Особенности клеточного состава индуцированной мокроты и цитокинового профиля при синтропии бронхиальной астмы и ожирения у лиц молодого возраста

Полный текст

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ожирение приблизилось к рубежам пандемии: за последние годы распространенность ожирения увеличилась в три раза [1]. Более 1,5 млрд взрослого населения планеты имеют избыточный вес - индекс массы тела (ИМТ)>25 кг/м2, и более 500 млн - страдают ожирением (ИМТ>30 кг/м2) [2]. Недавние эпидемиологические исследования подтвердили наличие ассоциации избыточного веса и ожирения с бронхиальной астмой (БА) [3]. В настоящее время неоспоримо доказано, что при ожирении повышается риск развития БА и ухудшается контроль над ней, при этом формируется трудноконтролируемый фенотип с проявлениями дозозависимости или резистентности к ингаляционным глюкокортикостероидам (иГКС) [4]. Взрослые и дети, страдающие БА на фоне ожирения, чаще госпитализируются и дольше пребывают в стационаре, имеют больше дней нетрудоспособности и нуждаются в большем объеме лекарственной терапии, чем пациенты с БА и нормальной массой тела [5, 6]. Несмотря на имеющиеся данные, точные механизмы взаимовлияния БА и ожирения остаются неясными. Жировая ткань в настоящее время рассматривается не как пассивный склад энергии, а как важный эндокринный орган с рядом эффектов, в том числе на иммунную систему и цитокиновый профиль. Эозинофильное воспаление дыхательных путей уже давно считается одним из самых характерных признаков БА [7]. Однако множество исследований, опубликованных с середины 1990-х годов, демонстрировали опровержение данной «аксиомы» [8-10]. На сегодняшний день не вызывает сомнения утверждение о том, что эозинофил является ключевой эффекторной клеткой, участвующей в патогенезе БА. Большинство исследователей считают, что эозинофильные гранулы являются источником большого количества провоспалительных и токсических веществ, главные из них - катионные белки (большой основной протеин, эозинофильный катионный белок, эозинофильный нейротоксин, эозинофильная пероксидаза), которые вызывают деструкцию и десквамацию эпителия слизистой оболочки бронхов, повышают проницаемость сосудов, а также вызывают дегрануляцию тучных клеток. Эозинофилы играют важную роль в выработке «фибриногенных» ростковых факторов, которые стимулируют функциональную активность фибробластов, вырабатывающих коллагены I, III, IV, VIII типов [11, 12]. Коллагены откладываются в базальной мембране, вызывая ее утолщение. Вместе с тем имеется ряд исследований, установивших, что не более 50% больных БА имеют эозинофильное воспаление дыхательных путей [13]; в то же время часто обострения БА происходят в отсутствие эозинофилов в дыхательных путях [14]; кроме того, специфическая антиэозинофильная терапия, например анти-ИЛ-5 и ИЛ-12, оказалась слабоэффективной в естественных условиях [15, 16]. Таким образом, на сегодняшний день вопрос о существовании нейтрофильного типа воспаления БА уже не вызывает сомнения. Нейтрофилы, являясь главными клетками воспаления, способны произвести значительное повреждение дыхательных путей и вызвать в дальнейшем их гиперреактивность, благодаря способности вырабатывать мощные липидные медиаторы, такие как простагландины, тромбоксаны, лейкотриен В4 (LTB4), фактор активации тромбоцитов, активные формы кислорода (АФК), цитокины, например интерлейкины (ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-8), ген фактора некроза опухоли-α (ФНО-α), которые, по крайней мере, теоретически вовлекаются в развитие БА [17]. Нейтрофильный тип воспаления инициирует оксидативный стресс, который способен приводить к дисфункции, цитолизу и апоптозу эпителиальных клеток. Цель работы: оценить изменения клеточного состава индуцированной мокроты (ИМ) у больных БА молодого возраста во взаимосвязи с ИМТ и уровнем цитокинов в плазме крови. Материалы и методы Согласно поставленной цели обследовано 204 человека: 164 больных БА, которые разделены на 2 группы с учетом ИМТ, группу контроля составили 40 практически здоровых добровольцев. В 1-ю группу включены больные БА с ИМТ от 18 до 25 кг/м2, во 2-ю группу вошли больные БА с ИМТ от 30 до 40 кг/м2. Критерии включения: персистирующая БА легкого, среднетяжелого и тяжелого течения; возраст более 18 и менее 44 лет с ранее установленным диагнозом БА; подтвержденная данными спирографии бронхиальная обструкция, носящая обратимый характер [прирост объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) ≥12% и >200 мл от исходного уровня после пробы с 400 мкг сальбутамола]; возможность правильного использования базисных препаратов; адекватная оценка своего состояния (по мнению исследователя). Критерии исключения: обострение БА, возраст старше 44 лет; наличие цереброваскулярных заболеваний (острые нарушения мозгового кровообращения, транзиторные ишемические атаки); заболевания сердца; злокачественные новообразования; тяжелая почечная и печеночная недостаточность; беременные и кормящие грудью женщины; сахарный диабет; хроническая обструктивная болезнь легких. Больные, независимо от тяжести течения заболевания, при включении в исследование получали базисную терапию и находились вне обострения заболевания в течение последних 2 мес (табл. 1). Группу контроля составили 40 человек [20(50%) женщин и 20(50%) мужчин], медиана возраста 23 [22; 25] года. Всем пациентам проводилась оценка наличия избыточного веса и определение степени ожирения в соответствии с рекомендациями ВОЗ на основании определения нескольких показателей: ИМТ, или индекс Кетле, и характер распределения жировой ткани, т.е. отношение окружности талии (ОТ) к объему бедер (ОБ) (ОТ/ОБ). У всех пациентов с ИМТ>30 кг/м2 отмечали абдоминально-висцеральное ожирение (отношение ОТ/ОБ >0,85 у женщин и >1,0 у мужчин по Stern и соавт., 1995) [18]. Абдоминальное ожирение вызывает нарушение функции респираторной системы, что связано с избыточным объемом мягких тканей, жировой инфильтрацией грудной клетки, увеличением легочного объема крови [19]. Данные, полученные S.A. Shore (2013) [20], указывают, что не само избыточное накопление жира является фактором риска БА, а именно расположение его в абдоминальной области. Так, абдоминальное ожирение при ОТ у женщин > 88 см и у мужчин > 102 см связано с большим риском развития БА, чем общее ожирение - ИМТ ≥ 30 кг/м2. Степень контроля оценивали по критериям GINA и с помощью стандартизированного опросника ACQ -5. Сбор ИМ и подсчет клеточного состава выполняли по общепринятой методике [21, 22]. Определение содержания интерлейкинов ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12, ИЛ-15, ИЛ-17, ФНО-α, интерферона-γ (ИНФ-γ) в плазме периферической крови производили методом твердофазного иммуноферментного анализа eBioscience (USA). Статистическую обработку результатов проводили с помощью прикладных программ IBM SPSS Statistics 19. (9IT8Z9GMPC93CBSGEAQNXZWMSCUF4VOAZYATE6L8ZKMNAMRUMAJWY5F8DM2HBSBXIHHB6I5UBFY6MY2THMJFYUTP2UEM8792M57# «1200» version «190», expires Midnight of Feb 29, 2012, exclusive). Количественные значения представлены в виде медианы (Ме) и интерквартильного интервала (Q1 и Q3), где Q1 - 25-й процентиль, Q3 - 75-й процентиль. Качественные переменные описаны абсолютными и относительными частотами (процентами). При сравнительном анализе групп по количественным признакам использовали непараметрический U-критерий Манна-Уитни (не зафиксировано нормальное распределение выборок, определяемое по методу Колмогорова-Смирнова и критерию Шапиро-Уилка). Для оценки связи признаков применяли корреляционный анализ с расчетом корреляции по методу Спирмена. Различия считались статистически достоверными при p<0,05. Результаты и обсуждение При синтропии БА и алиментарного ожирения даже в молодом возрасте и при меньшей длительности заболевания чаще встречаются больные со среднетяжелым и тяжелым течением заболевания - 89% против 60% в 1-й группе (р<0,005; см. рисунок). В то же время в группе больных с ожирением выраженность бронхообструктивного синдрома более значима, что подтверждается более частыми дневными симптомами астмы (р=0,049) и более высокой потребностью в короткодействующих β-агонистах (КДБА; р=0,003). При сравнении показателей периферической крови мы отметили, что в обеих группах имелась тенденция к лейкоцитозу (табл. 2). Вместе с тем у больных 2-й группы регистрировалось более высокое содержание нейтрофилов в периферической крови по сравнению с пациентами, имеющими нормальный ИМТ, и контролем. Так, нейтрофилез в клиническом анализе крови выявлен у 65% больных 2-й группы (табл. 2). На сегодняшний день ряд авторов выделяют 4 основных типа воспаления при БА: эозинофильное (эозинофилы>3% в ИМ), нейтрофильное (нейтрофилы>61%), смешанное гранулоцитарное (эозинофилы>3% + нейтрофилы>61%) и малогранулоцитарное (эозинофилы и нейтрофилы в пределах нормы) [23, 24]. По результатам исследования клеточного состава ИМ в целом по группе установлено ряд особенностей. Полученные результаты свидетельствуют о преобладании эозинофильного типа воспаления в группе больных с ИМТ менее 25 кг/м2, тогда как у пациентов с ожирением определялось малогранулоцитарное воспаление (табл. 3). Однако при анализе клеточного состава ИМ в зависимости от степени тяжести заболевания отмечено, что ни одну из исследуемых групп нельзя причислить к какому-то одному известному биофенотипу БА. Мы отметили, что у больных БА с ИМТ менее 25 кг/м2 при легком течении заболевания 1/4 пациентов (23%) имели малогранулоцитарное воспаление, а большинство пациентов (77%) относились к эозинофильному биофенотипу. Среднетяжелое течение БА в этой группе характеризовалось практически равным разделением на эозинофильный (55%) и малогранулоцитарный (45%) биотип. При тяжелом течении БА подавляющее большинство пациентов имели эозинофильный тип воспаления, и всего у 1 пациента отмечен малогранулоцитарный биологический фенотип. Согласно нашему исследованию, установлено, что нарастание эозинофилии ИМ происходит параллельно степени тяжести заболевания (табл. 4). При анализе клеточного состава ИМ у пациентов с повышенным ИМТ регистрировали преимущественно малогранулоцитарное воспаление (эозинофилы<3% + нейтрофилы<61%). При этом с тяжестью течения БА встречаемость данного биотипа снижалась. Так, в группе с легким течением малогранулоцитарное воспаление регистрировали у абсолютного числа больных (99%), в группе со среднетяжелым течением - у 67% пациентов, в группе с тяжелым течением заболевания - у 40% пациентов. Наиболее разноплановыми в плане фенотипа воспаления оказались пациенты с избыточной массой тела и БА средней степени тяжести: 67% пришлось на долю малогранулоцитарного типа воспаления, 17% - на эозинофильный тип, 3% - на смешанный гранулоцитарный тип. При синтропии ожирения и БА тяжелого течения большая доля пришлась на нейтрофильный тип воспаления - 60% и 40% составило малогранулоцитарный биотип (табл. 5). По данным литературы, при фенотипе воспаления в бронхиальном дереве, характеризующимся эозинофилией мокроты, таблетированные и ингаляционные формы ГКС дают лучший клинический эффект, чем при фенотипах, характеризующихся неэозинофильным или нейтрофильным воспалением [25, 26]. Известно, что нейтрофилы, секретирующие биологически активные вещества, в частности факторы воспаления, могут приводить к образованию АФК, гиперсекреции мокроты и повреждению дыхательных путей. Связь нейтрофильного воспаления с терапевтической резистентностью обусловливает прогрессирование бронхообструкции [27]. Мы провели анализ изменения уровней цитокинов в зависимости от ИМТ, степени тяжести БА и типа воспаления. В группе пациентов, имеющих нормальную массу тела, при легком течении заболевания, как при эозинофильном типе воспаления, так и при малогранулоцитарном, вне зависимости от степени тяжести регистрировали повышение ИЛ-15 по сравнению с контрольной группой. В группе больных с эозинофильным биотипом определялось статистически значимое повышение Th2-зависимого ИЛ-4 в сравнении с практически здоровыми. Кроме того, уровень ИЛ-4 нарастал параллельно степени тяжести заболевания (р<0,05). Среднетяжелое и тяжелое течение этого биофенотипа характеризовалось и значимым повышением Th1-зависимого ФНО-α в сравнении с контролем. При тяжелом течении БА, помимо нарастания ФНО-α, ИЛ-4, ИЛ-15, статистически значимо увеличивалась концентрация Th1-зависимого ИНФ-γ, при одновременном снижении противовоспалительного ИЛ-10 (табл. 6). Таким образом, параллельно утяжелению заболевания при эозинофильном воспалении отмечалось статистически значимое увеличение в периферической крови уровня ИЛ-4, ФНО-α, ИЛ-15, ИНФ-γ, при малогранулоцитарном воспалении - повышение концентрации ФНО-α, ИЛ-15. При исследовании баланса цитокинов в плазме крови в группе пациентов с повышенной массой тела и имеющих малогранулоцитарный тип воспаления по данным ИМ, в зависимости от степени тяжести заболевания, выявлено статистически значимое увеличение концентрации ИЛ-15, ИНФ-γ, ИЛ-17 и снижение ИЛ-10 в сравнении с контролем. Одновременно во всех группах параллельно степени тяжести БА отмечалось увеличение ИНФ-γ. Кроме того, при тяжелом течении заболевания регистрировали статистически большие уровни ФНО-α, ИЛ-15, ИЛ-8 и достоверно меньшую концентрацию ИЛ-10 в сравнении с легким и среднетяжелым течением БА. Анализ изменения концентрации цитокинов в крови при малогранулоцитарном биотипе показал более высокие значения ИЛ-2 и ИНФ-γ у пациентов с избыточной массой тела во всех исследуемых группах в зависимости от степени тяжести, а также ФНО-α при легком течении заболевания. Эозинофильный биотип у пациентов с ИМТ более 30 кг/м2 характеризовался высокими значениями ФНО-α, ИЛ-4, ИЛ-15, ИЛ-2 и ИНФ-γ по сравнению с изучаемыми показателями здоровых лиц. Интересные изменения отмечены при смешанном фенотипе воспаления: выявлено статистически значимое увеличение концентрации всех изучаемых цитокинов: провоспалительных цитокинов ИЛ-6, ИЛ-8, ФНО-α; Th1-зависимых ИЛ-2, ИЛ-15, ИНФ-γ и Th2-зависимых ИЛ-4, ИЛ-10, Th17 - ИЛ-17 (табл. 7). Более того, зарегистрированы самые высокие уровни ФНО-α, ИНФ-γ, ИЛ-10 среди всех выявленных биотипов (р<0,05). Нейтрофильный тип воспаления показал аналогичную трансформацию цитокинового профиля, за исключением ИЛ-10, который статистически значимо не отличим от контроля (р>0,05). При этом биотипе получены самые высокие концентрации ИЛ-15, ИЛ-2, ИЛ-8 и ИЛ-17 в сравнении с остальными типами воспаления и контролем (р<0,05). Выявлены статистически значимые различия между группами в уровне ИЛ-17 в периферической крови: наиболее высокое содержание ИЛ-17 регистрировали у больных БА с ожирением как в сравнении с показателями больных с нормальным ИМТ, так и с практически здоровыми. Кроме того, мы установили положительную корреляционную взаимосвязь между уровнем ИЛ-17 в периферической крови и ИМТ (r=0,46, p<0,001). Известно, что основная функция Th17-клеток заключается в привлечении и активации нейтрофилов через продукцию ИЛ-8, ИЛ-6 и подавлении нейтрофильного апоптоза, что существенно снижает эффекты стероидной терапии. При проведении корреляционного анализа, как в зависимости от ИМТ, так и по группе в целом, не установлено корреляционных взаимосвязей между уровнем эозинофилов в периферической крови и содержанием эозинофилов в ИМ, между уровнем нейтрофилов в периферической крови и содержанием нейтрофилов в ИМ. Вероятно, имеется необходимость внедрения в рутинную практику стационара методики получения ИМ при неэффективности подобранной базисной терапии для определения принадлежности к определенному биофенотипу с целью назначения адекватного противовоспалительного лечения. Результаты корреляционного анализа продемонстрировали взаимосвязь между клеточным составом ИМ и уровнем цитокинов в крови в определенных биофенотипах. Так, при эозинофильном фенотипе выявлена положительная взаимосвязь между содержанием эозинофилов ИМ и ИЛ-4 (r=0,41; p=0,045). В группах с малогранулоцитарным воспалением определяли положительные взаимосвязи между содержанием нейтрофилов в ИМ и концентрацией ИЛ-15 (r=0,81; р<0,001), ИЛ-2 (r=0,66; p<0,001), ИЛ-8 (r=0,68; р<0,001), ИЛ-17 (r=0,58; р=0,002), а также выявлена прямая взаимосвязь между уровнем нейтрофилов ИМ и ИНФ-γ (r=0,39; р=0,046). При нейтрофильном типе воспаления получены положительные корреляционные взаимосвязи между уровнем нейтрофилов ИМ и ИЛ-17 (r=0,71; р=0,031), ИЛ-6 (r=0,41; р=0,033). Роль нейтрофильного воспаления в формировании фенотипа БА с ожирением подтверждается установлением положительной корреляционной взаимосвязи между содержанием нейтрофилов в ИМ и итоговым баллом теста по оценке контроля симптомов астмы ACQ-5 (r=0,69, р<0,001), кроме того, регистрировалась отрицательная взаимосвязь между уровнем нейтрофилов в крови и результатом теста по контролю над астмой - АСТ (r=-0,47, р=0,004). При интерпретации результатов анализа ИМ имеются факторы, которые могут влиять на ее клеточный профиль. Так, известно, что прием иГКС, а также длительность базисной терапии могут способствовать повышению содержания нейтрофилов [28, 29] и снижению уровня эозинофилов в дыхательных путях [30]. В данной работе мы не получили значимых корреляционных взаимосвязей между уровнем нейтрофилов ИМ, дозой иГКС и давностью терапии. Заключение Оценка эндотипа перед началом базисной противовоспалительной терапии у больных с впервые диагностированной БА сможет помочь в подборе наиболее оптимального лечения каждому конкретному больному. Кроме того, стоит учитывать тот факт, что существует вероятность изменения воспалительных клеточных фенотипов с течением времени, а значит, имеется необходимость в повторном исследовании мокроты. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Об авторах

Ирина Анатольевна Соловьева

ФГБОУ ВО ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава РФ; Красноярское ГБУЗ «Красноярская краевая больница»

Email: solovieva.irina@inbox.ru
к.м.н., доцент каф. внутренних болезней №2 с курсом ПО, врач-аллерголог Краевого ГБУЗ «Краевая клиническая больница» Красноярск, Россия

Елена Альбертовна Собко

ФГБОУ ВО ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава РФ; Красноярское ГБУЗ «Красноярская краевая больница»

м.н., доцент каф. внутренних болезней №2 с курсом ПО; зав. отд-нием аллергологии Красноярск, Россия

Ирина Владимировна Демко

ФГБОУ ВО ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава РФ; Красноярское ГБУЗ «Красноярская краевая больница»

д.м.н., проф., зав. каф. внутренних болезней №2 с курсом ПО Красноярск, Россия

Ангелина Юрьевна Крапошина

ФГБОУ ВО ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава РФ

к.м.н., доцент каф. внутренних болезней №2 с курсом ПО Красноярск, Россия

Мария Михайловна Локтионова

ФГБОУ ВО ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава РФ

клин. ординатор каф. внутренних болезней №2 с курсом ПО Красноярск, Россия

Наталья Владимировна Гордеева

ФГБОУ ВО ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава РФ; Красноярское ГБУЗ «Красноярская краевая больница»

к.м.н., доцент каф. внутренних болезней №2 с курсом ПО; врач-пульмонолог Краевого ГБУЗ «Краевая клиническая больница» Красноярск, Россия

Список литературы

Дополнительные файлы