leukocytów i stężeniem CRP a stężeniem leptyny.
3. Autorzy uważają, że leptyna bierze udział w rozwoju stanu zapalnego w biegunce infekcyjnej, o czym świadczą jej korelacje ze wskaźnikami stanu zapalnego, jednak zmiany jej stężeń w surowicy wymagają dalszych badań i oceny stężeń w błonie śluzowej jelita grubego.

Nie zgłoszono sprzeczności interesów. Praca finansowana w ramach grantu KBN K/PBW/000068.

Piśmiennictwo  
1. Mach T, Bartnik W. Choroby infekcyjne i pasożytnicze przewodu pokarmowego. W: Choroby wewnętrzne. Szczeklik A. (red.). Medycyna Praktyczna, Kraków 2005; 839-43.  
2. Martirosian G. Zakażenie wywołane przez Clostridium difficile, rzekomobłoniaste poantybiotykowe zapalenie jelit. W: Choroby zakaźne i pasożytnicze. Cianciara J, Juszczyk J (red.). Wydawnictwo Czelej, Lublin 2007; 646-53.  
3. Simon K, Serafinska S. Zapalenie jelita cienkiego i grubego. W: Choroby zakaźne i pasożytnicze. Cianciara J, Juszczyk J (red.). Wydawnictwo Czelej, Lublin 2007; 316-9.  
4. Bełtowski J, Marciniak A, Wójcicka G. Leptin decreases renal medullary Na(+), K(+)-ATP-ase activity through phosphatidylinositol 3-kinase dependent mechanism. J Physiol Pharmacol 2004; 55: 391-407.  
5. Kulik-Rechberger B. Leptyna – sygnał metaboliczny z tkanki tłuszczowej. Przegl Lek 2003; 60: 35-9.  
6. Krysiak R, Okopień B, Herman ZS. Tkanka tłuszczowa – nowy narząd wydzielania wewnętrznego. Przegl Lek 2005; 62: 919-23.  
7. Nogalska A, Świerczyński J. Leptyna – hormon o wielu funkcjach. Post Bioch 2001; 47: 200-11.  
8. Czerwińska E, Marcinowska-Suchowierska E. Otyłość. Rola ostatnio odkrytych hormonów w homeostazie energetycznej ustroju. Pol Arch Med Wewn 2004; 112: 865-72.  
9. Baile CA, Della-Fera MA, Martin RJ. Regulation of metabolism and body fat mass by leptin. Ann Rev Nutr 2000; 20: 105-27.
10. Shi Y, Yan GT, Lin J. Intestinal ischemia – reperfusion injury made leptin decreased. Regul Pept 2006; 133: 27-31.
11. Janik JE, Curti BD, Considine RV, et al. Interleukin 1 alpha increases serum leptin concentrations in humans. J Clin Endocrinol Metab 1997; 82: 3084-6.
12. Siegmund B, Lehr HA, Fantuzzi G. Leptin: a pivotal mediator of intestinal inflammation in mice. Gastroenterology 2002; 122: 2011-25.
13. Sitaraman S, Liu X, Charrier L. Colonic leptin: source of a novel pro-inflammatory cytokine involved in inflammatory bowel disease. FASEB J 2004; 18: 696-8.
14. Lin J, Yan GT, Hao XH, et al. Effect of intestinal ischemia-reperfusion injury on protein levels of leptin and orexin-A in peripheral blood and central secretory tissues. World J Gastroenterol 2005; 11: 1000-4.
15. Jenkins NL, Turner JL, Dritz SS, et al. Changes in circulating insulin-like growth factor-1, insulin-like growth factor binding proteins, and leptin in weaned pigs infected with Salmonella enterica serovar typhimurium. Domest Anim Endocrinol 2004; 26: 49-60.
16. Mykoniatis A, Anton PM, Wlk M, et al. Leptin mediates Clostridium difficile toxin-A-induced enteritis in mice. Gastroenterology 2003; 124: 683-91.