Alergia Astma Immunologia, 1996, 1(3), 165-167
165
Ocena poziomu interleukiny 2 i interleukiny 4
w surowicy krwi u dzieci z astm¹ atopow¹
i z nawracaj¹cymi zaka¿eniami dróg oddechowych
ANNA STASIAK-BARMUTA, JERZY HOFMAN
Zak³ad Alergologii Dzieciêcej Akademii Medycznej, ul.Waszyngtona 17, 15-274 Bia³ystok Powszechnie podkrela siê udzia³ zaka¿eñ dróg oddechowych w zapocz¹tkowaniu i nasileniu objawów atopowej astmy oskrzelowej. Wykazano, i¿ antygeny wirusowe mog¹ stymulowaæ wytwarzanie przeciwcia³ klasy IgE, a wielkoæ tej stymulacji, zw³aszcza u dzieci, koreluje ze stopniem obturacji dróg oddechowych. Czynnikiem stymuluj¹cym wytwarzanie IgE jest produkowana przez komórki Th2 - interleukina 4.
W pracy niniejszej porównywano wyk³adniki reakcji zapalnej (poziom IgA, IgG, IgM, odsetek limfocytów T oraz poziom IL-2 w surowicy) i alergicznej (poziom IgE oraz IL-4 w surowicy) u dzieci z atopow¹ astm¹ oskrzelow¹ (aa) i nawracaj¹cymi zaka¿eniami dolnych dróg oddechowych (nzddo). W przeprowadzonych badaniach w grupie aa stwierdzono znamiennie wy¿sze w odniesieniu do grupy nzddo: wartoæ IgE ca³kowitej (293±188 wobec 27,5±43,5, p<0,001) i wartoæ proporcji IL-4/ IL-2 (2,2±2,1 wobec 0,5±0,4, p<0,05) oraz znamiennie ni¿sz¹ wartoæ IL-2 (36,8±31,0 wobec 81,2±31,3, p<0,05). Poziom IL-4 w obu grupach by³ porównywalny (aa-52,9±62,7; nzddo-40,0±43,0). Nie stwierdzono korelacji pomiêdzy poziomem IgE ca³kowitej i poziomem IL-4.
Uwa¿ana do niedawna za cechê patognomoniczn¹ Rozpoznanie astmy atopowej oparto o kryteria WHO, astmy oskrzelowej - nadreaktywnoæ oskrzeli, manifestuj¹ca nawracaj¹ce infekcje rozpoznawano wg kryteriów siê klinicznie spazmem oskrzelowym, przypisywana jest klinicznych ustalaj¹c granicê nawrotowoci powy¿ej obecnie innym schorzeniom dróg oddechowych, jak 6 epizodów zapalnych w ci¹gu roku poprzedzaj¹cego zapalenie oskrzeli czy oskrzelików. Jako g³ówny czynnik badanie. W dniu badania wszystkie dzieci znajdowa³y sprawczy spazmu oskrzelowego wymienia siê przede siê w okresie remisji choroby.
wszystkim antygeny wirusowe. Powszechnie podkrela U ka¿dego dziecka w testach laboratoryjnych oznaczano: siê udzia³ zaka¿eñ dróg oddechowych w zapocz¹tkowaniu
1. poziom IgE ca³kowitej w surowicy krwi wg metody
i nasileniu objawów atopowej astmy oskrzelowej [1 ,9].
fluorymetrycznej (BioWhittaker). Wynik podawano
Wykazano, i¿ antygeny wirusowe mog¹ stymulowaæ
w IU/ml
wytwarzanie przeciwcia³ klasy IgE, a wielkoæ tej
2. poziom IgA, IgG, IgM w surowicy krwi wg metody
stymulacji zw³aszcza u dzieci koreluje ze stopniem
turbidymetyrycznej (Behring Turbitimer). Wynik
obturacji dróg oddechowych [12, 16, 21]. Czynnikiem
przedstawiano, jako odsetek poszczególnej klasy
stymuluj¹cym wytwarzanie IgE jest produkowana przez
immunoglobulin w odniesieniu do sumy wszystkich
komórki Th2 - interleukina 4 [6, 7, 17, 18].
trzech traktowanej jako 100%.
Wobec przedstawionych powy¿ej danych celem
3. stê¿enie IL-2 i IL-4 w surowicy krwi wg metody
niniejszej pracy by³o porównanie wybranych parametrów
ELISA (Quantikine, R&D Systems). Wyniki
immunologicznych charakteryzuj¹cych reakcjê zapaln¹
podawano w pg/ml.
i odczyn alergiczny u dzieci z astm¹ oskrzelow¹ atopow¹
4. odsetek limfocytów T w populacji komórek
i nawracaj¹cymi zaka¿eniami dróg oddechowych z
jednoj¹drzastych krwi obwodowej wg testu
odczynem spastycznym.
rozetowego E (WHO).W oparciu o badanie
morfologiczne oceniano bezwzglêdn¹ liczbê
MATERIA£ I METODY
limfocytów T (BLLT) oraz odsetek limfocytów T
Badaniami objêto 20 dzieci (17 ch³opców,
w leukogramie (lT%).
3 dziewczêta) w wieku od 6 do 16 roku ¿ycia Ocenê statystyczn¹ przeprowadzono wg niepara-z rozpoznaniem atopowej astmy oskrzelowej (aa), oraz metrycznych testów Whitneya-Manna i Wilcoxona.
8 dzieci (7 ch³opców 1 dziewczyna) w wieku od 4 do
13 roku ¿ycia z rozpoznaniem nawracaj¹cych zaka¿eñ
dolnych dróg oddechowych (nzddo).
Stasiak-Barmuta A., Hofman J. Ocena poziomu interleukiny 2 i interleukiny 4 w surowicy krwi ...
Tabela I. rednie wartoci ± SD wybranych parametrów OMÓWIENIE WYNIKÓW
immunologicznych u dzieci z atopow¹ astm¹ oskrzelow¹ (aa)
W przeprowadzonych badaniach ocenialimy
i nawracaj¹cymi zaka¿eniami dolnych dróg oddechowych wybrane parametry immunologiczne bêd¹ce wyk³adnikami (nzddo)
reakcji zapalnej (immunoglobuliny, parametry ilociowe
populacji komórek mononuklearnych, poziom IL-2)
aa
nzddo
(n=20)
(n=8)
i alergicznej (poziom IgE ca³kowitej i IL-4) w grupach
dzieci z astm¹ atopow¹ i nawracaj¹cymi zaka¿eniami
IgE (IU/ml)
293,1 ± 188,3*
28,1 ± 39,8
(59-536)
(4-133)
dolnych dróg oddechowych.
IL2 (pg/ml)
36,8 ± 31,0*
81,2 ± 31,3
rednie wartoci parametrów zapalnych w obu
(11-125)
(50-150)
ocenianych grupach pozostawa³y w granicach wartoci
IL4 (pg/ml)
52,9 ± 62,7
40,0 ± 43,0
prawid³owych. Zgodnie z oczekiwaniami u dzieci
(7-250)
(35-100)
z atopow¹ astm¹ oskrzelow¹ stwierdzono podwy¿szony
IL4/IL2
2,2 ± 2,1*
0,5 ± 0,4
(0,12-14,7)
(0,05-1,4)
poziom IgE ca³kowitej oraz wiêksz¹, ni¿ w grupie
R.ca³k. (%)
64,3 ± 4,7
61,3 ± 7,9
z nawracaj¹cymi zaka¿eniami, wartoæ proporcji IL-4
(59-73)
(48-74)
do IL-2, co wskazywa³oby na przewagê stymulacji
BLLT (G/l)
1,8 ± 0,4
1,81 ± 0,5
komórek Th2.
(1,2-2,9)
(1,2-2,9)
W grupie nzddo proporcje te wskazywa³y na ilociow¹
IT% (%)
27,3 ± 9,1
30,3 ± 8,8
przewagê IL-2, co równie¿ potwierdzi³o nasze oczekiwania
(13-44)
(20-47)
i co wskazywa³oby na przewagê stymulacji komórek Th1.
IgA (%)
10,7 ± 4,0
10,3 ± 3,0
(3-18)
(7-15)
Zaskakuj¹ce wydaje siê jedynie stwierdzenie u dzieci
IgG (%)
77,3 ± 5,8
74,4 ± 4,9
z nawracaj¹cymi zaka¿eniami dolnych dróg oddechowych
(65-86)
(63-86)
porównywalnego do redniej dla grupy z astm¹ atopow¹,
IgM (%)
12,9 ± 4,3
14,1 ± 3,2
poziomu IL-4.
(6-25)
(6-30)
Wiadomo, i¿ interleukina 4, oprócz wp³ywu na
* p<0,05
produkcjê IgE, jest czynnikiem stymuluj¹cym wzrost
i ró¿nicowanie zw³aszcza limfocytów B . O ile komórki
Th1 bior¹ udzia³ w stymulacji procesów komórkowych,
WYNIKI
o tyle komórki Th2 - g³ówny producent IL-4 - stymuluj¹
rednie wartoci ocenianych parametrów u dzieci odpowied humoraln¹ [11]. Oprócz komórek Th2, z atopow¹ astm¹ oskrzelow¹ (aa) i nawracaj¹cymi których zwiêkszony odsetek obserwuje siê w przebiegu zaka¿eniami dolnych dróg oddechowych (nzddo) astmy oskrzelowej atopowej [13, 15] interleukina 4
przedstawiono w tabeli I.
wytwarzana jest przez komórki towarzysz¹ce stanom
U dzieci z astm¹ atopow¹ w odniesieniu do grupy zapalnym tj. bazofile, komórki tuczne [2, 3, 14] komórki z nawracaj¹cymi zaka¿eniami dolnych dróg oddechowych o fenotypie CD8+ [5, 8], jak te¿ komórki wspomagaj¹ce stwierdzono znamiennie wy¿sze wartoci IgE ca³kowitej Th0 [18, 20]. Zwiêkszony poziom IL-4, koreluj¹cy (293+/-188 wobec 27,5+/-43,5 IU/ml, p< 0,001), z podwy¿szonym poziomem IgG i IgM, stwierdzano znamiennie ni¿sze wartoci IL-2 (36,8+/-31,0 wobec tak¿e w nads¹czach pochodz¹cych z hodowli stymu-81,2+/-31,3, p<0,05) oraz zniamiennie wy¿sz¹ wartoæ lowanych antygenami bakteryjnymi [4].
proporcji IL-4 do IL-2 (2,2+/-2,1 wobec 0,5 +/-0,4, W obu ocenianych grupach nie znaleziono zale¿noci p<0,05).
pomiêdzy surowiczym poziomem IL-4 i IgE ca³kowitej.
rednie stê¿enie IL-4 by³o w obu grupach porównywalne. Inni autorzy t³umacz¹ to innym oprócz stymulacji IL-4
Nie stwierdzono te¿ znamiennych ró¿nic w zakresie mechanizmem produkcji IgE [19].
pozosta³ych ocenianych parametrów.
Z drugiej strony jest prawdopodobne, i¿ brak ró¿nic
W obu ocenianych grupach nie stwierdzono zale¿noci stê¿enia IL-4 mo¿e wynikaæ z udowodnionego wp³ywu pomiêdzy poziomem IgE i IL-4.
hamuj¹cego histaminy na wytwarzanie IL-4 przez
komórki Th2 [10].
Stasiak-Barmuta A., Hofman J. Ocena poziomu interleukiny 2 i interleukiny 4 w surowicy krwi ...
167
Pimiennictwo
1. Bardin P.G., Johnson S.L., Pattermore P.K.: Viruses as
12. Mok J., Levison H.: The weezing infant. w: Childhood asthma.
precipitants of asthma symptoms. II.Physiology and mecha-
Patophysiology and treatment. (wyd) D.G.Tinkelman: Marcel
nisms. Clin.Exp.Allergy. 1992, 22: 809-822.
Dekker Inc. New York 1987: 159-183.
2. Bradding P. i wsp.: Interleukin-4, -5 and -6 and tumor necrosis
13. Mosmann T.R., Coffman R.L.: Th1 and Th2 cells: different
factor - alpha in normal and asthmatic airways: evidence for
paterns of lymphokine secretion lead to different functional
the human mast cell as a source of these cytokines.
properties. Ann.Rev.Immunolo. 1989, 7: 145-173.
Am.J.Respir.Cell Mol.Biol. 1994, 10(5): 471-80.
14. Ochensberger B., Rihs S., Brunner T., Dahinden C.A.: IgE-
3. Brunner T., Heusser C.H., Dahinden C.A.: Human peripheral
independent interleukin 4 expression and induction of a late
blood basophils promed by interleukin 3 (IL-3) produce IL-4
phase of leukotriene C4 formation in human blood basophils.
in response to immunoglobulin E receptor stimulation.
Blood. 1995, 86 (11): 4039-49.
J.Exp.Med. 1993, 177: 605.
15. Romagniani S.: Human Th1 and Th2 subsets: regulation of
4. Callard R.E.: Immunoregulation by interleukin 4 in man.
differentiation and role in protection and immunopathology.
Br.Haematol. 1993, 78: 293-299.
Int.Arch.Allergy Immunol. 1992, 98: 179-285.
5. Coyle A.J., Erard F., Bertrand C., Walti S., Pircher H., Le Gros
16. Stempel D.A., Bencher R.C.: Respiratory infection and air-
G.: Virus-specific CD8+ cells can switch to interleukin 5 pro-
way reactivity. Med.Clin.North Amer. 1981, 65: 1045-53.
duction and induce airway eosinophilia. J.Exp.Med. 1995, 181
17. Swain S.L., Weinberg A.D., English M., Houston G.: IL-4 di-
(3): 1229-33.
rects the development of Th2 - like helper effectors. J.Immunol.
6. Holter W.: Regulation of interleukin 4 production and
1990, 145: 3796-3806.
interleukin 4 producing cells. Int.Arch.Allerg. 1992, 98:
18. Swain S.L.: Regulation of the development of distinct subset
273-278.
of CD4+ T cells. Res.Immunol. 1991, 142: 14-22.
7. Kay A.B.: T cells, cytokines and asthma. J.R.Coll. Physi-
19. Van der Pouw Kraan C.T., Aalbese R.C., Aarden L.A.: IgE
cians Lond. 1994, 28(4): 325-31.
production in atopic patients is not related to IL-4 production.
8. Kemeny D.H., Noble A., Holmes B.J., Diaz Sanchez D., Lee
Clin.Exp.Immunol. 1994, 97(2): 254-9.
T.H.: The role of CD8+ T cells in immunoglobulin E regula-
20. Weinberg A.D., English M.E., Swain S.L.L.: Distinct regula-
tion. Allergy, 1995, 50 (25 Suppl.): 9-14.
tion of lymphokines production is found in fresh versus in vitro
9. Kerrebijn K.F. et al.: I. Clinical presentation. w: The role of
primed murine helper cells. J.Immunol. 1990, 144: 1800-1806.
inflammatory processes in airway hyperresponsiveness. (wyd.)
21. Welliver R.C i wsp.: The development of respiratory syncytial
S.T.Holgate: Blacwell Sci.Publ. Oxford 1989: 1-35.
virus-specific IgE and the release of histamine in
10. Khan M.M.: Differential effects of histamine on T helper type 2
nasopharyngeal secretion after infection. N.Engl.J.Med. 1981,
(TH2) lymphocytes, Proc.West Pharmacol.Soc. 1995, 38:
305: 841-846.
79-81.
11. Micha³kiewicz J., Stachowski J., Madaliñski K.: Regulacja
produkcji immunoglobuliny E przez limfocyty T. Klinika. 96,
1: 6-16.
Interleukin 2 and interleukin 4 serum levels in children with atopic
bronchial asthma and with recurrent respiratory tract infections
ANNA STASIAK-BARMUTA, JERZY HOFMAN
Summary
Infections (especially viral) very frequently precipitate or exacerbate symptoms of bronchial reactivity to specific and non-specific stimulants. Its well known that viral antigens can stimulate the IgE production. IL-4, produced by Th2 cells, is an essential mediator of IgE synthesis. The aim of this study was to evaluate the parameters of inflamation (IgA, IgG, IgM, IL-2 serum level and number of T cells) and allergic reactions (IgE
and IL-4 serum level) in children with atopic bronchial asthma and recurrent respiratory tract infections.
Twenty children with atopic bronchial asthma (aa) and eight with recurrent respiratory tract infections (rrti) were included in the present investigation. Diagnosis of aa was based on WHO criteria and rrti on the clinical criteria (more than 6 episodes during one year before evaluation). In each child IgA, IgG and IgM serum level were measured by turbidimetric method, IgE by fluorimetric method, T cell number by E rosetting technique and serum level of IL-2 and IL-4 by ELISA technique were assayed.
In the aa group in comparison with the rrti group there was a significant increase of the serum IgE level (293±188
vs 27.5±43.5, p<0.001), IL-4/IL-2 ratio (2.2±2.1 vs 0.5±0.4, p<0.05) and significant decrease of IL-2 (36.8±31.0
vs 81.2±31.3, p<0.05). In both groups the level of IL-4 was comparable (aa-52.9±62.7 vs 40.0±43.0 in rrti).
There was no correlation between IgE and IL-4 serum levels.