IRON DEFICIENCY REDUCES SYSTEMIC INFLAMMATION IN OBESE WOMEN

Вадим М. Недоборенко, Анна В. Лавренко, Тетяна В. Мамонтова, Людмила Е. Весніна, Ігор П. Кайдашев

Вищий державний навчальний заклад України «Українська медична стоматологічна академія», Полтава, Україна

Vadim M. Nedoborenko, Anna V. Lavrenko, Tatyana V. Mamontova, Lyudmyla E. Vesnina, Igor P. Kaidashev

Higher State Educational Establishment of Ukraine “Ukrainian Medical Stomatological ACADEMY”, POLTAVA, Ukraine

РЕЗЮМЕ

Вступ: Залізо відіграє важливу роль в функціонуванні імунологічного нагляду за рахунок його стимулюючих та диференціюючих властивостей на імунну систему. Ожиріння супроводжується хронічним низько інтенсивним запаленням і може супроводжуватись зміною концентрації заліза в сироватці крові.

Метою дослідження стало визначення рівня системного запалення при залізодефіцитній анемії у хворих на ожиріння

Матеріали та методи: В дослідженні взяли участь 40 жінок із залізодефіцитною анемією (30 з ожиріння та 10 без ожиріння) та 10 з ожиріння з аналогічним віком (контрольна група). Оцінювали показники гемограми, параметрів обміну заліза (сироваткове залізо, феритин, гепсидин, загальна залізозв’язуюча здатність сиворотки крові, насичення трансферину залізом) та маркерів запалення: С – реактивного білку і інтерлейкіну-6 в сироватці крові.

Результати: Всі пацієнти були жіночої статі з середнім віком 40,3±7,59 років. При розподілу хворих за причиною виникнення та ступенем тяжкості залізодефіцитнії анемії встановлено відсутність вірогідної різниці між групами. С – реактивний білок був значно вищим у жінок в контрольній групі в порівнянні з групами жінок з залізодефіцитною анемією (р <0,05), тим часом групи з залізодефіцитною анемією мали в порівнянні між собою не значимі розбіжності (р> 0,05). Іінтерлейкін-6 також мав вищий рівень в контрольній групі в порівнянні з групами жінок що хворіли на залізодефіцитну анемію (р <0,05) та на противагу С – реактивний білок груп з залізодефіцитною анемією мали значиму розбіжність між собою (р <0,05). Гепсидин сироватки крові був вищим у жінок з залізодефіцитною анемією без ожиріння (р <0,05) у порівнянні з групою жінок з залізодефіцитною анемією з ожиріння та контрольною групою, які не мали значимої розбіжності (р >0,05).

Висновок: Рівень системного запалення при залізодефіцитній анемії у хворих на ожиріння нижчий, чим у хворих із залізодефіцитною анемією, що визначалося за рівнями інтерлейкіну-6 та С – реактивного білку в сироватці крові.

ABSTRACT

Introduction: Iron plays an important role in the functioning of immunological monitoring due to its stimulating and differentiating effect on the immune system. Obesity is accompanied by chronic low grade inflammation and may be accompanied by a change in the concentration of iron in the blood serum.

The aim of the study was to determine the level of systemic inflammation in iron deficiency anemia in patients with obesity.

Materials and methods: 40 women with iron deficiency anemia (30 with obesity and 10 without obesity) and 10 with obesity of a similar age (control group) participated in the study. We evaluated hemogram parameters, indicators of iron exchange (serum iron, ferritin, hepcidin, total iron binding capacity, transferrin saturation) and inflammatory markers: C-reactive protein and interleukin-6 in the blood serum.

Results: All patients were females with an average age of 40.3 ± 7.59 years. In the distribution of patients by the cause and the severity degree of iron deficiency anemia, there is no probable difference between the groups. C-reactive protein was significantly higher in women in the control group as compared with the groups of women with iron deficiency anemia (p <0.05). Meanwhile, the groups with iron deficiency anemia had insignificant differences (p> 0.05). Interleukin-6 also had a higher level in the control group as compared with the groups of women who had iron deficiency anemia (p <0.05) and, in contrast to the C-reactive protein of the group with iron deficiency anemia, had a significant divergence (p <0.05). Hepcidin of blood serum was higher in women with iron deficiency anemia without obesity (p<0.05) as compared to women with obesity and control group who did not have a significant difference (p> 0.05).

Conclusions: The level of systemic inflammation in iron deficiency anemia in patients with obesity is lower than in patients with iron deficiency anemia, which was determined by levels of interleukin-6 and C-reactive protein in the blood serum.

Wiad Lek 2018, 71, 2 cz. II, -330

 

ВСТУП

Залізо відіграє важливу роль в імунологічному нагляді за рахунок його стимулюючих та диференціюючих властивостей на імунну систему. Дефіцит його, з анемією або без неї, пов’язаний зі змінами у багатьох молекулярних та клітинних імунних реакцій [1], при цьому спостерігаються менш виражені зміни в системі гуморального імунітету [2]. Підтвердженням цьому є проведені дослідження, які показують, що рівень заліза в макрофагах регулює вироблення ними цитокінів [3]. Крім того, зниження його рівня також порушує їх продукування лімфоцитами [4].

Важливою молекулою, що регулює обмін заліза та бере участь разом із прозапальними цитокінами в розвитку системного запалення, є гепсидин [5]. Як наслідок цієї взаємодії, поглинання заліза з їжі знижується шляхом гепсидин – опосередкованого зменшення експресії феропортину ентероцитів (єдиним відомим на сьогодні експортером  заліза), що призводить до зниження вмісту циркулюючого рівня заліза, яке посилюється пригніченням експорту його з макрофагів шляхом того ж механізму.

Починаючи з 2006 року, коли Bekri et al.[6] вперше описав взаємозв’язок між гепсидином, дефіцитом заліза та ожирінням (ОЖ), як фактора хронічного низько інтенсивного запалення [7], ведуться дискусії лише про вплив самого каскаду запальної реакції на метаболізм заліза. Отже, постає питання чи дефіцит заліза може призвести до зниження системної запальної реакції.

МЕТА ДОСЛІДЖЕННЯ

Метою дослідження стало визначення рівня системного запалення при залізодефіцитній анемії у хворих на ожиріння.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ

Дослідження було проведене після дозволу комісії з біоетики Української медичної стоматологічної академії, усі обстежені особи підписали добровільну інформовану згоду.

Обстежено 40 хворих жінок на залізодефіцитну анемію (ЗДА) (30 жінок із супутнім ОЖ та 10 без ОЖ), які знаходились на лікуванні у поліклінічному відділенні 1-ої міської клінічної лікарні м. Полтава в період з березня 2016 року по січень 2017 року. Групу порівняння склали 10 жінок хворих на ОЖ без ЗДА.

Критеріями включення була наявність залізодефіцитної анемії, що встановлена на основі: рівня гемоглобіну (Нв) ≤ 120 г/л для жінок, ознак мікроцитозу та гіпохромної анемії (Mean Corpuscular Volume (MCV) ≤ 80 фл, Mean Corpuscular Hemoglobin (MCH) ≤ 27,5 пг, Mean Corpuscular Hemoglobin Concentration (MCHC) ≤ 335 г/л, за наявності рівня сивороткового заліза (СЗ) < 11,5 мкмоль/л, загальної залізозв’язуючої здатності сиворотки крові (ЗЗЗС) > 72 мкмоль/л, насичення трансферина залізом (НТЗ) < 15% та рівнем феритину ≤ 12 нг/мл в сироватці крові.

Визначення параметрів крові проводилися на гематологічному аналізаторі BC 3000 Plus Mindray, Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.

Визначення рівня заліза в сиворотці крові та ЗЗЗС проводили наборами реагентів ТОВ «СпайнЛаб», Україна. НТЗ проводилося методом розрахунку вміст СЗ/ЗЗЗС*100%.

Рівень феритину ( ООО «Алкор-Био», Росія), гепсидину («Peptide Enzyme Immunoassay (EIA) Protocols», Peninsula Laboratories, LLC, США), С – реактивного білку (СРБ) (ООО «Хема», Росія) та інтерлейкіну-6 (ІЛ-6) (ЗАТ «Вектор-Бест», Росія) в сироватці крові проводили методом імуноферментного аналізу.

Також всім пацієнтам проводили визначення рівня загального білку, загального білірубіну, АЛТ, АСТ, креатиніну, ендоскопічні та рентгенологічні обстеження шлунково-кишкового тракту, для виключення виразково – запальних захворювань на момент дослідження.

Для всіх хворих обстеження включало вимірювання антропометричних показників: зріст, маса тіла, окружність талії та стегон, обчислення індексу маси тіла (ІМТ). Індекс розраховується як відношення маси тіла в кілограмах (кг) до квадрату зросту в метрах (м2). ОЖ у дорослих встановлювалося згідно визначення ВООЗ на основі (ІМТ) ≥ 30 кг/м2.

Характер розподілу жирової тканини визначається за допомогою коефіцієнта окружність талії/окружність стегон (ОТ/ОС). Величина ОТ/ОС жінок > 0,85 свідчить про абдомінальний тип ОЖ.

Із дослідження було виключено хворих, які на момент дослідження: вживали препарати заліза протягом останніх 3 місяців, вживали частіше ніж до 3 разів на тиждень НПЗП протягом останніх 6 місяців, стани зі значними кровотечами за останні 6 місяців, онкопатологію, аутоімунні захворювання, гострі та хронічні захворювання, що можуть призвести до тканинної гіпоксії, хронічна ниркова недостатність, хронічні захворювання печінки з гепатоцелюлярною недостатністю, вегетаріанство, вагітність та лактація.

Стастична обробка отриманих даних виповнена за допомогою програмного пакета SPSS 17.0. Достовірність розбіжностей (р) антропометричних даних та гематологічних показників оцінювали за однофакторним дисперсійним аналізом для незалежних груп (ANOVA). Для всіх видів аналізу статистично значущими вважали відмінності при р <0,05.

РЕЗУЛЬТАТИ

Обстежені жінки мали середній вік 40,3±7.59 років. При розподілу хворих за причиною виникнення та ступенем тяжкості ЗДА встановлено відсутність вірогідної різниці між групами.

При аналізі антропометричних даних жінок група ЗДА з ОЖ мала статистично більший показник ІМТ в порівнянні з групою ЗДА без ОЖ (р < 0,05) та не мала статистичної значимої розбіжності в порівнянні з контрольною групою (р > 0,05). Аналіз величини співвідношення ОТ/ОС виявив, що всі досліджувані хворі цієї групи мали абдомінальний тип відкладення жирової тканини (Табл.І).

Показники Hb, MCV, MCHC, MCH, СЗ, НТЗ та феритину у групах жінок хворих на ЗДА без та з ОЖ порівняно з контрольною групою були значно меншими (р <0,05) та мали в порівнянні між собою не значимі розбіжності щодо цих параметрів (р> 0,05). ЗЗЗС на противагу у групах жінок хворих на ЗДА без та з ОЖ порівняно з контрольною групою був значно вищим (р <0,05) та мав в порівнянні між собою не значимі розбіжності (р> 0,05) (Табл.ІІ).

СРБ був значно вищим у жінок в контрольній групі в порівнянні з групами жінок з ЗДА (р <0,05), тим часом групи з ЗДА мали в порівнянні між собою не значимі розбіжності (р> 0,05). ІЛ-6 також мав вищий рівень в контрольній групі в порівнянні з групами жінок що хворіли на ЗДА (р <0,05) та на противагу СРБ групи з ЗДА мали значиму розбіжність між собою (р <0,05). Гепсидин сироватки крові був вищим у жінок з ЗДА без ОЖ (р <0,05) у порівнянні з групами жінок з ЗДА з ОЖ та контрольною групою, які не мали значимої розбіжності (р >0,05) (Рис.1).

ОБГОВОРЕННЯ

Наше дослідження показало стан метаболізму заліза, а саме дефіцит, при абсолютній (справжній) ЗДА (Hb, MCV, MCHC, MCH) [8] використовуючи достатньо широкий спектр показників його обміну (СЗ, НТЗ, ЗЗЗС та феритину)[9] та основних прозапальних маркерів в групах жінок з ЗДА з та без ОЖ в порівнянні з контрольною групою без ЗДА.

Як видно статистичної різниці в параметрах гемограми та маркерів гомеостазу заліза між досліджуваними групами жінок не було, окрім гепсидину. Однак, рівень феритину, як білка гострої фази запалення [10], в сироватці крові був в групі ЗДА з ОЖ дещо вищий (4,7±2,68) ніж в ЗДА без ОЖ (3,5±2,93 нг/мл), а концентрація заліза нижча (5,6±2,38 мкмоль/л), ці результати узгоджуються з даними літератури [11]. Напротивагу цьому в контрольній групі рівень феритину та заліза був в межах норми (29,7±10,8 та 15,3±2,34 відповідно).

В останні роки ожиріння вивчається, як стан хронічного низько інтенсивного запалення, що виникає внаслідок збільшення маси жирової тканини та надмірною продукцією медіаторів запалення, зокрема IЛ-6 та CРБ[12].

В нашому дослідженні ми спостерігали також підвищений рівень IЛ-6 в контрольній групі (2,1±1,4 пг/мл), що мали значимі розбіжності в порівнянні з групами жінок з ЗДА в поєднанні з ОЖ (1,6±0,8 пг/мл) та без ОЖ (0,9±0,7 пг/мл), результати частково узгоджується з проведеним дослідженням Feng-Xue et al.[13] та Ekiz et al[14]

Наші дані щодо іншого маркера запальної реакції (СРБ) у порівнянні груп з ЗДА без ОЖ та з ОЖ (5,0±2,1мг/мл та 5,9±2,0 мг/мл відповідно) не мають значущої статистичної розбіжності, що лише частково узгоджується з результатами попередньо проведеними дослідженнями Sanad et al.[15], що можливо пояснити встановленою Cheng et al. [16] and Karl et al. [17] наявністю визначного ступеня ожиріння для підвищення гепсидину та запальних маркерів.

Але при порівнянні з контрольною групою, де лише жінки з ОЖ (21,3±12,0 мг/мл) та групою ЗДА з ОЖ наявна значна статистична розбіжність, що підтверджує наші припущення щодо зниження рівня системного запалення при залізодефіцитній анемії у хворих жінок на ожиріння.

Гепсидин – пептидний гормон, який виділяється печінкою і адипоцитами та відноситься до гостро фазових білків, синтез якого регулюється циркулюючим в крові і депонованим в клітинах рівнем заліза, активністю еритропоезу та системним запаленням. Тому в будь-який час експресія гепсидину визначається взаємодією цих шляхів і відносною силою кожного з цих окремих сигналів. Коли вміст заліза в організмі підвищений та наявне запалення виділення гепсидину підвищується [18]. Дане дослідження виявило значне збільшення рівня гепсидину в групі з ЗДА без ОЖ (25,4±8,6 нг/мл), при порівнянні з групою ЗДА з ОЖ та контрольною (16,6 ± 11,9 нг /мл та14,4 ± 12,0 нг/мл відповідно). Даний результат подібний до проведеного Raj Vuppalanchi et al. Post-hoc порівняльного тестування, яке показало значно більш високий рівень гепсидину в сироватці крові при II та III ступеня ожиріння (ІМТ ≥ 35кг/м2) у порівнянні з особами, які мали І ступінь ожиріння і нормальний ІМТ [19].

ВИСНОВОК

Рівень системного запалення при залізодефіцитній анемії у хворих на ожиріння нижчий, чим у хворих із залізодефіцитною анемією, що визначалося за рівнями інтерлейкіну-6 та С – реактивного білку в сироватці крові.

ЛІТЕРАТУРА

1. Chandra RK. Iron and Immunocompetence. Nutr. Rev. 1976; 34:129-132.

2. Beard JL. Iron biology in immune function, muscle metabolism and neuronal functioning. J Nutr. 2001;131:568–580.

3. Ganz T, Nemeth E. Iron homeostasis in host defence and inflammation. Nat
Rev Immunol. 2015;15(8):500–510.

4. Jason J, Archibald LK, Nwanyanwu OC, et al. The effects of iron deficiency on lymphocyte cytokine production and activation: preservation of hepatic iron but not at all cost. Clin Exp Immunol. 2001;126:466–473

5. Dao MC, Meydani SN. Iron Biology, Immunology, Aging, and Obesity: Four Fields Connected by the Small Peptide Hormone Hepcidin. Advances in Nutrition. 2013;4(6):602-617.

6. Bekri S, Gual P, Anty R et al. Increased adipose tissue expression of hepcidin in severe obesity is independent from diabetes and NASH. Gastroenterology. 2006;131:788–796.

7. Lavrenko AV, Shlykova OA, Kutsenko LA et al. Pharmacogenetic features of the effect of metformin in patients with coronary heart disease in the presence of metabolic syndrome and type 2 diabetes mellitus in terms of PPAR-gamma2 gene polymorphism. Ter Arkh. 2012;84(9):35-40.

8. Muñoz M, García-Erce JA, Remacha ÁF. Disorders of iron metabolism. Part II: iron deficiency and iron overload. Journal of Clinical Pathology 2011;64:287-296.

9. Camaschella C. Iron-Deficiency Anemia. N Engl J Med. 2015; 372:1832-1843.

10. Jain S, Gautam V, Naseem S. Acute-phase proteins: As diagnostic tool. Journal of Pharmacy and Bioallied Sciences. 2011;3(1):118- 127.

11. Fricker J, Le Moel G, Apfelbaum M. Obesity and iron status in menstruating women. The American Journal of Clinical Nutrition.1990;52(5):863-866.

12. Greenberg AS, Obin MS. Obesity and the role of adipose tissue in inflammation and metabolism. Am J Clin Nutr. 2006; 83:461-465.

13. Feng Xue-bin, Yang Xi-qiang, Shen Jin. Influence of iron deficiency on serum IgG subclass and pneumococcal polysaccharides specific IgG subclass antibodies. Chin Med J. 1994;107: 813–816.

14. Ekiz C, Agaoglu L, Karakas Z. The effect of iron deficiency anemia on the function of the immune system. Hematol J. 2005;5(7):579-583.

15. Sanad M, Osman M, Gharib A. Obesity modulate serum hepcidin and treatment outcome of iron deficiency anemia in children: A case control study. Italian Journal of Pediatrics. 2011;37:34. doi.org/10.1186/1824-7288-37-34

16. Cheng HL, Bryant CE, Rooney KB et al. Iron, hepcidin and inflammatory status of young healthy overweight and obese women in Australia. PloS One. 2013; 8(7):e68675. doi.org/10.1371/journal.pone.0068675

17. Karl JP, Lieberman HR, Cable SJ et al. Poor iron status is not associated with overweight or overfat in non-obese pre-menopausal women. J Am Coll Nutr. 2009; 28(1): 37–42.

18. Koenig MD, Tussing-Humphreys L, Day J et al. Hepcidin and Iron Homeostasis during Pregnancy. Nutrients. 2014;6(8):3062-3083.

19. Vuppalanchi R, Troutt JS, Konrad RJ et al. Serum Hepcidin Levels Are Associated With Obesity but Not Liver Disease. Obesity (Silver Spring, Md). 2014;22(3):836-841.

АДРЕСА ДЛЯ КОРЕСПОНДЕНЦІЇ

Вадим Недоборенко

вул. Шевченка, 23, 36011, Полтава, Україна

тел.+38 (050)201-12-05

e-mail: vadimphd@ukr.net

Надіслано: 12.12.2017

Затверджено: 11.04.2018

Таблиця І. Антропометрична характеристика хворих на ЗДА з та без ОЖ (М±SD)

Показник

одиниця виміру

Група ЗДА з ОЖ

(n = 30)

Група ЗДА без ОЖ
(
n = 10)

Контрольна група
(
n = 10)

р

Вік, років

40,3±7,59

37,1 ±9,55

42,1±8,55

>0,05

Зріст, м

1,66 ±0,04

1,65± 0,05

1,67± 0,03

>0,05

Вага, кг

86,8± 5,74а

62,6 ±4,69в

90,2±٣,٥٨а

<0,05

ІМТ, кг/м2

31,1±0,97 а

22,7 ±1,33 в

32,0±1,21 а

<0,05

ОТ/ОС,см

0,88±0,03 а

0,72±0,03 в

0,88±0,02 а

<0,05

Примітка: аа, вв = не значима розбіжність; ав = значима розбіжність.

Таблиця ІІ. Показники гемограми та параметрів обміну заліза у жінок з ЗДА з та без ОЖ (М±SD)

Показник

одиниця виміру

Група ЗДА з ОЖ

(n = 30)

Група ЗДА без ОЖ
(
n = 10)

Контрольна група
(
n = 10)

р

Еритроцити, ١٠9

3,98 ±0,26

4,0 ±0,2

4,3±٠,٢

>0,05

Hb, г/л

90,4±10,3 а

91,6± 8,65 а

129±٣,٨ в

<0,05

MCV, фл

71,6 ±5,1 а

72,0± 4,8 а

88,4±٤,٦ в

<0,05

MCHC, г/л

316,6 ±19,42 а

316,3± 15,8 а

338,9±6,0 в

<0,05

MCH, г/л

22,6 ±1,95 а

22,7 ±1,83 а

29,9±1,3 в

<0,05

Fe 3+, мкмоль

5,6±2,38 а

7,3±١,4 а

15,3±2,34 в

<0,05

ЗЗЗС, мкмоль

74,5±2,0 а

73,8±1,3 а

61,0±4,96 в

<0,05

НТЖ ,%

7,7±3,30 а

9,8± 2,0 а

25,0±2,5 в

<0,05

Феритин, нг/мл

4,7±2,68 а

3,5±2,93 а

29,7±10,8 в

<0,05

Примітка: аа, вв = не значима розбіжність; ав = значима розбіжність.

Рисунок 1. Маркери системного запалення СРБ – (А), ІЛ-6 – (Б) та гепсидину – (В) у хворих жінок на: ЗДА з ОЖ – (1), ЗДА без ОЖ – (2) та контрольної групи (3)