Меню Рубрики

Цитокин при бронхиальной астме

Бронхиальная астма (БА) является ведущим заболеванием респираторной медицины, заболеваемость которой неуклонно возрастает с каждым годом [1]. Патогенез БА сложен, многообразен и определяет тип, интенсивность воспаления дыхательных путей и ответ на проводимую терапию [2; 3]. Многообразие клинико-патогенетических вариантов БА активно обсуждается последние годы [4; 5]. Помимо аллергической БА, выделяют: неаллергическую, вирус-индуцированную, нейтрофильную, позднюю неаллергическую и другие фенотипы БА [6]. Отличительной особенностью неаллергических фенотипов БА является персистенция воспаления дыхательных путей преимущественно инфекционного генеза, наличие бактериальных очагов хронической инфекции респираторного тракта, длительный стаж курения, низкие значения функции внешнего дыхания, толерантность к лечению глюкокортикостероидам (ГКС) [7].

Воспаление является основным патогенетическим звеном БА, выделяют три типа: эозинофильное, нейтрофильное, малогранулоцитарное. Механизмы развития воспаления и бронхообструкции реализуются на уровне медиаторов (цитокинов) и клеток. По данным литературы, исследованию цитокинового профиля при аллергической БА посвящено множество работ, менее изучен этот вопрос при других фенотипах БА, в том числе при неаллергическом варианте [8; 9]. Важное значение в патогенезе БА имеет дисбаланс Th2 и Th1 типов иммунного реагирования. Интерлейкин-4 (IL-4) является основным медиатором аллергической реакции, Th2 типа иммунного ответа, путем индукции дифференцировки Th2 клеток и синтеза иммуноглобулина Е (IgE) антител на причинно-значимые аллергены. Интерлейкин-10 (IL-10) является потенциальным противовоспалительным медиатором, который подавляет синтез многих белков воспаления, провоспалительных цитокинов. IL-10 выполняет иммунорегуляторную роль баланса Th2 и Th1 клеток. В работе Л.Н. Сорокиной с соавторами при исследовании цитокинов в сыворотке крови у больных неаллергической формы бронхиальной астмы, выявили высокие концентрации IL-4 и интерлейкина-6 (IL-6), наличие сопутствующей патологии – сахарного диабета приводило к снижению уровня IL-4 [10]. Эозинофильный тип воспаления характерен не только для ранней аллергической БА, но и для неаллергической БА с поздним началом.

Наиболее тяжелые пациенты чаще демонстрируют другой эндотип воспаления — нейтрофильный, в формировании которого могут принимать участие IL-6, IL-8, IL-17, IL-1β, TNF-α [11]. IL-6 продуцируется макрофагами, дендритными клетками, тучными клетками и нейтрофилами. Также выработку IL-6 индуцируют процессы повреждения клеток вследствие продуктов распада бактерий и вирусов. Отмечается повышение уровня IL-6 в сыворотке крови при воспалительных заболеваниях. Рассматривается двусторонняя роль IL-6 в респираторном тракте: с одной стороны, при аллергическом воспалении он снижает количество эозинофилов и уровень IL-4, IL-5 в дыхательных путях, с другой — данный феномен способствует формированию фиброза в бронхолегочной системе [12].

Интерлейкин-8 (IL-8) является одним из основных провоспалительных хемокинов, образуемый нейтрофилами, макрофагами, эпителиальными и эндотелиальными клетками. IL-8 обладает хемоаттрактантной активностью в отношении нейтрофилов и лимфоцитов и при высвобождении приводит к миграции этих клеток к участку тканевого повреждения. По данным литературы описывается высокий уровень IL-8 в сыворотке крови у больных БА, ассоциированной вирусной инфекцией [13].

В большей степени отмечено повышение уровня цитокинов, в том числе индуцированной продукции в период обострения астмы, что показывает важность роли цитокинов при активации воспаления. В работе А.В. Караулова с соавторами отмечено, что стимуляция синтеза и секреции цитокинов у больных бронхиальной астмой, в отличие от здоровых доноров, не всегда приводит к повышению их индуцированной продукции [14].

Таким образом, изучение иммунопатогенеза астмы позволит дифференцированно подойти к терапии БА с позиций индивидуального подхода, прогнозировать тяжесть течения и разрабатывать профилактические мероприятия.

Цель исследования

Изучить роль спонтанной и индуцированной продукции цитокинов IL-4, IL-10, IL-6, IL-8 лейкоцитами периферической крови в патогенезе воспаления неаллергической формы бронхиальной астмы.

Материал и методы исследования

Обследовано 96 больных с диагнозом БА на базе Государственного бюджетного учреждения здравоохранения «Клиническая больница № 4» г. Пензы, из них — 20 (20,8%) мужчин, 76 (79,1%) женщин.

Больные были разделены на 2 группы: 1-ю группу (n=49) составили больные с неаллергической формой БА (НАБА), средний возраст составил 56,00 лет, средняя длительность течения заболевания – 10,00 лет; 2-ю группу сравнения (n=47) — больные с аллергической формой БА (АБА), средний возраст составил 56,00 лет, средняя длительность течения заболевания – 20,00 лет Контрольную группу составили 17 человек, практически здоровых лиц, сопоставимых по полу и возрасту с изучаемыми группами.

По степени тяжести больные были распределены следующим образом: со среднетяжелым течением – 42 (43,75%), тяжелым – 54 (56,25%) человека. Все пациенты получали противовоспалительную терапию в соответствии с рекомендациями GINA 2016. Согласно российским и международным клиническим рекомендациям, средние дозы ингаляционных глюкокортикостероидов (ИГКС) получали 38 (39,5%), высокие дозы – 58 (60,4%) человек.

Диагноз БА установлен в соответствии с Федеральными клиническими рекомендациями и Глобальной стратегией: диагностика, лечение и профилактика БА (GINA 2016). Диагноз АБА поставлен на основании отягощенного аллергологического анамнеза, подтвержденного положительными результатами специфических IgE-антител к пыльцевым и бытовым аллергенам. Диагноз НАБА был установлен путем исключения наличия атопии к неинфекционным аллергенам. Все больные получили полное клинико-лабораторное обследование в соответствии со стандартами обследования больных с БА на базе Государственного бюджетного учреждения здравоохранения «Клиническая больница № 4» г. Пензы.

Функция внешнего дыхания (ФВД) изучалась при помощи спирометра MicroLab (Англия) с определением объема форсированного выдоха в секунду (ОФВ1, %, л), форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ, %, л), модифицированного индекса Тиффно (ИТ=ОФВ1/ФЖЕЛ, %), в соответствии с требованиями АТS (American Thoracic Society — Американское торакальное общество). Пиковая скорость выдоха (ПСВ) и суточный разброс ПСВ (разница между утренними и вечерними измерениями в процентах) измерялись с помощью пикфлоуметра Vitalograph (Ирландия).

Исследование спонтанной и индуцированной продукции IL-4, IL-10, IL-6, IL-8 лейкоцитами периферической крови проведено в Центральной научно-исследовательской лаборатории (ЦНИЛ) ПИУВ – филиала ФГБОУ ДПО «РМАНПО» Минздрава России (заведующая ЦНИЛ – доцент, д.б.н. Баранова Н.И.). Материалом для исследования служили супернатант спонтанной и фитогемаглютенин (ФГА) -индуцированной продукции клеток больных БА и здоровых лиц контрольной группы. Для оценки спонтанной и ФГА-индуцированной продукции цитокинов был проведен тест ex vivo. Определение концентрации IL-4, IL-10, IL-6, IL-8 в супернатанте спонтанной и ФГА-индуцированной продукции клеток иммунной системы осуществлялось методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) при помощи тест-систем «Интерлейкина-4-ИФА-Бест», «Интерлейкина-10-ИФА-Бест», «Интерлейкина-6-ИФА-Бест», «Интерлейкина-8-ИФА-Бест», (ЗАО «Вектор-Бест», Россия).

Статистическая обработка материала проводилась с помощью пакета прикладных программ Statistica 6,0 на персональном компьютере. При сравнении групп между собой использовали критерий Манна-Уитни. Показатели представлены в виде медианы (Ме) и квартилей (Р25%; Р75%). Результаты считались статистически значимыми при р , **

источник

Th2 цитокины и астма — интерлейкин-4: его роль в патогенезе астмы и нацеливание на лечение астмы антагонистами рецептора интерлейкина-4

Интерлейкин-4 (IL-4) опосредует важные провоспалительные функции при астме, включая индукцию изотипа IgE, экспрессию молекулы адгезии сосудистых клеток-1 (VCAM-1), промотирование эозинофильной трансмиграции через эндотелий, секрецию слизи и дифференцировку лимфоцитов Т-хелперного типа 2, приводящих к высвобождению цитокинов. Астма представляет собой сложное генетическое расстройство, которое связано с полиморфизмами в промоторе гена IL-4 и белками, участвующими в сигнале IL-4. Растворимый рекомбинантный рецептор IL-4 не обладает трансмембранными и цитоплазматическими активирующими доменами и поэтому может секвестрировать IL-4 без опосредования клеточной активации. Мы сообщаем результаты первых клинических испытаний, которые демонстрируют клиническую эффективность этого естественного антагониста IL-4 в качестве терапевтического средства при астме.

Интерлейкин (IL) -4 является ключевым цитокином в развитии аллергического воспаления. Он связан с индукцией ε-изотипного переключателя и секрецией IgE с помощью В-лимфоцитов [1]. IgE-опосредованные иммунные ответы дополнительно усиливаются IL-4 благодаря его способности регулировать рецепторы IgE на поверхности клетки: низкоаффинный IgE-рецептор (FcRRII, CD23) на В-лимфоцитах и ​​мононуклеарные фагоцитарные клетки и высокоаффинный IgE-рецептор ( FcRI) на тучных клетках и базофилах [2]. IgE-зависимая активация тучных клеток, индуцированная IL-4, играет ключевую роль в развитии немедленных аллергических реакций. Дополнительный механизм, с помощью которого ИЛ-4 способствует обструкции дыхательных путей при астме, заключается в индукции экспрессии гена муцина и гиперсекреции слизи [3]. IL-4 увеличивает экспрессию эотаксина и других воспалительных цитокинов из фибробластов, которые могут способствовать воспалению и ремоделированию легких при хронической астме [4].

Важной активностью IL-4 в продвижении клеточного воспаления в астматическом легком является индукция молекулы адгезии сосудистых клеток (VCAM) -1 на сосудистом эндотелии [5]. Благодаря взаимодействию VCAM-1 IL-4 способен направлять миграцию Т-лимфоцитов, моноцитов, базофилов и эозинофилов в воспалительные локусы. Кроме того, ИЛ-4 ингибирует апостип эозинофилов и способствует эозинофильному воспалению, индуцируя хемотаксис эозинофилов и его активацию за счет повышенной экспрессии эотаксина [6].

Существенной биологической активностью ИЛ-4 в развитии аллергического воспаления является способность управлять дифференцировкой наивных Т-хелперных типов 0 (TH0) лимфоцитов в Т-лимфоциты [7,8]. Эти клетки TH2 способны секретировать IL-4, IL-5, IL-9 и IL-13, но теряют способность продуцировать интерферон-γ [9]. Используя клетки человека, введение IL-4 генерирует Т2-подобные лимфоцитарные клоны, тогда как инкубация с анти-IL-4 блокирует эту дифференциацию. Индукция TH2-подобных лимфоцитов является уникальной биологической активностью IL-4, поскольку рецепторы IL-4, а не рецепторы IL-13 экспрессируются на Т-клетках [10]. Образование IgE и индукция VCAM-1 представляют собой активности, связанные с родственным цитокиновым IL-13.

В дополнение к управлению дифференцировкой TH0-лимфоцитов в фенотип TH2, IL-4 играет важную роль в аллергических иммунных ответах вследствие его способности предотвращать апоптоз Т-лимфоцитов. Активация этих клеток приводит к быстрой пролиферации и секреции цитокинов. При отсутствии соответствующего сигнала активированные Т-хелперные лимфоциты быстро становятся апоптотическими и устраняются. Несколько цитокинов, включая IL-2, IL-4, IL-7 и IL-15, эффективны в предотвращении гибели активированных Т-клеток. Из них наиболее эффективны IL-4 и IL-15 [11]. Ингибирование апоптоза IL-4 может быть частично опосредовано способностью этого цитокина поддерживать уровни белка Bcl-2, способствующего выживанию, в Т-клетках [11]. Апоптоз Т-лимфоцитов может индуцироваться через сигналы, опосредуемые Fas-лигандом через рецептор Fas (CD95), экспрессируемый в этих клетках. Т-клетки из астматических легких демонстрируют дефектное выражение Fas. Совместное культивирование Т-клеток с IL-4 снижает регуляцию экспрессии Fas на поверхности клетки. Экспрессия IL-4 в астматическом легком и вторичное отсутствие экспрессии Fas могут объяснить стойкость воспалительных клеточных инфильтратов при аллергической астме. Апоптоз TH2-лимфоцитов (и, возможно, эозинофилов) мог бы представлять собой путь, посредством которого блокада IL-4 дает быстрые клинические преимущества при астме. Кортикостероиды обычно вызывают апоптоз в зрелых Т-хелперных клеточных линиях. Индукция гибели клеток предотвращается IL-2 в клетках TH1 и IL-4 в клетках TH2 [12]. IL-4 и IL-2 синергируют, чтобы сделать лимфоциты огнеупорными к противовоспалительным влияниям кортикостероидов. Это является результатом альтернативного сплайсинга мРНК глюкокортикоидного рецептора (GCR), генерирующего GCR-β. GCR-β неспособна связывать глюкокортикоиды, но может связывать и противодействовать трансактивирующей активности классического GCR-α. Через эти механизмы аутокринное продуцирование IL-4 клетками TH2 в астматическом легком может привести к тому, что эти клетки будут сопротивляться положительным влияниям кортикостероидов [13]. Синергические преимущества рецептора интерлейкина-4 (IL-4R) с ингаляционными кортикостероидами можно ожидать у пациентов с астмой.

IL-4 увеличивается в сыворотке и бронхоальвеолярном лаваже аллергических индивидуумов [14,15], а мононуклеарные клетки периферической крови от атопических астматиков увеличивают продукцию IL-4 в ответ на пылевой клещ-антиген [16]. Небулизированное введение IL-4 пациентам с легкой астмой привело к значительному увеличению гиперчувствительности дыхательных путей, что было связано с увеличением числа эозинофилов мокроты [17]. Различные результаты показывают, что атопические индивидуумы изменили регуляцию в своей продукции IL-4. В ответ на бактериальные антигены CD4 + T-клеточные клоны из атопии продуцируют IL-4 и IL-5, тогда как неатопические CD4 + T-клеточные клоны продуцируют TH1-цитокины [18]. Атопические субъекты имеют более высокую частоту Т-клеток, продуцирующих IL-4, чем нормальные субъекты [19], а клоны Т-клеток, полученные из лимфоцитов пуповинной крови новорожденных с атопическими родителями, вызывают более высокие концентрации IL-4, чем новорожденные лимфоциты новорожденных, атопических родителей [20].

Астма связана с хромосомой 5q31-33 с помощью поиска генома и скрининга генов-кандидатов [21,22]. Этот локус включает гены для TH2-цитокинов IL-4, IL-5, IL-9 и IL-13. Аберрантное производство IL-4 или гиперреактивность к этому цитокину вследствие наследственных дефектов может также способствовать патофизиологии астмы. Оптимальная сигнализация IL-4 (рассмотренная в [23]) включает его взаимодействие с рецепторами, состоящими из гетеродимера высокоаффинного IL-4Rα и либо общей цепи γ-цепи, либо цепи α-рецептора IL-13. Связывание IL-4 приводит к фосфорилированию тирозина молекул сигнальной трансдукции, включая мотивы, подобные тем, которые связаны с сигналами инсулина, субстратом рецептора инсулина (IRS) -1, IRS2 и сигнальным преобразователем и активатором транскрипции (Stat) -6 [23] , IRS1 и IRS2 регулируют пролиферацию и защиту от апоптоза. Stat-6 необходим для IL-4-зависимой экспрессии CD23, MHC класса II, тяжелой цепи и IL-4Rα [23] и, как отмечено, имеет важное значение для дифференцировки TH2-лимфоцитов. BCL6 представляет собой белок, который противодействует стимуляционному эффекту Stat-6 путем связывания с активными промоторными элементами Stat-6 и подавлением транскрипции. С помощью этого механизма показано, что BCL6 подавляет индуцированное IL-4 продукцию IgE [24]. Астма генетически связана с полиморфизмами в генах, кодирующих IL-4Rα, IL-13Rα, Stat-6 и BCL6. Резюме естественных полиморфизмов, которые связаны с атопией и астмой и может влиять на продукцию IL-4 или передачу сигналов IL-4, приведено в Таблице 1. Физически запрограммированные люди с гиперчувствительностью к IL-4 представляют собой когорту субъектов, которые могут быть терапевтически чувствительны к антагонисту IL-4.

Гены, связанные с сигнализацией IL-4 и IL-4, связанные с астмой и аллергией

Нейтрализация IL-4 антителами против IL-4 у мышей ингибирует развитие аллерген-специфического IgE [25] и снижает эозинофильное воспаление [25] и реактивность дыхательных путей [26]. Эти результаты были подтверждены с использованием нокаутных мышей IL-4. В дополнение к этим эффектам рекомбинантный растворимый рецептор IL-4, который действует как приманка для связывания IL-4 и нейтрализует активность IL-4, был продемонстрирован в моделях мыши для блокирования гиперреактивности, вызванной аллергеном, при гиперреактивности [27] и для ингибирования VCAM -1, приток эозинофилов и чрезмерное продуцирование слизи [28]. Путем ингибирования дифференцировки TH2-подобной лимфоцитов и развития апоптоза установленных TH2-подобных клеток блокада IL-4 ингибирует биологическую активность IL-4 и, что не менее важно, снижает продукцию IL-5. Тем не менее, мыши, дефицитные в ИЛ-4 (нокауты IL-4), сохраняют остаточные ответы ТГ2, что может объяснить стойкую низкоуровневую экспрессию IL-5, эозинофилии и гиперреактивности дыхательных путей, наблюдаемую в некоторых из этих исследований на мышах [10]. Несмотря на то, что всегда существует опасность чрезмерной интерпретации данных, полученных на животных моделях, эти наблюдения подтверждают роль ИЛ-4 при астме и аллергических расстройствах.

Читайте также:  Хронический бронхит и бронхиальная астма отличия

IL-4R представляет собой гетеродимерный комплекс клеток, состоящий из специфической высокоаффинной α-цепи (IL-4Rα) и второй цепи, которая может быть либо общей γ-цепью, либо α-цепочкой рецептора IL-13 ( IL-13Rα) [23]. Общая γ-цепь обнаружена в нескольких рецепторах цитокинов. Хотя обе цепи гетеродимера необходимы для опосредования клеточной активации, для связывания IL-4 необходим только IL-4Rα. Секретные формы IL-4Rα встречаются естественным образом и выражаются при аллергическом воспалении [29]. Растворимый IL-4R способен взаимодействовать с IL-4, даже несмотря на отсутствие трансмембранных и цитоплазматических доменов. Поскольку он не индуцирует клеточную активацию, а вместо этого связывает и секвестры IL-4, растворимый IL-4R служит в качестве противовоспалительного механизма, который может противодействовать воздействию IL-4 (фиг.1) и может представлять собой эндогенный ауторегуляторный или гомеостатический механизм , Действуя как приманка для связывания и нейтрализации циркулирующего цитокина, в сочетании с высокой специфичностью и высокой аффинностью связывания для цитокина, делает растворимый рецептор идеальным в качестве антагониста цитокинов. Растворимый рекомбинантный рецептор человеческого IL-4 (rhuIL-4R; Nuvance ™; Immunex) представляет собой внеклеточную часть человеческого IL-4Rα, кодирующий ген, который был клонирован, и его продукт экспрессируется в экспрессирующей системе млекопитающих. Поскольку последовательности аминокислот и углеводов или гликозилирования идентичны последовательностям IL-4R человека, растворимые рецепторы являются относительно неиммуногенными. Это контрастирует с химеризованными или гуманизированными моноклональными антителами, которые сохраняют некоторые мышиные последовательности или мутеины IL-4, которые не являются достоверными. Показано, что растворимый рецептор фактора некроза опухолей Enbrel® является безопасным и высокоэффективным для долгосрочного лечения ревматоидного артрита у взрослых и детей.

IL-4 с клеточным IL-4R и его ингибирование растворимым IL-4R (sIL-4R). (а) IL-4 связывается с клеточным IL-4R, опосредуя клеточную активацию и важные провоспалительные функции при астме. Для ясности показана только цепочка IL-4Rα гетеродимера, представленная тремя доменами: внеклеточным (зеленым), трансмембранным (белым) и цитоплазматическим (красным). Следует, однако, отметить, что обе цепи гетеродимера должны инициировать внутриклеточную сигнализацию. (b) sIL-4R состоит из внеклеточной части IL-4Rα. Он сохраняет способность связывать IL-4 с высокой аффинностью и высокой специфичностью и тем самым функционирует как приемник-приемник, который может секвестрировать естественный IL-4 и препятствовать его активации клетки. sIL-4R не может активировать сотовую сигнализацию; таким образом, он служит в качестве противовоспалительного средства, которое может противодействовать действию IL-4 при астме.

источник

Становится все более очевидной чрезвычайная гетерогенность бронхиальной астмы (БА). Более 30 лет назад, в 1977 г., мы указывали на наличие у больных БА семи клинико-патогенетических вариантов течения БА, названных в последующем фенотипами: инфекционнозависимого, атопического, гормонального, нервно-психического, аутоиммунного, выраженного адренергического дисбаланса и первично измененной реактивности бронхов.

Для каждого из этих вариантов были разработаны методы индивидуальной диагностики и терапии, результаты их апробации неоднократно публиковались. В последующем формулировка «первично измененная реактивность бронхов» была заменена на представления о бронхиальной астме физического усилия, дизовариальном и аспириновом клинико-патогенетических вариантах (фенотипах) бронхиальной астмы, совершенствовались методы индивидуальной диагностики и терапии, и повышалась их эффективность.

Наиболее эффективными для лечения бронхиальной астмы с полным на то основанием признаются ингаляционные кортикостероиды (ИГКС). Однако у 5-10% больных БА комплексное лечение даже с включением ИГКС неэффективно. Хотя процент больных, резистентных к применению ИГКС, невелик, но на долю этих больных приходится 50% от общей стоимости лечения больных бронхиальной астмой.

Недостаточная эффективность лечения существующими методами части больных БА служит поводом для изучения фенотипов и формирующих их эндотипов бронхиальной астмы. Знание механизмов (эндотипов), формирующих фенотипы, создает перспективы для разработки новых методов лечения, учитывающих индивидуальные особенности БА у данного больного. Кластерный анализ двух больших европейских когорт выявил два фенотипа. Первый касается больных с ранним началом аллергической бронхиальной астмы, а второй включает преимущественно женщин с поздним началом заболевания, без атопии, с высоким индексом массы тела.

Для классификации эндотипов у больных БА после кластерного анализа были выбраны 7 параметров: клинические характеристики, биомаркеры, физиология легких, генетика, гистопатология, эпидемиология и реакция на лечение. На основе этих параметров были предложены следующие эндотипы бронхиальной астмы:

  1. аспиринчувствительная;
  2. аллергическая астма;
  3. астма у детей в дошкольном возрасте с хрипами;
  4. тяжело протекающая астма с гиперэозинофилией и поздним началом;
  5. астма у любителей беговых лыж.
  1. эозинофильного воспаления;
  2. аллергической сенсибилизации с наличием антиген-специфического IgE и гиперреактивностью;
  3. ремоделирования бронхов.

Очевидно, что приведенные выше и им подобные фенотипы и эндотипы не создают условий для разработки новых, персонализированных методов лечения. Необходимы маркеры, характеризующие механизмы патогенеза, эндотипы, формирующие различные фенотипы бронхиальной астмы, воздействие на которые может иметь лечебный эффект.

В качестве маркера, определяющего характер воспаления у больных БА, была использована цитологическая характеристика индуцированной мокроты. Воспалительный процесс органов дыхания у больных БА неоднороден, а диагностика различных воспалительных фенотипов БА дает возможность определить патогенетический вариант БА у данного больного и открывает путь для персонализированной терапии. Simpson и соавторы (2006) разработали четыре воспалительных фенотипа бронхиальной астмы: нейтрофильный, эозинофильный, гранулоцитарный и малогранулоцитарный, возможны сочетания фенотипов. Мы считаем, что к этим клеточным фенотипам нужно добавить эпителиальный и макрофагальный фенотипы.

В настоящее время описан 161 биомаркер, свидетельствующий о наличии, выраженности и характере воспаления дыхательных путей при аллергических заболеваниях. В качестве таких маркеров в последнее время используются цитокины (ЦК), которые участвуют в осуществлении иммунологических и других реакций и входят в число механизмов, формирующих эндотипы различных фенотипов БА.

Цитокины (ЦК) — небольшие белки, осуществляющие сигнализацию между клетками и являющиеся группой гуморальных факторов системы как врожденного, так и адаптивного иммунитета. Связь между клетками, выполняемая цитокинами, необходима для осуществления различных функций (рост, хемоаттракция, клеточная пролиферация и дифференцировка и др.). Сочетанность и избыточность действия цитокинов (ЦК) и плейотропия затрудняют оценку их роли в патогенезе различных патологических состояний. Как и другие медиаторы воспаления, цитокины действуют на рецепторы мембран клеток с высокой степенью сродства.

Цитокины по механизму действия могут быть разделены на три основные группы:

  1. провоспалительные, участвующие в формировании воспалительного ответа (интерлейкины (ИЛ)-2, -6, -8, фактор некроза опухоли (ФНО)-альфа, интерферон-гамма (ГИН) и др.);
  2. противовоспалительные, уменьшающие развитие воспаления (интерлейкины 4, 10, ТGFB и др.);
  3. регуляторы клеточного и гуморального иммунитета (естественного или специфического), имеющие специфические функции (противовирусные, цитотоксические и др.).
  1. цитокины участвующие в цитотоксических (противовирусных и противораковых) гуморальных и клеточных реакциях (Th1 и Th17);
  2. цитокины участвующие в аллергических реакциях (Th2);
  3. цитокины участвующие в иммуносупрессивных, регуляторных реакциях (Treg).

Из-за выраженной плейотропности функциональная направленность и механизмы действия цитокинов в разных условиях функционирования могут проявляться по-разному. На экспериментальных моделях астмы и по результатам исследования больных было установлено, что Th2-клетки индуцируют бронхиальную астму через массив цитокинов (ИЛ-4, -5, -9, -10, -13, -25), которые активизируют воспаление дыхательных путей прямо или косвенно.

Суммарный итог опубликованных в литературе данных о роли цитокинов позволяет выделить основные позиции, характеризующие участие цитокинов в иммунных реакциях: способствуют распознаванию антигенов, содействуют экспрессии на клетках иммунной системы молекул адгезии, влияют на миграцию иммуноцитов, активируют моноциты и макрофаги, являются кофакторами антигенов при активации и пролиферации лимфоцитов.

Известны вещества, которые оказывают подавляющее действие на цитокины:

  1. ингибиторы синтеза цитокинов — глюкокортикостероиды, циклоспорин А, такролимус, микрофеналат;
  2. гуманизированные ингибирующие антитела к цитокинам и их рецепторам;
  3. растворимые частицы, блокирующие рецепторы цитокинов;
  4. антагонисты и лекарственные средства, блокирующие процесс трансдукции цитокинов.

Цитокины продуцируются различными иммунными и неиммунными клетками (лимфоцитами, эпителиальными и эндотелиальными клетками).

Созревание, мобилизация и выживание эозинофилов в дыхательных путях определяется ИЛ-3, GM-CSF, но особенно ИЛ-5, который играет ключевую роль в посредничестве в дыхательных путях эозинофилов с другими клетками и формировании эозинофильного воспаления у больных бронхиальной астмой. ИЛ-5, ИЛ-3, GM-CSF содействуют развитию эозинофилов из СD34 гемопоэтических клеток-предшественников, хотя только ИЛ-5 оказывает специфическое влияние на эозинофилы в процессе развития и дифференцировки.

Эозинофилы участвуют в генерации цитокинов:

  1. эозинофилы активируют Th2-клетки, которые секретируют цитокины;
  2. эозинофилы вызывают секрецию цитокинов Th2-клетками.

Появляется все больше доказательств того, что эозинофильное воспаление является признаком бронхиальной астмы, и его формирование связывают с повышенным уровнем ИЛ-5 в бронхах у этих больных.

Механизмы эозинофильного варианта бронхиальной астмы включают стимуляцию Th2 аллергенами, что сопровождается высвобождением цитокинов (ИЛ-4, -5, -9, -13). В биоптатах слизистой оболочки бронхов этих больных выявляется инфильтрация эозинофилами, активированными тучными клетками и Th2-клетками.

Тучные клетки являются основным источником связанных с аллергией цитокинов (ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ФНО). Тучные клетки оснащены рецепторами для взаимодействия с цитокинами (ИЛ-3R, ИЛ-4R, ИЛ-5R, ИЛ-9R, ИЛ-10R и др.).

У больных с нейтрофильной бронхиальной астмой выражена активность ИЛ-17. Тяжесть заболевания коррелирует с уровнем ИЛ-17 в сыворотке крови. ИЛ-8 оказывает влияние на функционирование нейтрофилов, a ИЛ-17 привлекает нейтрофилы в зону воспаления и активной инфекции.

По способности продуцировать цитокини лимфоциты разделены на три группы: 1-я группа — производство INF-гамма, 2-я группа — производство ИЛ-5 и ИЛ-13, 3-я группа — ИЛ-17 и ИЛ-22. В связи с участием ИЛ-5 в формировании эозинофильного варианта бронхиальной астмы этот цитокин получил название «эозинофильный колониестимулирующий фактор».

ИЛ-17 действует на эпителий дыхательных путей, стимулируя секрецию большого числа биологически активных веществ и в их числе цитокины ИЛ-4, ИЛ-5. Кроме того, ИЛ-17 является активатором эндотелиальных клеток, приводя к миграции нейтрофилов в зону воспаления.

Связь цитокинов с клетками обеспечивает выполнение их основной функции — формирование взаимодействия между клетками в процессе осуществления иммунологических и других реакций. Эта связь цитокинов с клетками может быть наглядно проиллюстрирована на примере реакции иммунной системы на воздействие антигенного стимула. Антиген через антиген-представляющие клетки воздействует на Th0-клетки, приводя их к дифференциации в Th2, в этом событии принимает участие ИЛ-4. Затем с участием ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-13 происходит активация В-клеток с образованием аллерген-специфических IgE, которые фиксируются на поверхности тучных клеток. При стимуляции антигеном тучные клетки секретируют гистамин, простагландины и лейкотриены, что приводит к бронхоспазму, гиперсекреции и отеку слизистых дыхательных путей. Одновременно Th2-клетки через воздействие ИЛ-5 стимулируют эозинофилы на образование лейкотриенов и активных форм кислорода. Все это в совокупности в условиях нормального функционирования направлено на элиминацию антигена, а у больных приводит к обструкции и формированию воспаления.

Первая публикация о периостине была сделана в 1993 г., и первоначальное название этого белка было «остеобластов-специфический фактор 2». Периостин — внеклеточный многофункциональный белок, который у человека кодируется геном POSTIN и опосредует активацию клеток путем связывания с рецепторами.

Внимание к периостину было привлечено в ситуациях, связанных с переломами костей. Последующие исследования показали, что периостин экспрессируется многими органами взрослого человека и тканями плода, в том числе плацентой, сердцем, легкими, щитовидной железой, надпочечниками, эпителиальными клетками, фибробластами, эозинофилами. Основными источниками периостина у больных бронхиальной астмой являются эпителиальные, эндотелиальные клетки и фибробласты. Экспрессия периостина эпителиальными клетками дыхательных путей регулируется Th2 с участием ИЛ-4 и ИЛ-13.

С повышенной экспрессией периостина связывают развитие различных дефектов органов и заболеваний костей, зубов, клапанов сердца, развитие различных опухолей, нарушение рубцевания после перенесенного инфаркта миокарда, анкилозирующий спондилоартрит, интерстициальную пневмонию, воспаление почек и фиброз, рак, эзофагит.

Периостин экспрессируется более активно у пациентов, которые находятся в условиях, связанных с повышенным делением клеток и активного ангиогенеза. Отмечается связь высокого уровня периостина с формированием хронического воспаления и ремоделированием тканей.

Установлены связи уровня периостина с механизмами патогенеза бронхиальной астмы: формированием фенотипа Th2, повышенной экспрессией медиаторов воспаления и гиперэозинофилией. Аллергены стимулируют секрецию иммунными клетками ИЛ-4 и ИЛ-5, тем самым стимулируя эозинофилы секретировать периостин и мобилизуя эозинофилы в зону аллергического воспаления. Как в эксперименте, так и в клинических исследованиях больных бронхиальной астмой было установлено, что периостин мобилизует эозинофилы в органы дыхания, повышает их адгезию, что происходит с участием ИЛ-5, ИЛ-13 и GM-CSF.

Стимулированная периостином Th2 система воспаления и связанная с этим секреция иммунными клетками ИЛ-4 и ИЛ-13 активируют фибробласты и как следствие формируют развитие у больных бронхиальной астмой субэпителиального фиброза.

Предполагают, что периостин играет важную роль в формировании эозинофильного фенотипа бронхиальной астмы и в тяжелом, злокачественном ее течении.

Уровни периостина в сыворотке крови у больных бронхиальной астмой были значительно выше, чем у здоровых доноров. Установлена связь между высоким уровнем периостина в сыворотке крови, поздним началом БА, гиперэозинофилией и сочетанием БА с синуситом. У пациентов с бронхиальной астмой и наличием непереносимости аспирина выявлен высокий уровень периостина в сыворотке крови. У этих больных констатирован эозинофильный фенотип БА, полипозный синусит, низкая эффективность лечения ИГКС и тяжелое течение БА. У больных с хроническим риносинуситом и полипами в носу уровень периостина в сыворотке крови был значительно выше, чем у больных с риносинуситом, но без полипов. Сывороточный уровень периостина у больных с атопическим дерматитом был значительно выше, чем у больных с псориазом и здоровых контрольной группы.

Читайте также:  Бронхиальная астма беременных презентация

Эозинофильный фенотип у больных бронхиальной астмой с высоким уровнем периостина сыворотки крови сочетается с экспрессией ИЛ-5 и ИЛ-13, высоким уровнем сывороточного IgE, системной и легочной эозинофилией, увеличением толщины базальной мембраны и снижением чувствительности к ингаляционным глюкокортикостероидам (ИГКС).

Значимые корреляции уровня периостина с различными характеристиками течения бронхиальной астмы служат поводом для предложений использовать этот белок в качестве маркера особенностей течения болезни: выраженности 2-го типа иммунного ответа, для выявления больных с высокой активностью ИЛ-13, прогноза эффективности ИГКС терапии.

Уровни периостина в сыворотке крови у больных БА слабо связаны с выраженностью обструкции бронхов, и этот показатель не может быть значимым маркером тяжести течения БА. Высказываются мнения, что периостин может стать терапевтической мишенью для лечения бронхиальной астмы.

С момента появления первой публикации о периостине прошло 24 года, и, как можно судить по литературным данным, периостин активно и многосторонне изучается, но результаты исследований носят иногда противоположный характер. По данным одного исследования, содержание периостина в сыворотке крови и эозинофилия тесно связаны. В другом исследовании получены результаты, в соответствии с которыми уровни периостина в сыворотке крови не дифференцируют эозинофильный и неэозинофильный фенотипы течения бронхиальной астмы.

Меполизумаб (mepolizumab) — гуманизированное моноклональное антитело, блокирующее ИЛ-5, который мобилизирует из костного мозга и активирует эозинофилы. Ortega и соавторы (2014) применили меполизумаб для лечения 539 больных бронхиальной астмой. По сравнению с плацебо частота обострений болезни оказалась ниже на 47%. Положительный эффект при лечении меполизумабом как при внутривенном, так и при подкожном введении был достигнут у 50% больных. Bel и соавторы (2014) лечили меполизумабом 135 больных БА. Средний процент снижения дозы принимаемых через рот глюкокортикоидов составил 50% у больных основной группы. В группе плацебо снижения дозы лекарства не было. В 2015 г. FDA США и Европейский EMA одобрили меполизумаб в качестве поддерживающей терапии тяжело протекающей эозинофильной бронхиальной астмы у взрослых.

Реслизумаб (reslizumab) — гуманизированное моноклональное антитело к ИЛ-5. Castro и соавторы (2011) лечили реслизумабом 53 взрослых больных с тяжело протекающей эозинофильной бронхиальной астмой. Было отмечено улучшение клинического состояния, уменьшение содержания эозинофилов в крови и мокроте и увеличение ОФВ1. Лечение оказалось наиболее эффективным у больных с полипозом полости носа.

Бенрализумаб (benralizumab) — гуманизированное моноклональное антитело к рецептору ИЛ-5. Castro и соавторы (2014) лечили бенрализумабом 385 больных эозинофильной неконтролируемой астмой. Разовая доза бенрализумаба снижала число эозинофилов в крови и уменьшала число обострений.

Лебрикизумаб (lebrikizumab) — гуманизированное моноклональное антитело, блокирующее ИЛ-13, который индуцирует секрецию периостина эпителиальными клетками бронхов, стимулирует синтез IgE, фиброз бронхов и гиперчувствительность дыхательных путей. Corren и соавторы (2011) лечили лебрикизумабом 219 больных бронхиальной астмой. Была отмечена несущественная тенденция к уменьшению тяжести обострений по сравнению с группой плацебо. Эффективность лечения была выше у больных с высоким уровнем периостина в сыворотке крови. Noonan и соавторы (2013) лечили лебрикизумабом 210 больных астмой. Анализ эффективности лечения не выявил существенных изменений клинического течения и ОФВ1 у лечившихся лебрикизумабом больных БА по сравнению с группой плацебо. Maselli и соавторы (2015) лечили лебрикизумабом больных БА. Было отмечено уменьшение частоты обострений у больных, лечившихся лебрикизумабом, на 60% по сравнению с группой плацебо. Снижение уровней FeNo (оксида азота) в процессе лечения было более выраженным у больных с высоким уровнем периостина в сыворотке крови (34 и 4% соответственно). У пациентов с высоким уровнем FeNo в процессе лечения отмечалось более значительное улучшение функции легких и меньшее число обострений бронхиальной астмы.

Дупилумаб (dupilumab) — гуманизированное моноклональное антитело к рецептору ИЛ-4, блокирующее эффекты ИЛ-4 и ИЛ-13. Эти цитокины имеют повышенную активность у больных бронхиальной астмой с эозинофилией и другими признаками повышенной активности Th2 системы иммунитета. Wenzel и соавторы (2013) лечили дупилумабом 104 больных астмой, у которых по сравнению с группой плацебо было отмечено меньшее число обострений, вызванных отменой лекарств (р≤0,001) и увеличение ОФВ1 (р≤0,001).

Даклизумаб (daclizumab) — гуманизированное моноклональное антитело к ИЛ-2, ингибирующее пролиферацию клеток и либерацию клетками цитокинов. Busse и соавторы (2008) лечили даклизумабом 115 взрослых больных с тяжелым течением астмы. Было констатировано лишь небольшое улучшение функции легких и контроля за течением болезни.

Анрукинзумаб (anrucizumab) — гуманизированное моноклональное антитело к ИЛ-13. DeBoever с соавторами (2014) лечили анрукинзумабом 237 больных с тяжело протекающей астмой, получавших максимальные дозы ИГКС. Было отмечено отсутствие положительной динамики независимо от содержания эозинофилов и уровней IgE.

Тралокинумаб (tralokinumab) — гуманизированное моноклональное антитело к ИЛ-13. May c соавторы (2012) лечили тралокинумабом 194 больных бронхиальной астмой с течением болезни средней тяжести и тяжелым. Было отмечено умеренное улучшение функции легких и уменьшение применения адреномиметиков.

Доступные для ознакомления публикации о лечении больных антицитокиновыми препаратами позволяют сделать следующие выводы.

  1. Эффективность лечения этими препаратами невысокая, и если достигнут клинический эффект, то он не превышает 50-60%.
  2. В отдельных исследованиях отмечен более высокий эффект при наличии эозинофилии крови, эозинофилов в мокроте, повышенного содержания оксида азота в выдыхаемом воздухе.
  3. Нет сведений о ятрогенном влиянии этих препаратов и об их противопоказанности.
  4. Перед началом лечения и в процессе его проведения не определялись уровни соответствующих цитокинов.
  1. Перед началом лечения и в процессе его проведения не определялись уровни соответствующих цитокинов.
  2. какие сочетания цитокинов с учетом их уровней имеются у разных групп обследованных;
  3. насколько статистически достоверны возможные связи между цитокинами, и если такие связи имеются, то какова их смысловая трактовка;
  4. каково участие цитокинов в процессах сенсибилизации;
  5. могут ли быть результаты исследования цитокинов использованы для клинической диагностики и назначения лекарственной терапии.
  1. Установить уровни цитокинов у разных групп исследованных (для больных — в фазу обострения болезни).
  2. Определить частоту (в %) сочетания разных цитокинов с учетом их уровня и числа.
  3. Рассмотреть возможные комбинации сочетания цитокинов с учетом их уровня.
  4. Проанализировать наличие и достоверность связей между цитокинами для всего массива данных и для каждой группы исследованных.
  5. Изучить участие цитокинов в сенсибилизации бактериальными и атопическими аллергенами с учетом наличия и отсутствия аллергических заболеваний.

В исследование включены 210 человек: 32 больных бронхиальной астмой легкого течения (БАЛТ) — 1-я группа, 39 больных бронхиальной астмой средней тяжести течения (БАСТ) — 2-я группа, 39 больных бронхиальной астмой средней тяжести течения в сочетании с хронической обструктивной болезнью легких (БАСТ+ХОБЛ) — 3-я группа, 38 больных хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) — 4-я группа, 17 больных внебольничной пневмонией (ВП) — 5-я группа, 25 больных гипертонической болезнью (ГБ) и ишемической болезнью сердца (ИБС) — 6-я группа, 20 здоровых — 7-я группа. Данные по возрасту и полу исследованных представлены в таблице 1.

Проводились общеклиническое, лабораторное и инструментальное исследования. Аллерген-специфические IgE и цитокины в сыворотке крови определялись методом твердофазного неконкурентного непрямого иммуноферментного анализа. Проведено определение аллерген-специфического IgE к аллергенам клеща, бытовой пыли, сборным аллергенам пыльцы луговых трав, деревьев, сорных трав и цветов, Strept. рneumon., Haemophil. influenzae, Neisseria рerflav.

Для суммарной оценки инфекционной сенсибилизации был выведен инфекционный потенциал (ИНФП), а для суммарной оценки атопической сенсибилизации — атопический потенциал (АТП) для каждого исследованного. Инфекционный потенциал: аллерген-специфический IgE к Strept. pneumon. + IgE к Haemoph. influenza + IgE к Neiss. perflavae (КЕ/л). Атопический потенциал: аллерген-специфический IgE к клещу + аллерген-специфический IgE к пыли + аллерген-специфический IgE к луговым травам + аллерген-специфический IgE к пыльце деревьев + аллерген-специфический IgE к сорным травам + аллерген-специфический IgE к цветам (классы).

Для оценки выраженности каждого показателя у всех обследованных определялся уровень, к которому относится данный показатель: низкому, среднему и высокому. Уровни рассчитывались при анализе гистограмм каждого показателя. Границы уровней исследованных показателей приводятся в таблице 2.

Для статистического анализа данных использовались программы Statistica 6.1 StatSoft, Inc. При интерпретации результатов критической величиной уровня значимости считали 0,05. В качестве описательных статистик для количественных признаков использовались среднее и среднеквадратическое отклонение (М±s). Также использовался t-критерий Стъюдента и корреляционный анализ по Пирсону.

1. Уровни цитокинов у всех групп исследованных представлены в таблице 3. Имеются разные уровни цитокинов у обследованных всех групп: диапазон встречаемости частоты низкого уровня от 4,3 до 61,5%, а диапазон встречаемости частоты высокого уровня от 11,8 до 75% исследованных. Разные уровни цитокинов имеются у исследованных всех групп, включая больных ИБС, ГБ и здоровых.

2. Частота встречаемости (в %) сочетания нескольких цитокинов одного уровня у каждой группы исследованных представлена на рисунке 1. Частота «0» означает, что у данной группы исследованных отсутствуют цитокины данного уровня. У исследованных всех групп частоты сочетания нескольких цитокинов одного уровня существенно не отличаются. В таблице 4 представлена частота встречаемости сочетания нескольких цитокинов высокого уровня у одного исследованного. У 3,1-39,1% исследованных имелись одновременно высокие уровни нескольких цитокинов независимо от группы исследованных, в том числе и у больных ГБ, ИБС и здоровых.

3. Частота встречаемости числа цитокинов высокого уровня представлена в таблице 4. У 19,4-51,6% обследованных всех групп отсутствовали цитокины высокого уровня, у 16,1-27,8% имелся один цитокин высокого уровня. Сочетания разного числа цитокинов высокого уровня отмечены у обследованных всех групп.

4. Для рассмотрения имеющихся у обследованных комбинаций двух цитокинов разных уровней была использована матрица (табл. 5), включающая 9 клеток, в которых фиксируется процентное содержание девяти комбинаций двух цитокинов у данной группы обследованных.

Например, приведенная на рисунке 2 матрица приготовлена для выявления у какой-либо группы обследованных девяти имеющихся сочетаний уровней ИЛ-4 и ИЛ-10. В первой ячейке приведен процент обследованных данной группы с низкими уровнями ИЛ-4 и ИЛ-10, а в девятой ячейке процент обследованных данной группы с высокими уровнями ИЛ-4 и ИЛ-10. В остальных 7 ячейках будут приведены проценты обследованных с соответствующими уровнями ИЛ-4 и ИЛ-10. На рисунке 2 приведена графическая демонстрация сочетаний ИЛ-4 и ИЛ-10 у обследованных разных групп.

Таким образом, была получена частота встречаемости каждого из 9 вариантов сочетания уровней двух сопоставляемых цитокинов для каждой группы обследованных. Для того чтобы установить, отличается ли полученный по девятиклеточной матрице диапазон частот уровней двух сопоставляемых цитокинов у разных групп обследованных, и не имея возможности привести в статье весь полученный при этом фактический материал, мы приводим диапазон частот (минимальная и максимальная частота в %), сопоставляемых цитокинов для каждой группы обследованных (табл. 6). Полученные при этом данные свидетельствуют о том, что диапазон частот величин исследованных цитокинов существенно не отличается у групп обследованных, в том числе у больных и здоровых.

5. Для физиологической и клинической трактовки многообразных связей между исследованными цитокинами нужно узнать, имеется ли между ними статистически достоверная связь. Были исследованы статистически связи между парами цитокинов по всему массиву данных и для каждой группы обследованных. Результаты исследования связей по всему массиву данных представлены в таблице 7.

Взаимодействие ИЛ-4 с ИЛ-10, ИЛ-17, ГИН; ИЛ-6 с ФНО; ИЛ-10 с ИЛ-17 и ГИН; ИЛ-17 c ГИН и ФНО имеет выраженную статистически достоверную связь. Какие функции этих цитокинов формируют эти достоверные связи, нам неизвестно, но, несомненно, эти связи имеют отношение к функционированию цитокинов как в норме, так и в условиях патологии. Результаты исследования связей между цитокинами у различных групп обследованных представлены в таблице 8. У 25% пар сопоставлявшихся цитокинов взаимодействие между ними оказалось статистически значимым.

6. Для оценки участия цитокинов в сенсибилизации бактериальными и атопическими аллергенами было проведено статистическое сопоставление показателей, характеризующих ИНФП и АТП сенсибилизацию с разным уровнем каждого из исследованных цитокинов у лиц без аллергических заболеваний (ХОБЛ + ВП + ГБ и ИБС + здоровые) с больными, у которых имеются аллергические заболевания (БАЛТ + БАСТ + БАСТ в сочетании с ХОБЛ) (табл. 9, рис. 3, 4).

источник

Согласно современным представлениям морфологической основой бронхиальной астмы является хроническое воспаление бронхиальной стенки с повышением количества активированных эозинофилов, тучных клеток, Т-лимфоцитов в слизистой оболочке бронхов, утолщением базальной мембраны и последующим развитием субэпителиального фиброза. Вследствие этих воспалительных изменений развивается гиперреактивность бронхов и бронхообструктивный синдром.

Развитие аллергической (атопической, иммунологической) бронхиальной астмы обусловлено аллергической реакцией I типа (немедленной аллергической реакцией) по Gell и Coombs, в которой принимают участие IgE и IgG,. Этому процессу способствует дефицит Т-супрессорной функции лимфоцитов.

В патогенезе аллергической бронхиальной астмы выделяют 4 фазы: иммунологическую, патохимическую, патофизиологическую и условнорефлекгорную.

В иммунологической фазе под влиянием аллергена В-лимфоциты секретируют специфические антитела, относящиеся преимущественно к классу IgE (реагиновые антитела). Происходит это следующим образом.

Поступивший в дыхательные пути аллерген захватывается макрофагом, перерабатывается (расщепляется на фрагменты), связывается с гликопротеинами II класса главного комплекса гистосовместимости (HLA) и транспортируется к клеточной поверхности макрофага. Описанные события получили название процессинга. Далее комплекс «антиген+молекулы HLA класса II» представляется (презентируется) Т-лимфоцитам-хелперам (аллергоспецифичным). После этого активируется субпопуляция Т-хелперов (Тh2), которая продуцирует ряд цитокинов, участвующих в осуществлении аллергической реакции I типа:

  • интерлейкины 4, 5, 6 стимулируют пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов, переключают синтез иммуноглобулинов в В-лимфоцитах на IgE и IgG4;
  • интерлейкин-5 и ГМ-СФ (гранулоцитарный макрофагальный стимулирующий фактор) — активирует эозинофилы.

Активация субпопуляции Th2 и выделение указанных цитокинов приводит к активации и синтезу В-лимфоцитами IgE и IgG4, активации и дифференциации тучных клеток и эозинофилов.

Читайте также:  К чему снится приступ астмы

Образовавшиеся IgE и IgG4 фиксируются на поверхности клеток-мишеней аллергии I (тучных клетках и базофилах) и II порядка (эозинофилах, нейтрофилах, макрофагах, тромбоцитах) с помощью клеточных Fc-рецепторов. Основное количество тучных клеток и базофилов находится в подслизистом слое. При стимуляции аллергеном количество их возрастает в 10 раз.

Наряду с активацией Тh2 тормозится функция субпопуляции Т-лимфоцитов-хелперов — Тh. Как известно, основная функция Тh — развитие замедленной гиперчувствительности (IV типа аллергической реакции по Gell и Coombs). Thl-лимфоциты секретируют гамма-интерферон, который тормозит синтез реагинов (IgE) В-лимфоцитами.

Иммунохимическая (патохимическая) стадия характеризуется тем, что при повторном поступлении аллергена в организм больного происходит его взаимодействие с антителами-реагинами (в первую очередь IgE) на поверхности клеток-мишеней аллергии. При этом происходит дегрануляция тучных клеток и базофилов, активация эозинофилов с вьщелением большого количества медиаторов аллергии и воспаления, которые вызывают развитие патофизиологической стадии патогенеза.

Патофизиологическая стадия бронхиальной астмы характеризуется развитием бронхоспазма, отека слизистой оболочки и инфильтрации стенки бронха клеточными элементами, воспаления, гиперсекрецией слизи. Все эти проявления патофизиологической стадии обусловлены воздействием медиаторов аллергии и воспаления, которые выделяются тучными клетками, базофилами, эозинофилами, тромбоцитами, нейтрофилами, лимфоцитами.

В течении патофизиологической стадии выделяют две фазы — раннюю и позднюю.

Ранняя фаза или ранняя астматическая реакция характеризуется развитием бронхоспазма, выраженной экспираторной одышкой. Начинается эта фаза через 1-2 минуты, достигает максимума через 15-20 минут и продолжается около 2 ч. Основными клетками, участвующими в развитии ранней астматической реакции, являются тучные клетки и базофилы. В процессе дегрануляции этих клеток выделяется большое количество биологически активных веществ — медиаторов аллергии и воспаления.

Из тучных клеток выделяются гистамин, лейкотриены (ЛТС4, ЛТД4, ЛТЕ4), простагландин Д различные протеолитические ферменты. Кроме этих медиаторов, из тучных клеток выделяются также интерлейкины 3, 4, 5, 6, 7, 8, нейтрофильный и эозинофильный хемотаксический факторы, тромбоцитоакгивирующий фактор, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор и фактор некроза опухолей.

Дегрануляция базофилов сопровождается вьщелением гистамина, лейкотриена ЛТД4 эозинофильного и нейтрофильного хемотаксического факторов, тромбоцитактивирующего фактора, лейкотриена В, (вызывает хемотаксис нейтрофилов), гепарина, калликреина (расщепляет кининоген с образованием брадикинина).

Ведущим механизмом ранней астматической реакции является бронхоспазм, который обусловлен влиянием медиаторов гистамина, медленно реагирующей субстанции анафилаксии, состоящей из лейкотриенов С4, Д4, E4 простагландина Д„ брадикинина, тромбоцитактивирующего фактора.

Поздняя астматическая реакция развивается приблизительно через 4-6 ч, максимум ее проявлений наступает через 6-8 ч, длительность реакции 8-12 ч. Основными патофизиологическими проявлениями поздней астматической реакции являются воспаление, отек слизистой оболочки бронхов, гиперсекреция слизи. В развитии поздней астматической реакции принимают участие тучные клетки, эозинофилы, нейтрофилы, макрофаги, тромбоциты, Т-лимфоциты, которые скапливаются в бронхиальном дереве под влиянием секретируемых тучными клетками медиаторов и цитокинов. Медиаторы, выделяемые этими клетками, способствуют развитию воспалительных изменений бронха, хронизации воспалительного процесса и формированию при последующих обострениях необратимых морфологических изменений.

Ключевой клеткой в развитии поздней астматической реакции является эозинофил. Он продуцирует большое количество биологически активных веществ:

  • основной белок — активирует тучные клетки, повреждает эпителий бронхов;
  • катионный белок — активирует тучные клетки, повреждает эпителий бронхов;
  • эозинофильный белок X — обладает нейротоксичным эффектом, угнетает культуру лимфоцитов;
  • фактор, активирующий тромбоциты — вызывает спазм бронхов и сосудов, отек слизистой оболочки бронхов, гиперсекрецию слизи, повышает агрегацию тромбоцитов и индуцирует выделение ими серотонина, активирует нейтрофилы и тучные клетки, способствует нарушению микроциркуляции;
  • лейкотриен С4 — вызывает спазм бронхов и сосудов, повышает сосудистую проницаемость;
  • простагландин Д2 и F2a — вызывают бронхоспазм, повышение сосудистой проницаемости и агрегации тромбоцитов;
  • простагландин Е2 — обусловливает вазодилатацию, гиперсекрецию слизи, угнетает клетки воспаления;
  • тромбоксан А2 — вызывает спазм бронхов и сосудов, повышает агрегацию тромбоцитов;
  • хемотаксический фактор — вызывает хемотаксис эозинофилов;
  • цитокины — гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (активирует воспалительные клетки, способствует дифференцировке гранулоцитов); интерлейкин-3 (активирует воспалительные клетки и дифференцировку гранулоцитов); интерлейкин-8 (активирует хемотаксис и дегрануляцию фанулоцитов);
  • протеолитические ферменты (арилсульфатаза, бета-глюкуронидаза — вызывают гидролиз гликозаминогликанов и глюкуроновой кислоты, коллагеназа — вызывает гидролиз коллагена);
  • пероксидаза — активирует тучные клетки.

Биологически активные вещества, выделяемые эозинофилами, способствуют развитию спазма бронхов, выраженного воспалительного процесса в них, повреждению бронхиального эпителия, нарушению микроциркуляции, гиперсекреции слизи, развитию гиперреактивности бронхов.

Большую роль в развитии ранней и поздней астматической реакции играют альвеолярные и бронхиальные макрофаги. В результате контакта аллергенов и Fc-рецепторов макрофагов они активируются, что приводит к продукции медиаторов — фактора, активирующего тромбоциты, лейкотриенов В4 (в небольших количествах С4 и Д4), 5-НЕТЕ (5-гидроксиэйкозотетраеновой кислоты — продукта липоксигеназного окисления арахидоновой кислоты), лизосомальных ферментов, нейтральных протеаз, бетаглюкуронидазы, PgD 2.

В последние годы установлено, что в механизме привлечения эозинофилов и других клеток воспаления в бронхи играет огромную роль адгезия клеток к эндотелию. Процесс адгезии связан с появлением на клетках эндотелия молекул адгезии (Е-селектина и внутриклеточного ICAM-1), а на эозинофилах и других клетках воспаления — соответствущих рецепторов для адгезивных молекул. Экспрессия молекул адгезии на эндотелии усиливается действием цитокинов — фактора некроза опухоли (TFN-альфа) и интерлейкина-4, которые продуцируются тучными клетками.

Сейчас известно, что и сам эпителий бронхов играет большую роль в развитии воспаления в бронхе и бронхоспазма. Бронхиальный эпителий выделяет прововоспалительные цитокины, которые способствуют поступлению в бронх клеток воспаления и активируют Т-лимфоциты и моноциты, участвующие в развитии иммунного воспаления. Кроме того, бронхиальный эпителий (как и эндотелий), продуцирует эндотелии, обладающий бронхо- и сосудосуживающим эффектом. Наряду с этим бронхиальный эпителий вырабатывает азота оксид (NO), который обладает бронхорасширяющим эффектом и функционально уравновешивает действие многочисленных бронхосуживающих факторов. Вероятно, поэтому количество NO значительно возрастает в воздухе, выдыхаемом больным бронхиальной астмой, что служит биологическим маркером этого заболевания.

В развитии аллергической бронхиальной астмы ведущую роль играет гиперпродукция класса антител IgE (IgE-зависимая бронхиальная астма). Однако по данным В. И. Пыцкого и А. А. Горячкиной (1987), у 35% больных бронхиальной астмой имеется повышение продукции не только IgE, но и IgG. (IgE-IgG4-зависимая бронхиальная астма). Она характеризуется началом заболевания в более позднем возрасте (старше 40 лет), пролонгированными приступами, меньшей эффективностью проводимых лечебных мероприятий.

Реже в патогенезе аллергической бронхиальной астмы играет ведущую роль аллергическая реакция Штипа (иммунокомплексный тип). При этом образуются антитела, принадлежащие преимущественно к иммуноглобулинам класса G и М. Далее формируется комплекс антиген-антитело, патофизиологическое влияние которого реализуется через активацию комплемента, освобождение лизосомальных прагеолитических ферментов и медиаторов из макрофагов, нейтрофилов, тромбоцитов, активацию кининовой и свертывающей систем. Следствием этих процессов является бронхоспазм и развитие отека и воспаления бронха.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]

источник

Концентрации цитокинов при бронхиальной астме у пациентов в зависимости от степени контроля заболевания

Цель исследования: определить содержание медиаторов воспаления (ИЛ­2, ИЛ­4, ИЛ­10, ФНО­α) при атопической бронхиальной астме (АБА) у детей с позиции контроля над течением болезни.

Дизайн: открытое проспективное нерандомизированное сравнительное клиническое исследование.

Материалы и методы: в исследование входили 110 детей с верифицированным диагнозом среднетяжелой АБА: контролируемого течения (КАБА, n = 59) и неконтролируемого течения (НАБА, n = 51). Группу контроля составляли практически здоровые дети без признаков атопии в личном и семейном анамнезе (n = 33). Концентрации цитокинов (ИЛ­2, ИЛ­4, ИЛ­10, ФНОα) в сыворотке крови определяли путем твердофазного иммуноферментного анализа.

Результаты: АБА — хроническое воспалительное заболевание. Даже при отсутствии клинических проявлений воспалительный процесс носит персистирующий характер, что отразилось в статистически значимом повышении концентраций ИЛ­2, ИЛ­4, ИЛ­10, ФНО­α при АБА независимо от уровня контроля в сравнении с группой детей без признаков атопии. Изучение содержания цитокинов в группах КАБА и НАБА показало, что повышенные концентрации ИЛ­4, ИЛ­10, ФНО­α статистически значимо чаще встречаются при неконтролируемом течении АБА.

Заключение: показана практическая значимость определения концентраций ИЛ­4, ИЛ­10, ФНО­α в сыворотке крови в качестве дополнительного теста, отражающего персистенцию воспаления при неконтролируемом течении АБА у детей.

Ильенкова Наталья Анатольевна — д. м. н., профессор, заведующая кафедрой детских болезней с курсом последипломного образования, заведующая педиатрическим отделением Университетской клиники ФГБОУ ВО «КрасГМУ им. проф. В. Ф. Войно­Ясенецкого» Минздрава России. 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1. E­mail: ilenkova1@mail.ru

Коноплева Ольга Сергеевна — к. м. н., ассистент кафедры детских болезней с курсом последипломного образования ФГБОУ ВО «КрасГМУ им. проф. В. Ф. Войно­Ясенецкого» Минздрава России. 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1. E­mail: olya_tyutina@mail.ru

Бронхиальная астма (БА) — одно из самых распространенных хронических воспалительных заболеваний органов дыхания в детском возрасте, приводящее к ранней инвалидизации [1–3] . Несмотря на успехи, достигнутые в изучении патогенеза БА, многие этапы формирования и модификации течения этого заболевания в настоящее время не совсем ясны. Вероятно, отсутствие адекватного контроля БА обусловлено особенностями эндогенной регуляции, осуществляемой цитокинами — модификаторами как неспецифических воспалительных процессов, так и антигенспецифического иммунного ответа [4–7] . Отсутствие адекватного лечения БА в детском возрасте с годами приводит к прогрессированию заболевания. У взрослого человека уже отмечаются учащенные приступы удушья, переходящие в астматический статус, появляются признаки дыхательной недостаточности, наблюдаются осложнения со стороны других систем организма.

Общепринятой считается теория, согласно которой аллергические заболевания обусловлены нарушением регуляции в иммунной системе, связанной с активацией аллергенспецифичных клонов Т­лимфоцитов­хелперов, называемых Т­хелперами 2­го типа (Th2). Функциональная активность Th2 связана с секретируемыми ими цитокинами, в основном с ИЛ­4, ИЛ­5, ИЛ­10, ИЛ­13 [8–10] . Цитокины Тh2­лимфоцитов поддерживают биосинтез иммуноглобулина Е и некоторых других иммуноглобулинов (гуморальный иммунный ответ), а также участвуют в развитии аллергического воспаления, активируя тучные клетки и эозинофилы [11, 12] .

Безусловно, существует необходимость в дальнейшем изучении особенностей цитокинового статуса, направленном на выявление маркеров персистирующего воспаления дыхательных путей при атопической бронхиальной астме (АБА), для достижения контроля над заболеванием.

Цель исследования: определить содержание медиаторов воспаления (ИЛ­2, ИЛ­4, ИЛ­10, ФНО­α) при АБА у детей с позиции контроля над течением болезни.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Работа проведена на базе детского аллергологического отделения Красноярской краевой клинической больницы. В соответствии с поставленной целью выделены группы исследования: первая — больные среднетяжелой АБА с контролируемым течением заболевания (КАБА, n = 59, средний возраст — 12,5 ± 1,60 года), вторая — больные среднетяжелой АБА с неконтролируемым течением заболевания (НАБА, n = 51, средний возраст — 13,1 ± 2,77 года). Контрольную группу составили практически здоровые дети без признаков атопии в личном и семейном анамнезе (n = 33, средний возраст — 13,6 ± 2,54 года).

Диагноз, степень тяжести, уровень контроля над течением заболевания устанавливали в соответствии с рекомендациями, изложенными в докладе рабочей группы Global Initiative for Asthma (GINA) 2015 г. Все дети, больные АБА, на протяжении трех последних месяцев получали монолечение или комбинированную базисную терапию в высоких/среднетерапевтических дозах.

Концентрации цитокинов (ИЛ­2, ИЛ­4, ИЛ­10, ФНО­α) в сыворотке крови определяли путем твердофазного ИФА с помощью тест­систем ЗАО «Вектор­Бест» (г. Новосибирск).
Уровни цитокинов анализировали с позиций перцентильных величин для каждого цитокина. Значения концентраций были разделены на ранги: «низкие» (ниже 10­го перцентиля), «ниже среднего» (10–25­й перцентили), «средние» (25–75­й перцентили), «выше среднего» (75–90­й перцентили) и «высокие» (выше 90­го перцентиля).
Для оценки диагностической значимости уровней цитокинов в сыворотке крови определяли диагностическую чувствительность (ДЧ) — долю лиц с положительным результатом анализа среди больных с изучаемым симптомокомплексом; диагностическую специфичность (ДС) — долю лиц с отрицательным результатом теста в контрольной группе; диагностическую эффективность (ДЭ) — среднее между ДЧ и ДС; прогностическую ценность положительных результатов (ПЦПР) и прогностическую ценность отрицательных результатов (ПЦОР).

Статистическую обработку полученных данных проводили на персональном компьютере AMD Athlon. По результатам исследования в пакете электронных таблиц MS Excel 2003 была сформирована база данных, на основе которой с помощью статистических пакетов прикладных программ Windows XP Professional версии 2002 (service pack 2) и Statistica 8.0 выполняли статистический анализ. Для описания количественных данных, не подчиняющихся нормальному закону распределения, применяли непараметрический U­критерий Манна — Уитни. Данные в таблицах и тексте представлены в виде медианы и 25­го и 75­го квартилей (Me [C25; C75]). При проверке статистических гипотез о существовании различий между показателями разных групп критический уровень значимости (p) принимали равным 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ показал увеличение концентраций цитокинов (ИЛ­2, ИЛ­4, ИЛ­10, ФНО­α) при АБА по сравнению с контрольной группой независимо от уровня контроля над течением заболевания (табл. 1). С целью определения предикторов неконтролируемого течения болезни был проведен сравнительный анализ концентраций цитокинов в сыворотке крови при наличии и отсутствии контроля над течением АБА (см. табл. 1).

Таблица 1
Концентрации цитокинов в сыворотке крови у детей, больных атопической бронхиальной астмой, при наличии и отсутствии контроля над течением заболевания, пг/мл (Ме [С25; С75])

Примечание. Здесь и в последующих таблицах и диаграммах КАБА и НАБА — контролируемая и неконтролируемая атопическая бронхиальная астма соответственно.

Уровни воспалительных цитокинов в целевых и контрольной группах оценивались по медиане и интерквартильному размаху. В связи с высокой вариабельностью значений медиан в целевых группах статистически значимых различий выявить не удалось, поэтому был проведен анализ уровней цитокинов в сыворотке крови с позиций перцентильных величин для каждого цитокина (табл. 2).

Таблица 2
Концентрации цитокинов для каждого перцентиля при атопической бронхиальной астме контролируемого и неконтролируемого течения, пг/мл

источник