CC BY
45
is^^T/ребёнка
КёУчна пед1атр1я / Clinical Pediatrics
УДК 616.248:616.9-022.6]-053.2 ЧЕРНЫШЕВА O.E.
Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького, г. Красный Лиман
ПРОЦЕССЫ РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ У ДЕТЕЙ С БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ НА ФОНЕ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ИНФЕКЦИЙ
Резюме. В статье представлены сведения о процессахремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме у детей. Описаны изменения уровней матричных металлопротеиназ, тканевого ингибитора матричных протеиназ, трансформирующего фактора роста, аутоантител к коллагену III типа, эндотелина-1 у детей с бронхиальной астмой, не инфицированных и инфицированных внутриклеточными инфекциями, вызванными вирусом простого герпеса I—II типов, цитомегаловирусом, вирусом Эп-штейна — Барр, Chlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniae.
Ключевые слова:ремоделирование дыхательных путей, персистирующие инфекции, бронхиальная астма, дети.
Рост количества аллергических заболеваний, прежде всего бронхиальной астмы (БА), отмечаемый в последнее десятилетие, рассматривается как проблема мирового уровня. Проявления бронхиальной астмы у детей обусловлены хроническим воспалительным процессом в дыхательных путях, гиперреактивностью бронхов, отеком слизистой оболочки, сдвигами в продукции бронхиального секрета с появлением густой вязкой слизи в просвете, приводящими к нарушению бронхиальной проходимости с приступами затрудненного дыхания [5].
Многочисленные фундаментальные исследования механизмов патогенеза, разработка новых селективных лекарственных препаратов, создание специальных программ Всемирной организации здравоохранения приводят к улучшению течения заболевания, однако не всегда удается взять под контроль заболеваемость бронхиальной астмой у детей [1], что может быть обусловлено ремоделиро-ванием дыхательных путей.
Астма сопровождается не только бронхоспаз-мом, но и необратимыми структурными изменениями бронхов, которые называют ремоделированием дыхательных путей. В результате воспалительного процесса, развивающегося при бронхиальной астме под воздействием специфических и неспецифических факторов, в том числе и вирусных инфекций, происходят морфологические и функциональные изменения во всех структурах бронхов [2].
Несмотря на то что в последние годы достигнут определенный прогресс в выявлении основных закономерностей, определяющих ремоделирование дыхательных путей при бронхиальной астме, эта проблема остается нерешенной [7]. Отсутствуют исследования о влиянии персистирующих внутриклеточных инфекций на процессы ремоделирования дыхательных путей у детей, а также о возможностях коррекции данного патологического процесса с помощью лекарственных средств.
Одной из проблем диагностики процессов воспаления и ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме у детей является необходимость использования инвазивной волоконно-оптической бронхоскопии с биопсией. Однако рядом исследователей были проведены комплексный анализ и корреляция между признаками воспаления и ремоделирования, выявленными при бронхоскопии, компьютерной томографии, изу-чении биоптата, и уровнем маркеров воспаления и ремо-делирования в мокроте и сыворотке крови, а также
Адрес для переписки с автором: Чернышева Ольга Евгеньевна Е-шаП: [email protected]
©Чернышева О.Е., 2015 © «Здоровье ребенка», 2015 © Заславский А.Ю., 2015
подтверждена равнозначность данных исследований [4].
Целью работы явилось определение влияния персистирующих внутриклеточных инфекций, в частности цитомегаловирусной, инфекции, вызванной вирусом простого герпеса I—II типов, вирусом Эпштейна — Барр, Chlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniae, на процессы ремоделиро-вания дыхательных путей при бронхиальной астме.
Материалы и методы исследования
Проведено обследование 328 детей в возрасте от 1 до 15 лет с персистирующим течением бронхиальной астмы, находившихся на стационарном и/или амбулаторном лечении в городской детской клинической больнице № 2 и центральной городской клинической больнице № 3 г. Донецка на протяжении 2008-2014 годов.
У всех детей диагностика характера и формы пер-систирующих внутриклеточных инфекций включала два этапа. На первом этапе определялся уровень иммуноглобулинов классов М и G в сыворотке крови к вирусу простого герпеса I-II типов, цитомега-ловирусу, вирусу Эпштейна — Барр, Chlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniae методом им-муноферментного анализа с использованием коммерческих тест-систем фирмы «Вектор-Бест» (г. Новосибирск, Россия). В случае обнаружения специфических антител проводилось биологическое исследование на наличие ДНК возбудителя в соскобе слизи со слизистой оболочки ротоглотки и мокроте методом полимеразной цепной реакции. Для выявления фрагмента ДНК инфекционных агентов в биологических средах использовали набор реагентов «Цитопол», «Герпол», «Эбарпол», «Пневмопол-Хл-КТ», «Полимик 1» научно-производственной фирмы «Литех» (г. Москва, Россия).
Нами были изучены уровни различных медиаторов ремоделирования бронхов в сыворотке крови детей, больных бронхиальной астмой, инфицированных внутриклеточными возбудителями, при активном и латентном течении инфекционного процесса, а также неинфицированных пациентов. В частности, определялись уровни фермента металло-протеиназы-9 (ММР-9), специфического тканевого ингибитора ММР-9 — TIMP-1, трансформирующего фактора роста ß (TGF-ß), эндотелина-1, аутоан-тител к коллагену III типа с помощью стандартных тест-систем, рассчитывался индекс фиброзирова-ния Т1МР-1/ММР-9.
Для определения уровня аутоантител человека к коллагену третьего типа методом иммунофер-ментного анализа использовалась стандартная тест-система «ИМТЕК» (г. Москва). Количественная оценка уровней цитокина TGF-ß1, ММР-9 и ее ингибитора TIMP-1 выполнялась методом сэндвич-варианта твердофазного иммуноферментного анализа с применением стандартных коммерческих наборов реактивов Platinum ELISA фирмы eBioscience (США). Уровень эндотелина-1 определяли методом прямого иммуноферментного анализа с помощью тест-системы Biomedica Medizinprodukte GmbH& Co KG (г. Вена, Австрия). Исследования проводили в Центральной научно-исследовательской лаборатории Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького.
Результаты и их обсуждение
По результатам исследования показано (табл. 1, 2), что уровень фермента эндопептидазы ММР-9 в сыворотке крови детей, как инфицированных (основная, или I группа), так и не инфицированных внутриклеточными возбудителями (группа сравнения, или II группа), двукратно превышал пока-
Таблица 1. Уровень показателей медиаторов ремоделирования дыхательных путей в сыворотке крови у здоровых детей и детей, больных бронхиальной астмой, инфицированных и не инфицированных
внутриклеточными инфекциями (M ± sd)
Показатели Дети с БА, n = 328 Здоровые дети, n = 50 Статистическая значимость различия(р)
Инфицированные внутриклеточными инфекциями, n = 256 Не инфицированные внутриклеточными инфекциями, n = 72 Р1-2 Р1-3 Р2-3
ММР-9, нг/мл 44,9 ± 25,8 (34,86-54,89) 55,3 ± 30,9 (43,5-67,1) 20,5 ± 4,8 (18,9-22,2) 0,558 0,002 < 0,001
TIMP-1, нг/мл 809,2 ± 158,7 (747,7-870,7) 707,9 ± 208,9 (628,5-787,4) 111,2 ± 15,1 (106,0-116,2) 0,300 < 0,001 < 0,001
TIMP-1/MMP-9 31,7 ± 40,6 (15,9-47,4) 16,1 ± 8,9 (12,7-19,4) 5,7 ± 1,5 (5,2-6,2) 0,061 < 0,001 0,332
TGF-ß, нг/мл 19,9 ± 9,9 (16,1-23,7) 9,2 ± 3,5 (7,9-10,6) 4,8 ± 1,6 (4,3-5,4) < 0,001 < 0,001 0,067
Эндотелин-1, фмоль/мл 1,04 ± 0,45 (0,87-1,22) 0,74 ± 0,15 (0,68-0,80) 0,22 ± 0,07 (0,19-0,24) 0,147 < 0,001 < 0,001
АутоАТ к коллагену III типа, ед.опт.пл. 0,25 ± 0,04 (0,24-0,27) 0,19 ± 0,04 (0,18-0,21) 0,11 ± 0,04 (0,10-0,13) < 0,001 < 0,001 < 0,001
затели практически здоровых детей. Не было выявлено статистически значимой разницы данного параметра у пациентов основной группы и группы сравнения. В случае активного течения инфекции у пациентов I группы уровень ММР-9 был выше, чем при латентном течении инфекционного процесса, статистическая разница р значимо не отличалась и составила 0,111. Не отмечалось статистической разницы показателя ММР-9 у детей с бронхиальной астмой с активным течением инфекционного внутриклеточного процесса и пациентов с бронхиальной астмой, не инфицированных внутриклеточными инфекциями, а также у наблюдаемых пациентов с латентным течением инфекции и неинфициро-ванных детей.
Повышение активности матричных металлопро-теиназ приводит к ремоделированию дыхательных путей за счет их способности гидролизировать все компоненты экстрацеллюлярного матрикса: коллагены, проколлагены, протеогликаны, эластин, фибронектин, ламинин, а также адгезивные и другие белки соединительной ткани, а денатурировать фибриллярные коллагены [8]. Кроме того, ММР-9 участвует в ангиогенезе дыхательных путей, а также способна активировать ТОБ-р1, приводящий к субэпителиальному фиброзу [9].
В физиологических условиях происходит продукция незначительного количества металлопроте-иназы, а их регуляция осуществляется специфическими тканевыми ингибиторами металлопротеиназ. Подавление ММР-9 происходит под действием Т1МР-1.
Результаты исследования показали, что уровень Т1МР-1 в сыворотке крови детей, больных бронхиальной астмой, как инфицированных, так и не инфицированных внутриклеточными возбудителями, был более чем в 7 раз выше, чем в группе прак-
тически здоровых детей. Статистически значимой разницы данного показателя у пациентов основной группы и группы сравнения не выявлено.
Повышение в сыворотке крови уровня Т1МР-1, связанное с хронической бронхиальной обструкцией, свидетельствует об определенном контроле и регулировании чрезмерной активности ММР-9. Более объективное значение имеет определение уровня соотношения Т1МР-1/ММР-9 как маркера фиброза, склероза тканей, влияющего на толщину стенки дыхательных путей у пациентов с бронхиальной астмой [10]. Нарушение баланса между матриксными металлопротеиназами и их тканевыми ингибиторами приводит к эмфизематозным изменениям в легких при данном заболевании [8].
При обследовании детей, больных бронхиальной астмой, было выявлено, что индекс фиброзирова-ния Т1МР-1/ММР-9 в сыворотке крови пациентов с бронхиальной астмой, инфицированных внутриклеточными возбудителями, более чем в 5 раз превышал данный показатель в группе здоровых детей. У пациентов, не инфицированных внутриклеточными инфекциями, соотношение Т1МР-1/ММР-9 статистически значимо не отличалось от показателей основной группы и практически здоровых детей. Увеличение соотношения Т1МР-1/ММР-9 отображает ремоделирование дыхательных путей вследствие хронического воспалительного процесса при бронхиальной астме у детей за счет субэпителиального осаждения коллагена [8]. Длительный дисбаланс Т1МР-1/ММР-9 приводит к утолщению дыхательных путей и ограничению воздушного потока, что усугубляет течение бронхиальной астмы у детей [10].
Повышенная выработка металлопротеиназ приводит к активации факторов роста, в частности
Таблица 2. Уровень показателей медиаторов ремоделирования дыхательных путей в сыворотке крови у детей, больных бронхиальной астмой, инфицированных (с различной степенью активности инфекционного процесса) и не инфицированных внутриклеточными инфекциями (M ± sd)
Показатели Дети с БА, инфиц клеточными ин< ированные внутри->екциями, п = 256 Дети с БА, не инфицированные внутриклеточными инфекциями, п = 72 Статистическая значимость различия(р)
Активное течение инфекционного процесса, п = 164 Латентное течение инфекционного процесса, п = 92 Р1-2 Р1-3 Р2-3
ММР-9, нг/мл 56,8 ± 24,2 (47,4-66,1) 39,9 ± 21,6 (31,6-48,4) 55,3 ± 30,9 (43,5-67,1) 0,111 0,999 0,171
TIMP-1, нг/мл 891,3 ± 207,9 (810,7-971,8) 645,4 ± 210,3 (563,8-726,9) 707,9 ± 208,9 (628,5-787,4) < 0,001 0,004 0,758
MMP-9/TIMP-1 18,7 ± 10,2 (14,8-22,7) 20,6 ± 12,8 (15,6-25,6) 16,1 ± 8,9 (12,7-19,4) 0,998 0,992 0,942
TGF-ß, нг/мл 18,3 ± 7,8 (15,3-21,4) 10,51 ± 3,3 (9,2-11,8) 9,2 ± 3,5 (7,9-10,5) < 0,001 < 0,001 0,952
Эндотелин-1, фмоль/мл 1,06 ± 0,52 (0,85-1,26) 1,06 ± 0,71 (0,79-1,34) 0,74 ± 0,15 (0,68-0,80) 0,999 0,122 0,107
АутоАТ к коллагену III типа, ед.опт.пл. 0,25 ± 0,05 (0,23-0,26) 0,20 ± 0,03 (0,19-0,22) 0,19 ± 0,04 (0,18-0,21) 0,005 < 0,001 0,878
профибротического ТОБ-р1 [6], который рассматривается как иммунопатологическая молекула при заболеваниях, связанных с избыточным фиброзом [3]. Нами было выявлено повышение данного фактора роста как в основной группе детей, так и в группе сравнения. У пациентов, не инфицированных внутриклеточными инфекциями, уровень данного цитокина был в 2 раза выше, чем у здоровых детей, однако статистическая разница р при этом равнялась 0,067. При определении уровня ТОБ-р1 в основной группе пациентов с активным и латентным течением внутриклеточных персистирующих инфекций было выявлено их статистически значимое различие.
Таким образом, повышение концентраций ТОБ-р1 связано с прогрессированием фиброза и ремоделированием дыхательных путей у пациентов с бронхиальной астмой. Инфицирование внутриклеточными инфекциями усугубляет этот процесс, особенно в случае активного течения.
Противовоспалительная активность ТОБ-р1 проявляется в супрессии продукции провоспа-лительных цитокинов, ингибировании активности макрофагов и клеточного деления Т- и В-лимфоцитов и активизации пролиферации фи-бробластов. Поэтому гиперпродукция ТОБ-р1, особенно в основной группе детей с активным течением инфекционного процесса, обусловлена снижением активации клеток иммунной системы, направленных на ограничение воспалительной реакции, что приводит к поддержанию хронического воспаления и замыкает круг патологических процессов в дыхательных путях.
При бронхиальной астме наблюдаются изменения сосудов, включающие ангиогенез, расширение сосудов, микроваскулярную проницаемость, продукцию факторов роста, адгезию клеток, трансмиграцию и фильтрацию, увеличение кровотока вследствие расширения резистентных артерий и увеличения количества сосудов, коррелирующие со степенью тяжести заболевания [3]. Однако существуют биологически активные вещества, способные вызывать сужение сосудов. К ним относится эндотелин-1, который является наиболее мощным вазоконстриктором и продуцируется сосудистым эндотелием в дыхательных путях при бронхиальной астме под действием фактора некроза опухоли а. Действие эндотелина-1 многогранно и заключается в способности вызывать бронхоконстрикцию, усиливать реакцию бронхов на ингалируемые антигены, увеличивать приток воспалительных клеток, продукцию цитокинов, участвовать в формировании отека и в процессах ремоделирования дыхательных путей, ускорять хемотаксис, адгезию и активацию нейтрофилов, стимулировать развитие фиброза субэпителиального слоя стенки бронхов и образование хемоат-трактанта для лейкоцитов [3].
При обследовании наблюдаемых нами детей выявлено, что уровень эндотелина-1 был статистиче-
ски значимо выше (p < 0,001) в сыворотке крови у больных бронхиальной астмой, как инфицированных, так и не инфицированных внутриклеточными инфекциями, по сравнению со здоровыми детьми. Статистически значимого различия в показателях детей основной группы и группы сравнения выявлено не было.
Уровень аутоантител к коллагену III типа является показателем, определяющим прогноз при бронхолегочной патологии у детей. В результате хронического воспаления, лежащего в основе ре-моделирования дыхательных путей при бронхиальной астме, формируется субэндотелиальный фиброз вследствие нарушения обмена коллагена аутоиммунного характера. Данный иммунохи-мический тест имеет высокую информативность, диагностическую и прогностическую значимость, характеризует воспалительную реакцию на всех ее этапах, в том числе на ранних, и свидетельствует о ремоделировании дыхательных путей, вызванном дезорганизацией коллагеновых волокон.
В ходе обследования детей с бронхиальной астмой в основной группе и группе сравнения отмечалось статистически значимое (p < 0,001) повышение уровня аутоантител к коллагену III типа по сравнению с практически здоровыми детьми. Статистическая разница (p < 0,001) выявлена и у пациентов из основной группы и группы сравнения, что свидетельствует о влиянии внутриклеточного инфицирования на усугубление субэпителиального фиброза у больных бронхиальной астмой. Превалирование показателей при активном течении инфекционного процесса над показателями, определяемыми при латентном течении, также статистически отличалось.
Повышение уровня аутоантител к коллагену III типа при бронхиальной астме у детей, протекающей на фоне различного течения инфекционного процесса, вызванного внутриклеточными возбудителями, и без инфицирования, указывает на дезорганизацию коллагеновых структур, особенно при активном течении инфекции.
Выводы
Таким образом, в процессе исследования были получены данные, свидетельствующие о патологическом воздействии персистирующих внутриклеточных инфекций, в частности цитоме-галовирусной, инфекции, вызванной вирусом простого герпеса I—II типов, вирусом Эпштейна — Барр, Chlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniae, особенно при активном их течении, на процессы ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме. Эти изменения обусловливают необходимость проведения не только базисной терапии заболевания, но и этиопатогенетического лечения, что позволит уменьшить процессы ремо-делирования дыхательных путей, снизить тяжесть заболевания и инвалидизацию.
Список литературы
1. Антипкш Ю.Г. Сучаст погляди на етопатогенез, клжко-дiагностичнi та л^вально-профыактичт особливостi перебщ запального процессу при неспецифiчних захворюваннях оргатв дихання у дтей (огляд лтератури) / Ю.Г. Антипкш, Т.Г. Над-точш // Перинатология и педиатрия. — 2011. — № 1(45). — С. 19-23.
2. Недельская С.Н. Диагностика бронхиальной астмы у детей раннего возраста: возможности, проблемные вопросы, дифференциальная диагностика / С.Н. Недельская, Д.А. Ярцева // Здоровье ребенка. — 2013. — № 2(45). — С. 26-32.
3. Ненартович И.А. Ремоделирование бронхов при бронхиальной астме и возможности его коррекции / И.А. Ненартович, В.Ф. Жерносек//Рецепт. — 2010. — № 3(71). — С. 77-89.
4. Стройкова Т.Р. Клинико-диагностическое значение ауто-антител к коллагену III типа при бронхолегочных заболеваниях у детей: Автореф. дис... канд. мед. наук: спец. 14.00.09 «Педиатрия» /Т.Р. Стройкова. — Астрахань, 2009. — 20 с.
5. Уманець Т.Р. Клжко-анамнестичт особливостi фенотитв бронхiальноi астми у дтей/ Т.Р. Уманець//Перинатология и педиатрия. — 2011. — № 2(46). — С. 69-71.
6. Dogu F. Serum transforming growth factor-p (TGF-P), matrix metalloproteinase-2 (MMP-2), matrix metalloproteinase-9 -(MMP-9) and tissue inhibitors of metalloproteinase (TIMP-1) levels in childhood asthma /F. Dogu, A. Yildiran, D. Loglu// Turk. J. Med. Sci. — 2008. — № 38 (5). — P. 415-419.
7. Fixman E.D. Basic mechanisms of development of airway structural changes in asthma / E.D. Fixman, A. Stewart, J.G. Martin // Eur. Respir. J. — 2007. — Vol. 29. — P. 379-389.
8. Hegazy L. Circulating MMP-9 and TIMP-1 in acute exacerbations and after remission induced by oral corticosteroids in asthmatic children /L. Hegazy, Abu El Hana Salwa//Egypt J. Pediatr. Allergy Immunol. — 2006. — № 4(1). — P.23-29.
9. Kraus-Filarska M. Metalloproteinases and airway remodeling in asthma / M. Kraus-Filarska, M. Kosinska, A. Tomcowicz // Adv. Clin. Exp. Med. — 2007. — Vol. 16, № 3. — Р. 417-423.
10. Matrix metalloproteinases in respiratory diseases: from pathogenesis to potential clinical implications / S. Oikonomidi, K. Kostikas, I. Tsilioni [et al.] //Cur. Med. Chem. — 2009. — Vol. 16, №. 10. — Р. 1214-1228.
Получено 05.11.15 ■
Чернишова O.e.
Донецький нацональний медичний унверситет 1м. М. Горького, м. Красний Лиман
процеси ремоделювання дихальних шлях1в у д1тей i3 бронх1альною астмою на тл1 внутр1шньокл1тинних ¡нфещй
Резюме. У статп представлеш вщомосп про процеси ремоделювання дихальних шляхiв при брош^альнш аст-мь Описано змши рiвнiв матричних металопротешаз, тканинного шпбгтора матричних протешаз, трансфор-муючого фактора росту, аутоантитш до колагену III типу, ендотел^-1 у дгтей iз брош1альною астмою, не шфшо-ваних та шфшованих внутртньоклггинними шфекц1ями, викликаними вiрусом простого герпесу I—II титв, цито-мегаловiрусом, вiрусом Епштейна — Барр, Chlamydophila pneumoniae i Mycoplasma pneumoniae.
Kro40Bi слова: ремоделювання дихальних шляхiв, пер-систуючi шфекци, брош1альна астма, дии.
Chernyshova O.Ye.
Donetsk National Medical University named after M. Horkyi, Krasnyi Lyman, Ukraine
processes of airway remodeling in children with bronchial asthma on the background of intracellular infections
Summary. This article provides information about the processes of airway remodeling in children with bronchial asthma. There are described the changes in the levels of matrix metalloproteinases, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase, transforming growth factor, autoantibodies to collagen type III, endothelin-1 in bronchial asthma in children, uninfected and infected with intracellular infections caused by herpes simplex virus types I—II, cytomegalovirus, Epstein-Barr virus, Chlamydophila pneumoniae and Mycoplasma pneumoniae.
Key words: airway remodeling, persistent infections, bronchial asthma, children.
