Индуцированные физической нагрузкой и циркадным ритмом вариации плазменного кортизола

J Clin Endocrinol Metab 82: 2182-2191, 1997

Индуцированные физической нагрузкой и циркадным ритмом вариации плазменного кортизола, дифференциально регулирующие производство IL-1beta, IL-6 и TNF-alpha у человека: высокая чувствительность TNF-alpha и резистентность IL-6

ROEL DERIJK,DAVID MICHELSON, BRIAN KARP, JOHN PETRIDES, ELISE GALLIVEN, PATTY DEUSTER, GIULIO PACIOTTI, PHILIP W. GOLD, ESTHER M. STERNBERG
Clinical Neuroendocrinology Branch, National Institute of Mental Health, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland 20892, the Departments of Physiology and Military and Emergency Medicine, Uniformed Services of the University of the Health Sciences, Bethesda, Maryland 20814, and CytImmune Sciences Inc., College Park, Maryland 20740

Реферат

Хотя мы ранее показали, что целостность воспалительной медиатор-индуцированной активации гипоталамо-гипофизо-надпочечной оси является существенной для устойчивости к воспалительным болезням у восприимчивых крыс Льюиса, роль эндогенной секреции глюкокортикоидов для иммунной функции человека в состоянии здоровья и болезни менее ясна. Чтобы далее понимать значимость влияния физиологических вариаций плазменного кортизола на иммунную функцию человека, мы оценили ex vivo липополисахарид (LPS) -индуцированное производство (IL-1beta), IL-6 и фактора некроза опухоли альфа (TNFalpha) в крови здоровых добровольцев, изучаемых в состояниях, созданных, чтобы приблизить физиологические или фармакологические уровни глюкокортикоидов.

Введение фармакологической дозы гидрокортизона подавляло производство всех трех цитокинов, принимая во внимание, что введение физиологической дозы гидрокортизона подавляло только производство TNFalpha. Стресс-индуцированные уровни глюкокортикоидов, достигнутых при физической нагрузке, подавляли производство IL-1beta и TNFalpha , но не оказывали влияния на производство IL-6. Кроме того, циркадные вариации кортизола были связаны с уменьшенным производством TNFalpha, но не оказывали влияния на производство IL-1beta или IL-6.

Эти данные бросают вызов общепринятой идее, что глюкокортикоиды тотально подавляют производство цитокинов и указывают на определенную иерархию чувствительности, с самой большой чувствительностью у TNFalpha, промежуточной чувствительностью у IL-1beta и резистентностью для IL-6. Устойчивость производства IL-6 к подавлению глюкокортикоидами совместима с данными, предполагающими как противовоспалительное так и провоспалительное действие этого цитокина.

Введение

Считается, что основная роль секреции глюкокортикоидов в течение ответа на стресс заключается в ограничении эффекторов генерализованного ответа на стресс. В этих условиях, мощное иммуносупрессивное влияние стрессовых уровней глюкокортикоидов могут рассматриваться как средство ограничения иммунной реакции в течение угрожающих ситуаций, таким образом предотвращая сопутствующее повреждение тканей в течение ответа на стресс [1].

Кроме стимуляции гипоталамо-гипофизо-надпочечной (HPA) оси, теперь известно, что существует петля отрицательной обратной связи между периферическими воспалительными цитокинами и HPA осью, в которой цитокины поддерживают гипоталамное производство CRH и последующую активацию гипофиз-надпочечной оси [2]. Результирующий кортикостероидный ответ защищает от свехстимуляции иммунной системы периферическими воспалительными медиаторами. Ранее мы продемонстрировали функциональную уместность этой иммунной петли обратной связи HPA оси у подопытных животных, показав, что воспалительная восприимчивость у наследственно-восприимчивых к воспалительным болезням крыс Льюиса (LEW/N) строго связана с ''притупленностью'' реактивности HPA оси, принимая во внимание, что воспалительная устойчивость у крыс Фишера (F344/N) связана с устойчивым ответом их HPA оси [3]. Кроме того, прерывание этой петли обратной связи хирургическим или фармакологическим путем приводит к сильному увеличению серьезности и восприимчивости к провоспалительным стимулам. Наоборот, воссоздание HPA оси с помощью трансплантации гипоталамуса от F344/N к LEW/N крысам, фактически уничтожает LEW/N периферический воспалительный ответ на карраген (ирландский или жемчужный мох) [4].

Истории болезни людей предполагают, что даже нестрессовые уровни глюкокортикоидов влияют на иммунную функцию [5]. Пациенты с проявлениеями болезни Аддисона имеют увеличенную иммунореактивность и адреналэктомия или химическое ингибирование производства кортизола у людей усиливают ревматоидный артрит [5] [6] [7]. Однако, влияние нестрессовых концентраций эндогенных кортикостероидов на специфические аспекты иммунной функции в значительной степени неизвестны. Кроме того, влияние физиологических колебаний уровней кортикостероидов у людей не были систематически исследованы. Таким образом, хотя исследования животных указывают на важную регулирующую роль HPA оси на восприимчивость к воспалительным болезням, категорических доказательств точного регулирования иммунных функций HPA осью у людей не существует.

Стрессовые и нестрессовые уровни глюкокортикоидов регулируются через два различных типа глюкокортикоидных рецепторов. Тип 1 с высокой аффинностью, или минералокортикоидный рецептор (MR), является медиатором нестрессовых циркадных флюктуаций глюкокортикоидов, принимая во внимание, что тип 2 с низкой аффинностью, или глюкокортикоидный рецептор (GR), является медиатором стрессовых уровней глюкокортикоидов [8]. Таким образом, если низкие и высокие уровни кортикостероидов по разному действуют на специфические иммунные реакции, можно ожидать, что специфические типы глюкокортикоидных рецепторов играют различную роль в различных аспектах иммунного регулирования.

Цель настоящего исследования заключалась в том, чтобы продолжить исследования влияния эндогенных и экзогенных глюкокортикоидов на различные воспалительные цитокины, которые, как известно, участвуют в иммунной реакции и воспалительных болезнях. Мы хотели определить, подвергается ли серкреция некоторых основных воспалительных цитокинов, включая IL-1beta, TNFalpha и IL-6 воздействию физиологической или стресс-индуцированной эндогенной секреции глюкокортикоидов.

Чтобы исследовать влияние физиологических вариаций плазменных концентраций глюкокортикоидов на производство цитокинов, мы измерили производство IL-1beta, IL-6 и TNFalpha и использовали три различных подхода, чтобы определить изменения плазменных концентраций кортизола. Сначала, мы вводили гидрокортизон (HC) в дозах, которые наблюдаются в плазме при воздействии обычной стрессовой ситуации, например, при физической нагрузке. Для сравнения, мы также вводили HC в фармакологических дозах. Затем, мы изучили повышение плазменных уровней глюкокортикоидов при воздействии естественных стрессоров, подвергая добровольцев однообразной физической нагрузке со ступенчатым увеличением при 100 % потреблении кислорода (V_O2 max). Кроме того, мы измерили производство IL-1beta, IL-6 и TNFalpha утром и вечером, поскольку плазменные уровни глюкокортикоидов обычно в 3 раза выше утром чем вечером.

Обнаружение различий в ответе цитокинов на липополисахарид (LPS) при небольших колебаниях плазменных уровней кортизола указала бы, что эндогенное прозводство цитокинов чувствительно даже к небольшим изменениям функции HPA оси. Кроме того, такие изменения могли помочь объяснить циркадные различия иммуннной функции у людей с и без воспалительной болезью. Наконец, мы исследовали, могли ли бы различия в чувствительности к кортикостероидам между цитокинами быть связаны со специфической MR или GR активностью. Такие различия могли бы лежать в основе дифференциальной модуляции воспалительных цитокинов у людей с различными уровнями кортизола.

Пациенты и методы

Пациенты

Все добровольцы не получали никакого лечения. Были получены медицинские и психиатрические истории болезни и добровольцы подверглись экспертизе сертифицироованным психиатром. Были проведены лабораторные экспертизы, включая обычный и полный анализ крови. Все добровольцы дали информированное согласие об участии в исследеовании. Исследование было одобрено наблюдательным советом NIMH. При проведении исследований с использованием HC, средний возраст был 41.1± 8.2 года и группа состояла из 3 мужчин и 4 женщин. В экспериментах, включающих взятие крови утром и вечером, участвовали 6 мужчин, средний возраст 36.2±5 лет.

Физическая нагрузка

5 здоровых мужчин и одна женщина, не принимавших никаких лекарств и не имевшх эндокринных нарушений, возраст 25-37 лет (средний возраст 32 года), участвовали в исследованиях с нагрузкой, используя протокол, который был ранее разработан Kyle с коллегами [9]. Добровольцы не принимали алкоголь, кофеин и не имели физической нагрузки за 24 часа и не принимали пищи за 6 часов до проведения исследования. Тест проводился на на бегущей дорожке и начинался с разминки в течение 10 минут со скоростью 3.5 мили в час. Скорость увеличивалась до 7 миль в час в течение 2 минут, после чего скорость увеличилась на 2.5 % каждые 2 мин. Физическая нагрузка продолжалось до волевого истощения. Проверка, что каждый доброволец фактически достиг 100 % V_O2 в конце теста, состояла из следующих критериев: 1) достижение предсказанной максимальной частоты сердечных сокращений, 2) оценка масштаба стресса по Боргу более 17, 3) дыхательный газообмен более 1.10, 4) увеличение поглощения кислорода на 150 mL или менее при увеличении рабочей нагрузки, 5) концентрация лактата более 10.0 mmol/L. Поглощение кислорода и производство CO₂ в течение всех тестов были определены с помощью Metabolic Measurement Cart 2900c (SensorMedics, Yorba Linda, CA). Электрокардиограмма и частота сердечных сокращений при нагрузке контролировались непрерывно. Внутривенный катетер для взятия крови был помещен в одну из вен предплечья за 50 минут до начала теста. Кровь для начальных измерений была взята за 10 минут до нагрузки и через 20 минут после ее окончания. Взятая кровь использовались для in vitro инкубации, измерения индекса лейкоцитов и определении плазменного кортизола. Частота сердечных сокращений проверялась перед каждым взятием крови.

Результаты

Влияние HC на индуцированное LPS производство IL-1beta, IL-6 и TNFalpha

Чтобы проверять, подавляет ли кортизол ex vivo индуцированное LPS производство цитокинов, 7 здоровых добровольцев принимали HC. 20 милиграмм HC увеличивает уровни плазменного кортизола в течение нескольких часов до уровней в пределах физиологического диапазона, наподобие замеченных при физической нагрузке. Доза 80 милиграмм HC стимулирует более длительное увеличение и рассматривается фармакологическая доза [11].

Плазменные уровни кортизола после орального приема HC

В этом двойном слепом исследовании, плацебо, 20 или 80 милиграмм HC перорально принималось утром (08.00-08.30) и кровь была собрана днем (16.00-17.30). Во время взятия крови днем, уровень кортизола в группе принимавшей плацебо был 165.5 ± 19.3 nmol/L, плазменный уровень кортизола в группе, принимавшей 20 милиграмм HC был 157.2 ± 22 nmol/L, принимая во внимание, что в группе принимавшей 20 милиграмм HC уровень кортизола был 689.5 ± 72 nmol/L. Уровни кортизола в группах принимавших плацебо и в 20 милиграмм HC, не отличались от друг друга, принимая во внимание, что высокие уровни кортизола в группе, принимавшей 80 милиграмм HC, достоверно отличались от первых двух групп.

Влияние HC на число различных клеток периферийной крови

Поскольку известно, что кортикостероиды влияют на число лейкоцитов [12], мы измерили индекс лейкоцитов крови после приема HC. Только прием 80 милиграмм HC имел глубокий эффект на состав лейкоцитов крови. Было обнаружено небольшое, но статистически существенное уменьшение числа клеток после приема 20 милиграмм HC.

Высокие дозы HC уменьшают производство TNFalpha, IL-1beta и IL-6, принимая во внимание, что низкие дозы HC уменьшают индуцированное LPS производство TNFalpha, но не IL-1beta или IL-6

Прием 80 милиграмм HC подавлял индуцированное LPS производство IL-1beta, IL-6 и TNFalpha по сравнением с плацебо или приемом 20 милиграмм HC (P < 0.001). 20 миллиграмм HC значительно не ингибировали производство ex vivo IL-1beta (F = 0.24; P = 0.6) или IL-6 (F = 0.3; P = 0.6). Однако, производство TNFalpha значительно уменьшилось после према 20 милиграмм HC по сравнению с плацебо (F = 7; P = 0.012). Эти данные были подтверждены, оценивая AUCS как меру полного производства цитокинов; все три TNFalpha группы (плацебо, 20 милиграмм HC, и 80 милиграмм HC) достоверно различались друг от друга (P < 0.05). Восемьдесят миллиграмм HC, но не 20 милиграмм HC, значительно замедляли производство IL-1beta и IL-6 (P < 0.001).

Эти данные показывают, что фармакологическая доза HC подавляет индуцированное LPS производство IL-1beta, IL-6 и TNFalpha, как и ожидалось. Напротив, 20 милиграмма HC подавляли только производство TNFalpha, без воздействия на производство IL-1beta, IL-6 или число моноцитов.

Связанное с физческой нагрузкой ингибирование индуцированного производства LPS IL-1beta, IL-6, и TNFalpha

Предыдущая секция показала, что экзогенный HC, даже в физиологических дозах, влияет на индуцированное LPS производство цитокинов. Эта серия экспериментов была выполнена, чтобы исследовать влияние индуцированного физической нагрузкой повышения уровней эндогенного кортизола на производство цитокинов, сравнивая производство цитокина в крови, полученной до и после физической нагрузки.

Плазменный кортизол и число клеток после физической нагрузки

Уровень кортизола увеличился от 535 ± 66.2 nmol/L до физической нагрузки до 943 ± 127 nmol/L через 20 минут после физической нагрузки. Увеличение уровней кортизола было связано с изменениями числа лейкоцитов в периферической крови [12]. После завершения физической нагрузки было отмечено значительное увеличение числа лейкоцитов (WBC), гранулоцитов, лимфоцитов и моноцитов (увеличение до 200 %). Однако, при индуцировании производства цитокинов ex vivo, никаких различий в числе WBC, гранулоцитов, лимфоцитов или моноцитов замечено не было.

Идуцированное LPS производство IL-1beta, IL-6 и TNFalpha после физической нагрузки

Кровь, взятая через 20 минут после физической нагрузки показала значительно более низкие уровни IL-1beta (F = 13; P < 0.001) и TNFalpha (F = 35; P < 0.001) чем кровь, взятая до физической нагрузки. Например, при концентрации LPS 300 ng/mL, уровни IL-1beta уменьшились с 19.6 ± 3.1 до 9.2 ± 1.3 ng/mL, принимая во внимание, что уровни TNFalpha уменьшилиь с 16.3 ± 2.1 до 6.7 ± 1.5 ng/mL. Напротив, никакого значительного влияния не было замечено на производство IL-6 (F = 0.4; P = 0.54). Это говорит о том, что увеличение плазменного кортизола, происходящее при физической нагрузке, связано с ингибированием индуцированного LPS производства IL-1beta и TNFalpha, принимая во внимание, что производство IL-6 относительно резистентно. В свете отсутствия изменения числа клеток, маловероятно, что изменение индуцированного LPS производства IL-1beta и TNFalpha, наблюдаемое до и через 20 минут после физической нагрузки следуют из изменения числа моноцитов, которые являются главным клеточным источником этих провоспалительных цитокинов.

Влияние циркадного ритма на индуцированное LPS производство TNFalpha, IL-1beta и IL-6

Если увеличение уровней эндогенного кортизола, в течение физической нагрузки воздействует на индуцированное LPS производство цитокинов, следующий вопрос - могут ли естественные, более низкие уровни циркадных вариаций кортизола также влиять на производство цитокинов. Чтобы определять влияние циркадных вариаций кортизола на производство цитокинов, кровь была взята у шести здоровых индивидуумов утром (08.00-08.30) и вечером (20.00-20.30).

Плазменный кортизол и число лейкоцитов в течение циркадного ритма

Уровень кортизола был 375 ± 30 nmol/L утром и уменьшился до 135 ± 12.4 nmol/L вечером.

Различия в числе клеток крови в течение циркадного ритма

Ранее были описаны изменения числа клеток в течение циркадного ритма; поэтому, изменения индуцированное LPS производства цитокинов могли быть прямым результатом взятия крови в разное время дня. Мы не обнаружили значительных изменений числа моноцитов, гранулоцитов или общего количества WBC. Только лимфоциты имели умеренное увеличение 1595 ± 462/muL (утро) по сравнению с 2370 ± 628/muL (вечер); (P < 0.001).

Циркадный ритм по разному воздействует на производство TNFalpha, но не IL-1beta и IL-6

Индуцированное LPS производство цитокинов, не имело значительных различий для IL-1beta утром и вечером (F = 0.16; P = 0.7). Кроме того, плазменные уровни IL-6 были почти идентичны утром и вечером и различия было несущественным (F = 0.01; P = 0.9). Напротив, индуцированное LPS производство TNFalpha было значительно меньше утром чем вечером (F = 6.5; P = 0.013). Производство TNFalpha имело значительное уменьшение утром по сравненный с вечером (P < 0.03), принимая во внимание, что никаких различий не было замечено для IL-1beta (P = 0.12) и IL-6 (P = 0.46). В свете отсутствия циркадных вариаций числа моноцитов, различия в индуцированном LPS производстве цитокинов, связанные с циркадным ритмом, вряд ли были вызваны изменениями в числе моноцитов и более вероятно является вторичными к циркадным колебаниям плазменного кортизола.

Ex vivo влияние кортикостероидов на индуцированное LPS производство TNFalpha, IL-1beta и IL-6

Уникальная чувствительность TNFalpha к кортизолу в течение циркадного ритма предполагает преимущественно MR контроль этого цитокина. Напротив, IL-1beta ингибируется стрессовыми уровнями кортизола, предполагая GR контроль. Чтобы проверить возможность GR контроля IL-1beta, мы культивировали цельную кровь с LPS и Dex, антагонистами GR. IL-6 в 10-20 раз менее чувствителен к Dex, по сравнению с IL-1beta или TNFalpha (P < 0.001). При сравнении IL-1beta и TNFalpha, в крови, полученной утром или вечером, IL-1beta оказался значительно более чувствительным к ингибированию Dex чем TNFalpha (утро: TNFalpha, 7.15 ± 0.08; IL-1beta, 7.5 ± 0.08 (P = 0.005); вечер: TNFalpha, 7.0 ± 0.08; IL-1beta, 7.4 ± 0.08 (P = 0.02)).

Эти ex vivo данные подтверждают относительную устойчивость IL-6 к кортикостероидам и исключают изменение чувствительности к кортикостероидам как детерминант влияния циркадного ритма. Наиболее интересно, что значительно более высокая чувствительность IL-1beta к ингибированию Dex, по сравнению с TNFalpha и различные ответы, замеченными в разное время дня, предполагает дифференциальное регулирование этих цитокинов различными кортикостероидными рецепторами.

Обсуждение

Представленные результаты показывают, что глюкокортикоиды в пределах физиологического диапазона, между базальными циркадными и индуцированными физической нагрузкой уровнями, дифференциально воздействуют на производство специфических цитокинов. Производство IL-6 резистентно к действию глюкокортикоидов, принимая во внимание, что TNFalpha очень чувствителен к глюкокортикоидам. Эти результаты указывают, что физиологические вариации глюкокортикоидов могут играть важную роль в регулировании производства специфических цитокинов. Кроме того, вместе с исследованиями in vitro, они показывают дифференциальную чувствительность цитокинов к Dex суппрессии и что цитокины могут дифференциально регулироваться типом I или типом II GR.

Было показано, что парадигма физической нагрузки, используемая в данном исследовании, производит кортизол в плазме, в зависимости от процента утилизации кислорода. Ранее мы сообщали, что нагрузка с утилизацией кислорода 90 % производит глюкокортикоидный ответ без увеличения в плазме уровней IL-6 [14]. Однако, в это время мы не измеряли уровни других цитокинов.

Полученные данные, что фармакологические уровни глюкокортикоидов эффективно подавляют все измеренные цитокины, совместимо с догмой, что глюкокортикоиды тотально подавляют цитокины и воспаление [15]. Однако, такое фармакологическое состояние не достигается в реальных физиологических состояниях.

Когда мы попытались имитировать физиологическое состояние при введении HC, производя уровни глюкокортикоидов, обычно замеченные воздействии естественного стрессора типа физической нагрузки, мы видели подавление TNFalpha и IL-1beta, но не IL-6. Дифференциальная реактивность IL-6 к введению глюкокортикоидов была также снижена в контексте воздействии естественного физиологического стрессора. Здесь мы снова обнаружили подавление производства TNFalpha и IL-1beta, с отсутствием подавления производства IL-6. TNFalpha был наиболее чувствителен к даже небольшм изменениям эндогенных уровней глюкокортикоидов, например циркадных вариаций, показывая более высокое производство вечером, когда плазменные уровни кортизола были низкими, принимая во внимание что производство IL-1beta и IL-6 затронуто не было.

TNFalpha - главный регулятор ранних иммунных реакций и имеет сильные провоспалительные свойства, что может быть понятно из его критической роли при септическом шоке [16]. Наше обнаружение, что TNFalpha является наиболее чувствительным к подавлению кортизолом, включая нестрессовые циркадные вариации, подчеркивает трудность контроля процесса регулирования производства этого цитокина. Кроме того, так как TNFalpha - ведущий фактор воспаления, связанный с аутоиммуннными болезнями типа ревматоидного артрита [17], влияние циркадных вариаций кортизола на производство TNFalpha могли бы объяснять циркадные вариации симптомов этих болезней [18].

Производство IL-1beta также чувствительно к подавлению кортизолом, хотя при более высоких концентрациях кортизола чем требуются для TNFalpha. На более высоких стрессовых уровнях плазменного кортизола индуцированное LPS производство IL-1beta и TNFalpha было подавлено.

В отличие от производства TNFalpha и IL-1beta, производство IL-6 резистентно к подавлению кортизолом с уровнями в пределах физиологического диапазона. Даже увеличенные стрессом уровни кортизола, превышающие циркулирующие уровни связанных с кортизолом протеинов и, поэтому, приводящие к высоким уровням свободного кортизола, были фактически неспособны стимулировать изменение индуцированного LPS производства IL-6. Эти результаты отличаются от общепринятой идеи, что глюкокортикоиды тотально ингибируют производство всех провоспалительных цитокинов, включая IL-6 [15]. С другой стороны, наши данные совместимы результатами недавно проведенного исследования пациентов с эндокринными нарушениями и использованием введения фармакологических доз глюкокортикоидов здоровым добровольцам, которые говорят, что глюкокортикоиды не только не ингибируют секрецию IL-6. Yamada с коллегами [19] показал, что преднизолон, применяемый при лечении пациентов с тиреоидитом фактически поддерживал увеличение в плазме уровней IL-6, принимая во внимание, что Папаниколау с коллегами [20] сообщил о циркуляции в плазме пациентов с болезнью Кушинга IL-6. Berber с коллегами [21] показал, что хотя при внутривенном введении высоких доз гидрокортизона здоровым добровольцам полностью подавлялся ответ TNFalpha на введение LPS, уровни IL-6 только слегка уменьшились. Исследования Persoons с коллегами [22] показало, что стрессовые уровни кортикостероидов уменьшали in vitro индуцированное LPS производство IL-1beta и TNFalpha, производство IL-6 было незатронуто.

Хотя IL-6 рассматривается как провоспалительный цитокин, существует синергизм между IL-6 и глюкокортикоидами в регулировании развития B клеток [23] и производства остро-фазовых белков печенью [24]. Они включают несколько белков с противовоспалительными свойствами, которые могли бы функционировать как защитный механизм при сепсисе [25]. Глюкокортикоиды также увеличивают экспрессию рецепторов IL-6, что может вносить вклад в синергистический эффект IL-6 и кортикостероидов при некоторых обстоятельствах [24], [26]. Кроме того, IL-6 ингибирует производство IL-1beta и TNFalpha не только непосредственно подавляя их секрецю [27], но также и стимулируя индукцию антагонистов рецепторов IL-1beta и растворимых рецепторов TNFalpha (p55) [28]. Наши данные показывают, что IL-6 является резистентным к кортизолу и, таким образом, согласуются с данными других исследований, предполагающих что при определенных обстоятельствах IL-6, как правило действующий исключительно как провоспалительный цитокин, может иметь противовоспалительное действие в синергизме с кортизолом.

Одним из механизмов, с помощью которого различные уровни кортикостероидов регулируют различные эффекты - наличие двух подтипов глюкокортикоидных рецепторов - тип I, или MR и тип II, или GR. При нестрессовых уровнях кортикостероидов, MR почти полностью связаны, принимая во внимание, что GR в значительной степени не связаны из-за различия в аффинности обоих рецепторов к кортизолу [8]. После повышения уровней кортизола до стрессовых уровней, GR также становится все более и более связанным и активизированным [8]. Поскольку оба этих рецептора были обнаружены у иммунных клеток [29][30], дифференциальная чувствительность TNFalpha к низким уровням кортизола говорит, что производство TNFalpha может быть более чувствительным к активности MR, принимая во внимание что производство IL-1beta преимущественно регулируется GR. In vitro наблюдается различная чувствительность к подавлению дексаметазоном, что также поддерживает эту гипотезу.

Моноциты - основной источник TNFalpha [31] и IL-1beta [32]. Напротив, IL-6 произведенный в процессе воспаления производится не только моноцитами, но также и эндотелиальными клетками и фибробластами [33]. Однако, при использовании цельной крови, стимулируемой LPS, моноциты, вероятно, будут основным источником IL-6. Было зарегистрировано, что колебания плазменного кортизола влияют на относительное число циркуляцирующих WBC [12][34], большинство, из которых имеют способность производить цитокины. Недостаток производства IL-2, который мы наблюдали после стимуляции LPS, указывет на селективную активацию моноцитов, скорее чем T-клеток. Гранулоциты могут производить довольно большое количество цитокинов, включая IL-1beta и TNFalpha [35]. Однако, моноциты почти в 1000 раз более чувствительны к LPS чем гранулоциты, принимая во внимание, что моноциты производят приблизительно в 10 раз больше IL-1beta и TNFalpha чем гранулоциты. Кроме того, в нашем исследовании не наблюдалось, что гранулоциты производят обнаруживаемые количества IL-1beta, IL-6 или TNFalpha в ответ на LPS [35]. Наконец, положительная корреляция между моноцитами и производством IL-1beta и TNFalpha ( IL-1beta-AUCs и TNFalpha-AUCs), который не была замечена для других клеток, говорит, что в нашей системе моноциты - главные производители IL-1beta и TNFalpha. Число моноцитов значительно не изменялись в ответ на плацебо, после введени 20 милиграмм HC, в течение физической нагрузки или в течение циркадного ритма, что указывает на малую вероятность, что изменения в производстве цитокинов вызваны изменением числа моноцитов.

Кроме кортизола, при физической нагрузке повышены уровни нескольких других гормонов, включая PRL, GH и катехоламины [13]. Хотя PRL и GH являются разрешающими факторами для усиления активности иммунной системы, ни один из них не оказывает острого влияния на секрецию цитокинов или на иммунную реакцию [37]. Напротив, было показано, что катехоламины оказывают быстрое острое влияние на производство цитокинов в цельной крови [38][39]. Должно быть отмечено, однако, что мы оценивали ex vivo производство цитокинов в крови на пике секреции кортизола в ответ на физическую нагрузку, значительно позже после пика и возврата уровней катехоламинов к норме. С другой стороны, в крови, исследованой на пике уровней катехоламинов и до реального увеличения индуцированного АКТГ производства кортизола, мы не наблюдали значительного изменения в индуцированном LPS производстве IL-1beta или IL-6. В этот момент времени, производство TNFalpha , которое является высокочувствительным к катехоламинам, было уменьшено, хотя это не достигало значений (P = 0.077), измеренных до начала нагрузки. Эти данные говорят, что подавляющий эффект физической нагрузки на производство IL-1beta и TNFalpha в этом исследовании, обусловлен преимущественно кортизолом, чем катехоламинами.

В исследовании были получены данные, что естественная активация HPA оси у людей участвует в физиологическом ограничении одного из аспектов иммунной реакции - производстве различных цитокинов. Специфичность, чувствительность и постоянство подавления производства TNFalpha в ответ на нестрессовые концентрации плазменного кортизола наблюдается также в течение циркадного ритма. Устойчивость производства IL-6 и многочисленные синергические эффекты IL-6 и кортизола предполагают физиологическую роль IL-6 в подавлении воспаления. Мы предполагаем, что существует более сложное физиологическое регулирование иммунных реакций кортикостероидами, в противоположность простому ингибированию, замеченному для фармакологических доз. Паттерн производства цитокинов может определяться двумя цитокин-специфическими чувствительностями к кортикостероидам при различных плазменными концентрациях кортизола. В этой схеме, каждый паттерн цитокинов имел бы собственные характеристики. Так как терапевтическое вмешательство при воспалительных болезнях почти всегда основано на использовании высоких фармакологических доз глюкокортикоидов, более детальное определение влияния физиологических концентраций кортикостероидов на паттерн производства цитокинов, с их различным влиянием на регулирование воспаления, могло бы иметь важное значение для разработки более точных терапевтических подходов при лечении воспалительных болезней.