Журнал «Здоровье ребенка» 2 (61) 2015

Статья опубликована на с. 77-82

На современном этапе бронхиальная астма остается одной их наиболее актуальных медико-социальных проблем педиатрии [1, 2]. Несмотря на многочисленные фундаментальные исследования механизмов патогенеза, разработки новых селективных лекарственных препаратов, создание специальных программ ВОЗ, в настоящее время не удается взять под контроль течение заболевания [3]. Одной из возможных причин этого является ремоделирование дыхательных путей.

В результате воспалительного процесса, развивающегося при бронхиальной астме под воздействием специфических и неспецифических факторов, особенно при тяжелом течении заболевания, происходят морфологические и функциональные изменения во всех структурах бронхов [4, 5]. Одной из причин развития ремоделирования дыхательных путей является вирусная инфекция [6, 7]. Согласно современным представлениям, ремоделирование развивается достаточно рано, в течение первого года персистирующего аллергического воспаления [2]. Развитие необратимых изменений возможно уже через четыре года после начала заболевания [8]. Согласно исследованиям Н. Nagai [9], эпителиальные клетки, базальная мембрана, гладкомышечные элементы, фибробласты и макрофаги являются основными участниками процесса ремоделирования дыхательных путей, возникающего вследствие хронического, длительно протекающего воспалительного процесса. В результате развиваются необратимые морфологические изменения в виде гипертрофии или гиперплазии гладкомышечных элементов, роста и формирования новых сосудов, десквамации эпителия дыхательных путей, гиперплазии бокаловидных клеток, а также накопления коллагена в зонах, расположенных ниже базальной мембраны [10, 11]. Глубокие трофические нарушения характеризуются гипертрофией гладких мышц, усиленным образованием новых сосудов, сопровождающимся застоем, гиперплазией и метаплазией бокаловидных эпителиальных клеток, увеличением подслизистых желез и отложением коллагена в lamina reticularis (уплотнение базальной мембраны), в результате чего происходит перестройка (ремоделирование) стенки бронхов [8, 12]. Со временем в стенке бронхов развивается диффузное хроническое воспаление, утолщение и склероз межальвеолярных перегородок, увеличивается гипертрофия мышц, воспаление мелких дыхательных путей, склероз, то есть происходит патологическое ремоделирование дыхательных путей [8].

Субэпителиальный фиброз возникает вследствие накопления в ретикулярной пластинке фрагментов экстрацеллюлярного матрикса, относящегося к протеингликанам, в частности различных видов коллагена, фибронектина, тенасцина [6]. Причем утолщенный слой базальной мембраны большей частью состоит из коллагена III, V типов [13].

Структурные изменения в дыхательных путях, свидетельствующие о ремоделировании, могут происходить в начале патологического процесса, когда на основании клинических данных еще не установлен диагноз бронхиальной астмы [14].

Несмотря на то что в последние годы достигнут определенный прогресс в выявлении основных закономерностей, определяющих ремоделирование дыхательных путей при бронхиальной астме, проблема остается нерешенной [8]. Отсутствуют исследования роли персистирующих внутриклеточных инфекций при процессах ремоделирования дыхательных путей у детей, а также возможности коррекции патологических изменений при помощи лекарственных средств.

Проблемной особенностью диагностики процессов воспаления и ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме у детей является необходимость использования инвазивной волоконно-оптической бронхоскопии с биопсией. Поэтому рядом исследователей был проведен комплексный анализ корреляции между признаками воспаления и ремоделирования, выявленными при бронхоскопии, компьютерной томографии, изучении биоптата, и уровнем маркеров воспаления в мокроте и сыворотке крови при развитии ремоделирования и подтверждена равнозначность данных исследований [14, 16, 17].

Целью нашей работы стало определение влияния персистирующих внутриклеточных инфекций на процессы ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме у детей.

Под нашим наблюдением находилось 328 детей в возрасте от 1 до 15 лет с персистирующей формой бронхиальной астмы. У всех пациентов определялся уровень иммуноглобулинов классов M и G в сыворотке крови, а также ДНК вируса простого герпеса І–ІІ типов, цитомегаловируса, вируса Эпштейна — Барр, Сhlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniaе в соскобе слизи со слизистой оболочки ротовой полости и мокроте. В результате полученных данных были выделены 2 группы обследуемых детей. Основную группу (I группа) составили 256 детей с бронхиальной астмой, инфицированных перечисленными внутриклеточными инфекциями, в группу сравнения (ІІ группа) вошли 72 ребенка с бронхиальной астмой, не инфицированные внутриклеточными инфекциями. Группу контроля составили 50 практически здоровых детей.

Активное течение инфекционного процесса, вызываемого внутриклеточными персистирующими возбудителями, определялось по наличию в соскобе со слизистой оболочки ротовой полости и мокроте ДНК возбудителей. По результатам исследования пациенты основной группы были разделены на 2 подгруппы — с активным течением инфекционного процесса, включающей 164 ребенка, и с латентным течением — 92 ребенка.

Сравнительным путем нами были изучены уровни различных медиаторов ремоделирования бронхов в сыворотке крови детей, больных бронхиальной астмой, инфицированных цитомегаловирусом, вирусом простого герпеса І–ІІ типов, вирусом Эпштейна — Барр, Сhlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniaе, при активном и латентном течении инфекционного процесса, а также у неинфицированных внутриклеточными возбудителями пациентов. В частности, определялись уровни фермента металлопротеиназы-9 (ММР-9), специфического тканевого ингибитора ММР-9 — TIMP-1, трансформирующего фактора роста b (TGF-b), эндотелина-1, аутоантител к коллагену III типа, рассчитывался индекс фиброзированияTIMP-1/ММР-9 (табл. 1, 2).

В результате исследования было выявлено, что уровень фермента эндопептидазы ММР-9 в сыворотке крови детей, как инфицированных (основная или І группа), так и не инфицированных внутриклеточными возбудителями (группа сравнения), был более чем в 2–2,5 раза выше, чем в группе практически здоровых детей. В группе детей, больных бронхиальной астмой и инфицированных внутриклеточными инфекциями, уровень ММР-9 составил 44,18 ± 25,83 нг/мл,
неинфицированных — 55,30 ± 30,97 нг/мл, что статистически значимо отличалось от показателя практически здоровых детей — 20,50 ± 5,44 нг/мл
(соответственно p = 0,002 и p < 0,001). Не было выявлено статистически значи–мого различия данного показателя у пациентов основной группы и группы сравнения, р = 0,558. В случае активного течения инфекции у пациентов I группы уровень ММР-9 был выше (56,74 ± 24,16 нг/мл),
чем при латентном инфекционном процессе (39,97 ± 21,59 нг/мл), статистическая разница была незначимой, р = 0,111. Не отмечалась статистическая разница показателя ММР-9 у детей с бронхиальной астмой с активным течением инфекционного внутриклеточного процесса и пациентов с бронхиальной астмой, не инфицированных внутриклеточными инфекциями (р = 0,999), а также у наблюдаемых пациентов с латентным течением инфекции и неинфицированных детей (р = 0,171).

Активность матричных металлопротеиназ является одной из значимых причин ремоделирования дыхательных путей. Металлопротеиназы способны гидролизировать все компоненты экстрацеллюлярного матрикса: коллагены, проколлагены, протеогликаны, эластин, фибронектин, ламинин, а также адгезивные и другие белки соединительной ткани. Кроме того, данные белки являются единственными протеолитическими ферментами, способными денатурировать фибриллярные коллагены [18, 19]. ММР-9 участвует в ангиогенезе дыхательных путей и способна активировать TGF-b1, приводящий к суб–эпителиальному фиброзу [20]. Выявлена противомикробная функция ММР-9, что свидетельствует не только о повреждающем действии данного фермента при бронхиальной астме, но и о возможной роли данной желатиназы В в профилактике обострений заболевания [21].

Полученные данные свидетельствуют о том, что повышение уровня сывороточной ММР-9 указывает на дефект гомеостаза экстрацеллюлярного матрикса даже у детей со стабильной, контролируемой астмой, что позволяет использовать данный показатель в качестве неинвазивного маркера воспаления и ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме у детей.

В физиологических условиях металлопротеиназы секретируются в незначительных количествах и регулируются специфическими тканевыми ингибиторами металлопротеиназ (TIMP). Подавление ММР-9 происходит под действием тканевого ингибитора I типа — TIMP-1.

В ходе исследования было выявлено, что уровень тканевого ингибитора металлопротеиназ TIMP-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 практически здоровых детей. Так, в группе детей, больных бронхиальной астмой и инфицированных внутриклеточными инфекциями, уровень TIMP-1 составил 809,18 ± 158,67 нг/мл, неинфицированных — 707,96 ± 208,87 нг/мл, что статистически значимо отличалось от показателя практически здоровых детей — 111,14 ± 15,05 нг/мл (p < 0,001). Статистически значимой разницы данного показателя у пациентов основной группы и группы сравнения выявлено не было, р = 0,300. При активном течении инфекции у пациентов I группы уровень TIMP-1 был выше (891,27 ± 207,86 нг/мл), чем при латентном инфекционном процессе (645,39 ± 210,33 нг/мл),
статистическая разница составила p < 0,001. Было выявлено статистически значимое различие данного показателя в основной группе детей при активном течении инфекции и детей группы сравнения, р = 0,004. При сравнении данного показателя при латентном течении инфекционного процесса у пациентов І группы и группы сравнения статистического различия выявлено не было (р = 0,758).

Повышение уровня тканевого ингибитора металлопротеиназ TIMP-1 свидетельствует об определенном контроле и регулировании чрезмерной активности ММР-9. Избыток тканевого ингибитора металлопротеиназ-1 в сыворотке крови больных бронхиальной астмой связан с хронической бронхиальной обструкцией [22].

Вследствие таких изменений происходит усугубление процессов ремоделирования дыхательных путей. Поэтому важное значение имеет определение уровня соотношения ММР с ингибитором TIMP (TIMP-1/MMP-9) как маркера фиброза, склероза тканей, влияющего на толщину стенки дыхательных путей у пациентов с бронхиальной астмой вследствие нарушения баланса между синтезом и деградацией компонентов внеклеточного матрикса в пользу чрезмерной протеолитической активности [23]. Кроме того, дисбаланс между матриксными металлопротеиназами и их тканевыми ингибиторами лежит в основе патогенеза эмфизематозных изменений в легких, наблюдаемых у детей с бронхиальной астмой [18].

При обследовании детей, больных бронхиальной астмой, было выявлено, что индекс фиброзирования TIMP-1/ММР-9 в сыворотке крови детей, больных бронхиальной астмой и инфицированных внутриклеточными возбудителями, составил 31,64 ± 40,56 и статистически отличался (p < 0,001) от показателя в группе здоровых детей, в которой он составил 5,68 ± 1,45. В группе детей, больных бронхиальной астмой и не инфицированных внутриклеточными инфекциями, соотношение TIMP-1/ММР-9 составило 16,08 ± 8,85, что статистически значимо не отличалось от показателей основной группы пациентов (р = 0,061) и практически здоровых детей (р = 0,332). При активном и латентном течении инфекции у пациентов I группы индекс фиброзирования TIMP-1/ММР-9 был практически на одинаковом уровне и составил соответственно 18,74 ± 10,20 и 20,58 ± 12,82 (р = 0,998). Не было выявлено статистической разницы между названными показателями фиброзирования и их уровнем у пациентов группы сравнения (соответственно р = 0,992 и р = 0,942). Уменьшение мольного соотношения TIMP-1/ММР-9 свидетельствует о повреждении тканей, а избыток TIMP-1, приводящий к увеличению соотношения TIMP-1/ММР-9, отображает ремоделирование дыхательных путей вследствие хронического воспалительного процесса, возникающего при бронхиальной астме у детей, за счет субэпителиального осаждения коллагена [24]. Хронический, длительный дисбаланс TIMP-1/ММР-9 приводит к утолщению дыхательных путей и ограничению воздушного потока, что усугубляет течение бронхиальной астмы у детей [16, 24]. Гиперпродукция ММР-9 и TIMP-1, наблюдаемая при инфицировании дыхательных путей вирусом гриппа A H1N1/v, свидетельствовала об их подавляющем действии на возбудителя [25]. Таким образом, повышение уровня ММР-9 и TIMP-1 у детей с бронхиальной астмой, особенно инфицированных внутриклеточными возбудителями, при активном течении инфекционного процесса может быть также связано с их действием на процессы, способствующие инактивации внутриклеточных возбудителей.

Повышенная выработка металлопротеиназ приводит к освобождению и активации факторов роста, в частности профибротического трансформирующего фактора роста b-1 (TGFb-1) [16]. При изучении в ходе исследования уровня цитокина TGFb-1 в сыворотке крови детей, больных бронхиальной астмой, который рассматривается как иммунопатологическая молекула при заболеваниях, связанных с избыточным фиброзом [25], было выявлено повышение данного фактора роста как в основной группе детей, так и в группе сравнения. Так, в группе детей с бронхиальной астмой, инфицированных внутриклеточными возбудителями, уровень TGFb-1 был практически в 5 раз выше показателя здоровых детей (4,82 ± 1,64 нг/мл) и составил 19,87 ± 9,83 нг/мл,
p < 0,001. В группе детей, не инфицированных внутриклеточными инфекциями, уровень данного цитокина был в 2 раза выше, чем у здоровых детей, и составил 9,21 ± 3,46 нг/мл, однако статистическая разница при этом была р = 0,067. При определении уровня TGFb-1 в основной группе пациентов при активном и латентном течении внутриклеточных персистирующих инфекций, составившего соответственно 18,34 ± 7,82 нг/мл и 10,51 ± 3,34 нг/мл, было выявлено его статистически значимое различие (p < 0,001). Показатель содержания данного цитокина при активном течении инфекции у детей І группы значимо отличался от показателя группы сравнения (p < 0,001). В случае латентного течения инфекции у пациентов основной группы статистически значимого различия с показателями детей группы сравнения выявлено не было (р = 0,952).

Таким образом, повышенные концентрации TGFb-1 связаны с прогрессированием фиброза и ремоделированием дыхательных путей у пациентов с бронхиальной астмой. Инфицирование внутриклеточными инфекциями усугубляет этот процесс, особенно в случае активного течения инфекции.

Следует отметить, что противовоспалительная активность TGFb-1 проявляется в супрессии продукции провоспалительных цитокинов, ингибировании активности макрофагов и клеточного деления Т- и В-лимфоцитов и активизации пролиферации фибробластов. Поэтому гиперпродукция TGFb-1, особенно в основной группе детей, при активном течении инфекционного процесса, обусловлена снижением активации клеток иммунной системы, направленной на ограничение воспалительной реакции, что приводит к поддержанию хронического воспаления и замыкает круг патологических процессов, происходящих в дыхательных путях.

В связи с тем, что в легкие попадает значительное количество патогенов, в том числе и внутриклеточных персистирующих инфекционных агентов, происходит как активация механизмов врожденного иммунитета, так и развитие хронического воспаления, впоследствии приводящего к процессам фиброза, участие в которых принимает TGFb-1.

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 [15]. 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 ФНО-a. 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 хемоаттрактанта для лейкоцитов [15]. Исследования некоторых авторов выявили увеличение выработки эндотелина-1 при воспалении, развивающемся при бронхиальной астме, его хронизации, повышении выраженности обструкции дыхательных путей под действием данного пептида [15].

При обследовании наблюдаемых нами детей было выявлено, что уровень эндотелина-1 был статистически значимо выше (p < 0,001) в сыворотке крови детей, больных бронхиальной астмой, как инфицированных (1,04 ± 0,45 фмоль/мл), так и неинфицированных внутриклеточными инфекциями (0,74 ± 0,15 фмоль/мл), по сравнению со здоровыми детьми (0,22 ± 0,07 фмоль/мл). Статистически значимого различия в показателях детей основной группы и группы сравнения выявлено не было (р = 0,147). При активном и латентном течении внутриклеточных персистирующих инфекций показатели эндотелина-1 были практически одинаковыми и составили соответственно 1,06 ± 0,52 фмоль/мл и 1,06 ± 0,71 фмоль/мл (р = 0,999).

Показателем, определяющим прогноз при бронхолегочной патологии у детей, является уровень аутоантител к коллагену ІІІ типа. В результате хронического воспаления, лежащего в основе ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме, формируется субэндотелиальный фиброз вследствие нарушения обмена коллагена аутоиммунного характера. Уже на ранних стадиях воспаления можно выявить в интерстиции легких накопление всех типов коллагена с преобладанием коллагена III типа [26]. До настоящего времени не проводилось изучения уровня аутоантител к коллагену ІІІ типа в сыворотке крови у детей при бронхиальной астме. Данный иммунохимический тест имеет высокую информативность, диагностическую и прогностическую значимость, характеризует воспалительную реакцию на всех ее этапах, в том числе и на ранних, и свидетельствует о ремоделировании дыхательных путей, вызванном дезорганизацией коллагеновых волокон.

В ходе обследования детей с бронхиальной астмой было выявлено, что в основной группе детей и в группе сравнения отмечалось статистически значимое (p < 0,001) повышение уровня аутоантител к коллагену ІІІ типа, соответственно 0,25 ± 0,04 ед.опт.пл.
и 0,19 ± 0,04 ед.опт.пл., по сравнению с группой практически здоровых детей (0,11 ± 0,04 ед.опт.пл.). При этом статистическая разница (p < 0,001) отмечалась и среди пациентов из основной группы и группы сравнения, что указывает на влияние внутриклеточного инфицирования на усугубление субэпителиального фиброза у пациентов с бронхиальной астмой. Показатели при активном течении инфекционного процесса, составившие 0,25 ± 0,05 ед.опт.пл., и показатели, определяемые при латентном течении, 0,20 ± 0,03 ед.опт.пл., также были статистически различны (р = 0,005).

Повышение уровня аутоантител к коллагену ІІІ типа при бронхиальной астме у детей, протекающей на фоне различного течения инфекционного процесса, вызванного внутриклеточными возбудителями и без инфицирования, свидетельствует о –дезорганизации коллагеновых структур, особенно при активном течении инфекции.

Таким образом, в результате проведенных исследований были получены данные, свидетельствующие о влиянии персистирующих внутриклеточных инфекций, в частности цитомегаловирусной, вызванной вирусом простого герпеса І–ІІ типов, вирусом Эпштейна — Барр, Сhlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniaе, особенно при активном их течении, на процессы ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме, что вызывает необходимость проведения наряду с базисной терапией этиопатогенетического лечения с целью уменьшения выраженности процессов ремоделирования дыхательных путей, снижения тяжести заболевания и снижения инвалидизации.