CC BY
226
Хроническая обструктивная болезнь легких
Биологические маркеры при хронической обструктивной болезни легких
Э.Х. Анаев
Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) характеризуется воспалением дыхательных путей и прогрессирующим ограничением воздушного потока. Использование местных или системных биомаркеров в дополнение к функциональным и рентгенологическим маркерам может дать представление о патофизиологических механизмах ХОБЛ, помочь в определении различных фенотипов заболевания и долгосрочных прогнозов. В статье приводятся данные литературы и собственные результаты по анализу различных биомаркеров, которые можно использовать как для диагностики, так и для оценки тяжести течения и мониторинга эффективности лечения ХОБЛ.
Ключевые слова: хроническая обструктивная болезнь легких, биомаркеры, конденсат выдыхаемого воздуха, индуцированная мокрота, бронхоальвеолярный лаваж.
Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) характеризуется прогрессирующим ограничением воздушного потока из-за патологического воспалительного ответа на вредные стимулы, гиперсекреции слизи и обструкции дыхательных путей [1, 2]. Ранние симптомы ХОБЛ слабо выражены и, как правило, игнорируются пациентами, поэтому болезнь часто диагностируется на поздних стадиях заболевания, когда у больного возникает одышка и существенно ухудшается качество жизни [3]. Спирометрия является надежным диагностическим методом, используемым для оценки тяжести, а не активности болезни, и ее показатели в большой степени зависят от правильного выполнения маневра и интерпретации данных. Кроме того, клинические симптомы ХОБЛ субъективны и неспецифичны. Поэтому внимание ученых сосредоточено на поиске новых местных или системных биологических молекул-биомаркеров заболевания.
Активный воспалительный процесс в дыхательных путях является основным патологическим механизмом развития ХОБЛ, а биомаркеры воспаления могут играть ключевую роль как для ранней постановки диагноза, так и при оценке прогноза [3, 4]. Однако специфические биомаркеры ХОБЛ до сих пор не определены [5].
|Эльдар Хусеевич Анаев - докт. мед. наук, профессор кафедры пульмонологии ФДПО ФГБОУ ВО "Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова" МЗ РФ, Москва. Контактная информация: [email protected]
Методы отбора проб, разработанные в последние десятилетия, предлагают инновационную основу для идентификации легочных биомаркеров. Эти методы могут быть полностью неинвазив-ными (выдыхаемый воздух, конденсат выдыхаемого воздуха (КВВ), спонтанная мокрота), полу-инвазивными (индуцированная мокрота) и ин-вазивными (бронхоальвеолярный лаваж (БАЛ), биопсия легких). Определение биомаркеров в различных биологических субстратах может оказать существенную помощь в диагностике и мониторинге обострений ХОБЛ [6-8].
В настоящее время большое внимание уделяется совершенствованию методов диагностики ХОБЛ, выявлению пациентов с ранней стадией заболевания, у которых можно было бы использовать немедикаментозные методы лечения. В данном обзоре проанализированы биологические маркеры заболевания, которые могут помочь в ранней диагностике и оценке эффективности лечения, а также позволят предсказать нарушение функции легких и дать прогноз ХОБЛ.
Биомаркеры крови
Наиболее хорошо изученными биомаркерами системного воспаления являются фибриноген, интерлейкин-6 (ИЛ-6), ИЛ-8 и С-реактивный белок (СРБ) [9]. Эти маркеры помогают отличить больных ХОБЛ от пациентов с другой патологией с достаточной чувствительностью, однако имеют низкую специфичность [6]. Другие молекулы, такие как матриксная металлопротеина-за-8 (ММП-8) и ММП-9, и легочные маркеры,
включая сурфактантный белок D (SP-D), белок клеток Клара 16 кДа (CC16) и хемокин CCL-18, также изучались с целью идентификации белков, которые могли бы лучше отражать влияние окружающей среды [9, 10].
Согласно определению, идеальный биомаркер должен быть воспроизводимым при стабильном течении заболевания. Среди маркеров крови это относится к SP-D, фибриногену и CC16, тогда как уровни других потенциальных молекул, включая ИЛ-6, ИЛ-8, CCL-18 и СРБ, повышаются лишь при обострении заболевания [11]. SP-D один из перспективных маркеров, участвующих в иммунной системе легких и гомеостазе сурфактантов. У больных ХОБЛ и у курильщиков содержание SP-D в сыворотке повышено. Хотя концентрация SP-D не коррелирует с тяжестью заболевания, пиковые его уровни в сыворотке связаны с риском обострений и прогресси-рованием эмфиземы [12].
Новым биомаркером ХОБЛ является также фибриноген - белок острой фазы, который синтезируется в основном в печени и превращается под действием тромбина в фибрин при свертывании крови. Согласно имеющимся данным, этот маркер не служит предиктором ухудшения функции легких, хотя обнаружена значимая связь уровня фибриногена с числом обострений ХОБЛ и частотой госпитализаций [11-13].
Еще одним часто определяемым биомаркером плазмы является СРБ - белок острой фазы, который вместе с другими воспалительными молекулами, такими как ММП, участвует в патогенезе ХОБЛ. Было выявлено, что повышение концентрации СРБ имеет отрицательную корреляционную связь с объемом форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВх). Аналогичные результаты были получены и для других маркеров - ММП-1, ММП-7 и ММП-9 [14].
Фибронектин - гликопротеин с высокой молекулярной массой, основная роль которого заключается в заживлении раны после травмы, исследовали в качестве биомаркера ХОБЛ. По мнению некоторых авторов, повышение содержания фибронектина связано со смертностью больных [15], но эти результаты не были подтверждены в более поздних исследованиях. E. Kelly et al. изучали роль системных воспалительных биомаркеров, таких как фибронектин, СРБ и ИЛ-6, в прогнозировании смертности от ХОБЛ [16]. Было установлено, что СРБ независимо связан с повышенным риском смерти, в то время как ИЛ-6 позволяет прогнозировать смертность только при использовании его в сочетании с такими клиническими показателями, как одышка, степень обструкции, индекс массы тела и переносимость
физической нагрузки. Еще в одном исследовании было отмечено, что заболеваемость и частота госпитализаций больных ХОБЛ были связаны с повышением концентраций фибриногена, aj-антитрипсина, гаптоглобина, церулоплазми-на и орозомукоида [13].
Многообещающими являются исследования взаимосвязи маркеров активации эозинофилов и Т-клеток с прогрессированием ХОБЛ. Было обнаружено, что содержание ИЛ-2 выше у пациентов со стабильным состоянием в сравнении с больными ХОБЛ прогрессирующего течения. А уровень эотаксина-1 оказался ниже у пациентов со стабильным течением болезни. Предполагается, что обе молекулы могут стать важными маркерами стабильного течения ХОБЛ [17].
Ремоделирование дыхательных путей при ХОБЛ приводит к утолщению стенок бронхов и может влиять на легочную функцию. Была продемонстрирована достоверная корреляционная связь между содержанием СРБ, интерферона-у, ИЛ-6 и ИЛ-13 и параметрами, измеряемыми при компьютерной томографии органов грудной клетки (отношение площади стенок бронхов к общей площади дыхательных путей) [18]. Напротив, концентрация рецептора эпидермально-го фактора роста отрицательно коррелировала с площадью стенок бронхов, что указывает на нарушение функции дыхательных путей [19].
Биомаркеры мокроты
Мокрота (спонтанная и индуцированная) -важный диагностический материал для оценки воспаления дыхательных путей при ХОБЛ. В отличие от БАЛ, основной клеткой которого является альвеолярный макрофаг [19], в мокроте у больных ХОБЛ повышен уровень нейтрофи-лов, хотя данные неоднозначны. Недавно была установлена достоверная корреляционная связь между числом нейтрофилов в мокроте и стадией ХОБЛ, однако в исследовании ECLIPSE не было выявлено корреляции этого показателя с легочной функцией [20, 21]. Хотя при всех стадиях ХОБЛ имеет место активация врожденного иммунитета, характеризующаяся более высоким содержанием нейтрофилов и макрофагов, на более поздних стадиях болезни ключевую роль играют лимфоциты, с увеличением в мокроте концентрации CD8+ Т-клеток 1-го типа [19]. Интересен тот факт, что у некоторых больных ХОБЛ наблюдается увеличение содержания эозинофилов, коррелирующее с эффективностью глюкокорти-костероидов (ГКС) и бронхолитиков [22].
В последние годы у больных ХОБЛ в легких было обнаружено большое количество биомаркеров, выделяемых активированными клетками
респираторного тракта, - это цитокины, хемо-кины, лимфокины, факторы роста, протеазы и антипротеазы, а также молекулы, связанные с окислительным стрессом. Известно более 50 ци-токинов, ответственных за воспалительный процесс при ХОБЛ [23], однако для выяснения роли каждой молекулы в патогенезе ХОБЛ необходимы дополнительные исследования.
Провоспалительные цитокины усиливают и закрепляют воспалительный ответ, частично за счет активации факторов транскрипции, увеличивающих экспрессию определенных генов. В мокроте у больных ХОБЛ повышено содержание некоторых провоспалительных цитокинов (например, фактора некроза опухоли а (ФНО-а), ИЛ-1Р и ИЛ-6). Фактор некроза опухоли а является плейотропным цитокином, который играет важную роль при ХОБЛ, но при определении его содержания в мокроте были получены противоречивые результаты. Так, в одном исследовании содержание ФНО-а в мокроте у больных ХОБЛ было незначительным: не обнаружено значимых различий между пациентами с ХОБЛ и здоровыми курильщиками [24]. Напротив, в другой работе наблюдались существенно более высокие уровни ФНО-а в мокроте у больных ХОБЛ по сравнению с курящими и некурящими субъектами [25].
Интерлейкин-1а, ИЛ-10 и антагонист рецептора ИЛ-1 (ИЛ-1ИА) составляют семейство ИЛ-1, принимающее участие в клеточной пролиферации, дифференцировке и апоптозе, а также в индукции цитокинов, связанных с макрофагами, и высвобождении ММП-9. Однако имеющиеся данные неоднозначны. Выявлено повышение концентрации этого провоспалительного цитокина в мокроте у больных ХОБЛ, ассоциированное с тяжестью течения заболевания. Кроме того, продемонстрировано низкое содержание в мокроте как ИЛ-1ИА, так и растворимого рецептора ИЛ-1 [26]. В то же время экспрессия ИЛ-1 определяется и в эпителиальных клетках бронхов у здоровых курящих людей, хотя данных для выяснения роли экспозиции табачного дыма недостаточно [24]. Недавно было обнаружено повышение концентрации ИЛ-6 в мокроте у больных ХОБЛ, преимущественно в период обострения [27].
Хемокины играют ключевую роль в рекру-тинге воспалительных клеток, особенно при ХОБЛ. Выявлено значимое повышение содержания С^2, С^5, СХ^1 и СХ^8 в индуцированной мокроте у больных ХОБЛ [28]. Повышенные концентрации СХ^9, СХ^10 и СХ^11 в мокроте коррелируют с тяжестью заболевания [29]. В своем обзоре А. Сота^^ et а1. предположили, что повышение содержания моноцитарного хемотаксического белка-1 и связанного с ростом
онкогена а ^ИО-а) может быть ассоциировано с воспалительной реакцией, а не только с воздействием курения [24].
Содержание некоторых цитокинов Т-клеток, также известных как лимфокины, повышается в мокроте у больных ХОБЛ прогрессирующего течения [20]. Было отмечено, что уровень ИЛ-17А, продуцируемого ТИ17-клетками (подмножество CD4+ Т-клеток), повышен в мокроте у больных ХОБЛ [30]. Аналогичные результаты были получены и для ИЛ-18, что также было связано с тяжестью течения заболевания [31].
Изучали несколько факторов роста в мокроте у больных ХОБЛ. Были выявлены более высокие уровни гранулоцитарно-макрофагального коло-ниестимулирующего фактора (ГМ-КСФ) в клетках индуцированной мокроты у больных ХОБЛ, в то время как данных по трансформирующему фактору роста в (TGF-P) еще недостаточно [24]. В индуцированной мокроте у больных ХОБЛ было повышено содержание фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), при этом его уровень имел отрицательную корреляционную связь с легочной функцией [32].
В мокроте у больных ХОБЛ изучали несколько молекул-оксидантов и факторов, связанных с окислительным стрессом. Миелопероксидаза (МПО) содержится в гранулах нейтрофилов и в моноцитах. Согласно результатам метаанализа, концентрация МПО в мокроте была повышена как в периоды обострения, так и при стабильном течении ХОБЛ [33]. 8-изопростан является важным изомером простагландина, связанным с патофизиологией окислительного повреждения. Согласно имеющимся данным, уровень 8-изо-простана в мокроте у больных ХОБЛ повышен и коррелирует со стажем курения, значениями ОФВХ и ОФВХ/ФЖЕЛ (форсированная жизненная емкость легких) [34].
Концентрация нитротирозина считается надежным индикатором продукции реактивных форм азота вследствие высокого уровня оксида азота (N0) при воспалении дыхательных путей. Содержание нитротирозина повышено в индуцированной мокроте у курящих пациентов с ХОБЛ [35]. Предполагается, что по содержанию ММП-8 в мокроте можно дифференцировать симптом-ных и бессимптомных курильщиков, у которых имеется риск развития ХОБЛ [36]. Более того, уровень ММП-8 коррелирует с функцией легких. Содержание ММП-9 и ММП-12 определяют в мокроте у курильщиков с респираторными симптомами, но по их концентрации нельзя различить курильщиков и здоровых доноров.
Нейтрофильная эластаза (НЭ) представляет собой сериновую протеазу, ее протеолитическая
активность значимо повышена у курящих пациентов с ХОБЛ в сравнении с бывшими курильщиками [37]. Было отмечено повышение уровней НЭ, пептида нейтрофилов человека (HNP), ИЛ-8 и ММП-9 в мокроте у больных ХОБЛ [38]. Кроме того, выявлена достоверная отрицательная корреляционная связь между концентрациями НЭ, ИЛ-8, HNP и показателями легочной функции (ОФВр ОФВ/ФЖЕЛ).
Среди провоспалительных и антибактериальных продуктов лейкоцитов в мокроте у больных ХОБЛ чаще всего определяют лейкотриен В4 (ЛТВ4) - продукт арахидоновой кислоты, высвобождаемый как нейтрофилами, так и макрофагами. Показано, что уровень ЛТВ4 в мокроте может быть надежным предиктором обострения ХОБЛ [39].
На основании данных анализа мокроты предлагается разделить биомаркеры ХОБЛ на 5 основных групп: 1) молекулы, связанные с ХОБЛ и табачным дымом (ММП-9, ММП-8, ЛТВ4, ГМ-КСФ и 8-изопростан); 2) биомаркеры ХОБЛ, не связанные с табачным дымом (ИЛ-8, а1-антитрипсин и GRO-а); 3) биомаркеры, которые зависят от экспозиции табачного дыма, но не коррелируют с активностью ХОБЛ (НЭ, СХ^9, СХ^10, СХ^11 и С^5); 4) маркеры, имеющие отрицательную корреляционную связь с ХОБЛ и/или табачным дымом (TGF-p и супероксиддисмутаза); 5) биомаркеры, которые вариабельно связаны с ХОБЛ и табачным дымом (ФНО-а, МПО и VEGF) [24].
Биомаркеры БАЛ
Помимо крови и мокроты потенциальные биомаркеры ХОБЛ исследовали и в БАЛ. Следует отметить недостатки анализа БАЛ: воспаление при ХОБЛ изменяет характеристики альвеолярной жидкости; трудно измерить уровень биомаркеров из-за разбавления образца [19]. Кроме того, достоверность результатов анализа может быть ограничена процедурой взятия БАЛ [22, 27]. Таким образом, для отработки протокола диагностики с использованием БАЛ требуется большее число пациентов. Поскольку этим методом анализируют материал из дистальных дыхательных путей, более 80% клеток в образцах БАЛ составляют альвеолярные макрофаги [40]. Выявлено, что при тяжелых обострениях ХОБЛ содержание мононуклеарных клеток уменьшается. При этом содержание лимфоцитов в БАЛ у курильщиков было ниже в сравнении с бывшими курильщиками [41]. Число CD8+ Т-клеток было выше, а содержание CD4+ Т-клеток ниже у курильщиков с ХОБЛ и у здоровых курильщиков в сравнении с некурящими субъектами. Отмечено также, что содержание эозинофилов в БАЛ у больных
ХОБЛ повышено [40], однако исследований по определению эозинофилов в БАЛ при ХОБЛ недостаточно.
Патогенез ХОБЛ связан с нейтрофилами, и их содержание в БАЛ коррелирует с индексом ОФВуФЖЕЛ [41]. Причем у пациентов со стабильным течением и с обострением ХОБЛ наблюдается повышение числа нейтрофилов и их молекул в БАЛ в сравнении со здоровыми некурящими субъектами. Ряд авторов связывают это с влиянием курения. Примечательно, что при легкой эмфиземе нейтрофилы в БАЛ не обнаруживают, хотя содержание нейтрофильных ферментов и ИЛ-8 выше, чем у здоровых [40]. Было выявлено, что концентрация НЭ в БАЛ у пациентов с дефицитом aj-антитрипсина коррелирует со снижением ОФВ1 [42].
Бронхоальвеолярный лаваж содержит различные молекулы, которые могут использоваться при оценке воспаления респираторного тракта. Содержание HNP, уровни малых антимикробных молекул, высвобождаемых активированными нейтрофилами, повышаются в БАЛ у курильщиков [43]. При ХОБЛ отмечается повышение содержания SP-D в сыворотке, но уменьшение в БАЛ, тогда как лечение ГКС приводит к противоположному состоянию. Поэтому SP-D можно рассматривать в качестве маркера для определения ХОБЛ и оценки ответа на терапию ГКС [22].
В БАЛ у больных ХОБЛ также повышено содержание некоторых маркеров эозинофилов, таких как эозинофильный катионный белок (ЭКБ) и эотаксин [44]. Это было связано с тяжестью эмфиземы, оцененной при помощи компьютерной томографии органов грудной клетки. После терапии бронхолитиками уровень ЭКБ и эотаксина в БАЛ повышался в отличие от маркеров нейтро-филов. Кроме того, обнаружены более высокие концентрации ЭКБ, МПО и ИЛ-8 в БАЛ у здоровых курильщиков в сравнении с некурящими. Следует отметить, что повышение концентрации ЭКБ и МПО наблюдается и при саркоидозе [45]. У больных ХОБЛ уровень простагландина D2 и эйкозапентаеновой кислоты в БАЛ положительно коррелирует с функцией легких [46]. Также была продемонстрирована положительная корреляционная связь между содержанием 8-изо-простана и ЛТВ4 в БАЛ [47].
Наряду с определением биомаркеров ХОБЛ ряд авторов исследовали регуляцию экспрессии генов, участвующих в воспалительном процессе в легких. Было обнаружено, что PRB4 (основной богатый пролином белок слюны 4) и лизо-цим С активируются в БАЛ у курильщиков, содержание DEFA1 и DEFA2 (нейтрофильные
дефензины 1 и 2) положительно коррелирует с тяжестью ХОБЛ, а транскрипция гена кальгра-нулина A была обнаружена после экспозиции табачного дыма как у больных ХОБЛ, так и у лиц без ХОБЛ. Вместе с тем отмечено снижение экспрессии PRH1 и PRH2 (кислые богатые пролином фосфопротеины слюны 1 и 2) и CC10 (фосфолипидсвязывающий белок клеток Клара 10 кДа) [48].
Биомаркеры выдыхаемого воздуха
Уровни NO и монооксида углерода (CO) в выдыхаемом воздухе используют в качестве неин-вазивных биомаркеров воспаления и окислительного стресса при ХОБЛ. Средний уровень СО в выдыхаемом воздухе у курящих больных ХОБЛ значимо выше, чем у бывших курильщиков с ХОБЛ и некурящих здоровых субъектов [49]. Уровень выдыхаемого NO у курящих и у бывших курильщиков с ХОБЛ был также выше, чем у здоровых людей [50]. Не выявлено корреляционных связей между содержанием CO и NO в выдыхаемом воздухе, а также между уровнем СО и легочной функцией при ХОБЛ [49]. Концентрация СО и NO в выдыхаемом воздухе у больных ХОБЛ, не получающих ГКС, была достоверно более высокой [49, 50]. Определение уровня выдыхаемого NO используется для оценки эффективности ингаляционных ГКС у бывших курильщиков с ХОБЛ [51].
Анализ различных летучих органических соединений (ЛОС) в выдыхаемом воздухе и КВВ вызывает интерес у многих исследователей. В последние годы для анализа выдыхаемого воздуха используется прибор electronic nose (e-nose), который проводит онлайн-анализ ЛОС при помощи 32 нанодатчиков. Этим методом выявлены различия профилей ЛОС у пациентов с заболеваниями легких и у здоровых людей. Использование e-nose позволяет дифференцировать бывших курильщиков с ХОБЛ и пациентов с раком легкого [52]. Имеются исследования по применению e-nose в дифференциальной диагностике ХОБЛ и бронхиальной астмы [53]. Однако e-nose не позволяет проводить анализ отдельных компонентов смесей ЛОС [52, 53].
Биомаркеры КВВ
В КВВ у больных ХОБЛ определяют специфические биомаркеры, которые помогают при фенотипировании заболевания, мониторинге обострения и оценке эффективности терапевтических вмешательств. К ним относятся рН, пероксид водорода, метаболиты NO и арахидо-новой кислоты, белки, цитокины и другие биологически активные соединения.
Предполагают, что кислотность дыхательных путей и ее регуляция вовлечены в патогенез ХОБЛ. Зарегистрировано снижение уровня рН как при обострении, так и в периоде ремиссии ХОБЛ [54-56]. У больных с обострением ХОБЛ была обнаружена прямая связь между уровнем рН КВВ и показателями легочной функции (ОФВ1, ОФВ1/ФЖЕЛ) [55]. Продемонстрировано, что уровень рН КВВ коррелирует с эозино-фильным и нейтрофильным воспалением дыхательных путей и легочной функцией [56].
Пероксид водорода продуцируется различными клетками дыхательных путей посредством реакции супероксидного аниона О2 при воздействии супероксиддисмутазы [57]. Обнаружено повышение концентрации пероксида водорода в КВВ у здоровых курильщиков и у больных ХОБЛ [54, 58]. У пациентов с обострением ХОБЛ отмечались более высокие показатели, чем при стабильном течении болезни [51, 54]. Длительное лечение больных ХОБЛ муколитическим антиоксидантом ^ацетилцистеином вызывало снижение концентрации пероксида водорода в КВВ [59]. Выявлены корреляционные связи между уровнем пероксида водорода в КВВ и показателем ОФВр числом нейтрофилов в мокроте и тяжестью одышки, указывающие на то, что этот маркер отражает активность воспалительного процесса [57].
Оксид азота - высокореактивный свободный радикал с коротким периодом полужизни, конечными стабильными продуктами которого являются нитриты ^О2) и нитраты ^О3) ^Ох), пероксинитрит и нитротирозин. Эти биомаркеры могут быть определены в КВВ у больных ХОБЛ. Более высокий уровень NО2 и NО3 обнаружен в КВВ у пациентов с ХОБЛ в сравнении с курящими и некурящими субъектами. Существует прямая взаимосвязь между уровнем выдыхаемого N0 и концентрацией N0x в КВВ у пациентов с ХОБЛ, что указывает на высокий нитративный стресс в дыхательных путях у больных ХОБЛ [50]. С. Gessner et а1. выявили тесную взаимосвязь между концентрацией NО3 в КВВ и гиперинфляцией легких при ХОБЛ [60]. Также было обнаружено достоверное повышение концентрации нитрозотиолов в КВВ у курящих больных ХОБЛ в сравнении с некурящими [61].
Арахидоновая кислота, высвобождаемая из клеточных мембран, превращается в проста-гландины, простациклин, тромбоксаны и 8-изо-простан. Обнаружено повышение концентрации простагландина Е2 в КВВ у больных ХОБЛ [57]. Выявлено, что у больных ХОБЛ ибупрофен в отличие от рофекоксиба (селективного ингибитора циклооксигеназы-2) значимо снижает содержа-
ние простагландина Е2 в КВВ в сравнении с плацебо [62].
Лейкотриен В4 - потенциальный хемоаттрак-тант нейтрофилов, который играет важную роль в патогенезе ХОБЛ. Повышение уровня ЛТВ4 в КВВ выявлено у больных с обострением и стабильным течением ХОБЛ в сравнении со здоровыми курильщиками [63, 64]. Концентрация ЛТВ4 в КВВ была повышена у больных ХОБЛ в периоде ремиссии, в дальнейшем повышалась при обострении заболевания и снижалась на фоне антибактериальной терапии [64]. Это позволяет предположить, что ЛТВ4 служит индикатором тяжести воспаления в дыхательных путях. Концентрация ЛТВ4 в КВВ у больных ХОБЛ коррелирует с нейтрофилезом мокроты и может быть полезным маркером активности нейтро-фильного воспаления [63].
Концентрация 8-изопростана в КВВ была повышена у больных с ремиссией ХОБЛ по сравнению со здоровыми некурящими субъектами [58, 65]. Также уровень 8-изопростана в КВВ был повышен у здоровых курильщиков и при обострении ХОБЛ, после лечения его концентрация снижалась [63-65]. Не наблюдалось корреляционных связей между уровнем 8-изопростана и значением ОФВр стажем курения, клеточным составом мокроты или тяжестью одышки у больных ХОБЛ [58, 65]. Однако в одной из работ обнаружены значимо более высокие концентрации 8-изопростана в КВВ у больных с тяжелой формой ХОБЛ в сравнении с легким и среднетяже-лым течением заболевания [66].
Среди постгеномных технологий метаболо-мика наиболее приближена к медицинской диагностике, так как профиль метаболитов является наиболее информативной характеристикой фенотипа. Считается, что среднелетучие органические соединения, сконцентрированные в КВВ, лучше характеризуют состав эндогенных метаболитов, чем анализ ЛОС в выдыхаемом воздухе [67].
С целью выявления новых биомаркеров окислительного стресса и воспаления дыхательных путей нами был проведен анализ среднелетучих метаболитов в КВВ при ХОБЛ. В КВВ у больных ХОБЛ были обнаружены экзогенные и эндогенные среднелетучие метаболиты в ультранизкой концентрации, относящиеся к различным классам органических химических соединений: насыщенные жирные кислоты, эфиры, спирты, кетоны, фенолы, алкалоиды, углеводороды. У больных ХОБЛ содержание фенола в КВВ было значимо ниже, а уровень хинолина достоверно выше, чем у здоровых лиц группы контроля. Установлены положительные корреляционные связи между экспрессией насыщенных жирных
кислот в КВВ и клиническими симптомами (суммарный балл по шкале симптомов P.L. Paggiaro, показатель одышки по шкале MRC (Medical Research Council - шкала Британского медицинского исследовательского совета)), физикальны-ми данными, показателями газообмена, систолическим давлением в легочной артерии и отрицательные корреляционные связи с насыщением крови кислородом и показателями легочной функции [68].
Таким образом, в КВВ у больных ХОБЛ были выявлены среднелетучие метаболиты, которые могут рассматриваться в качестве новых биомаркеров этого заболевания. Дальнейшие исследования в этой области создадут предпосылки для использования метаболомного анализа КВВ при мониторировании течения и выделении субфенотипов ХОБЛ, а также при оценке ответа на проводимое лечение.
Расшифровка генома человека, создание общедоступных баз данных генетических структур в сочетании с развитым методом масс-спектро-метрии белков обеспечивают уникальные возможности идентификации белков и в КВВ [69, 70]. С целью оценки возможности использования протеомного анализа для диагностики болезней легких нами проведено определение содержания белков и пептидов в КВВ у больных с обострением ХОБЛ. Анализ белкового состава КВВ выполняли с использованием метода нано-поточной высокоэффективной жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии, поиск и идентификацию белков проводили по базам данных Mascot (Matrix Science, Великобритания) и IPI-human, предоставляемой Европейским институтом биоинформатики [71].
В КВВ у больных ХОБЛ обнаружено более 300 различных белков, в том числе цитоскелет-ные кератины 3 и 17 и некератиновые компоненты клетки: дермцидин, иммуноглобулин а, кининоген, цитоплазматический актин, сывороточный альбумин, цинк-а2-гликопротеин, про-филаггрин, хорнерин, пероксиредоксин-1, дес-моплакин и обширная группа ядерных белков, нехарактерных для протеома КВВ здоровых доноров. Профилаггрин является кальцийсвязы-вающим белком цитоскелета, пероксиредоксин вырабатывается в результате окислительного стресса, а обнаружение десмоплакина и ядерных белков в КВВ свидетельствует о повышенной деструкции эпителия респираторного тракта [71]. Идентифицированные в КВВ пептиды белков, характерные для ХОБЛ, также обнаруживаются в БАЛ, крови и моче у пациентов. Таким образом, указанные белковые фрагменты можно рассматривать в качестве биомаркеров ХОБЛ.
Клетки воспаления и структурные клетки респираторной системы способны синтезировать различные цитокины. Методом иммунофермент-ного анализа было обнаружено повышение концентрации ИЛ-6 и ФНО-а (провоспалительные цитокины), а также ИЛ-10 (регуляторный цито-кин) в КВВ у здоровых курильщиков и у больных ХОБЛ [72, 73]. Еще в одном исследовании был продемонстрирован более высокий уровень общего белка в КВВ у курильщиков и больных ХОБЛ по сравнению с некурящими людьми, но не выявлено различий в концентрациях ИЛ-1Р и ФНО-а. У молодых курильщиков также обнаружено повышение концентрации ИЛ-1Р в КВВ [74]. В работе с использованием мультиплексного анализа отмечено повышение уровня цитокинов (ИЛ-1Р, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12р70 и ФНО-а) в КВВ у больных с обострением ХОБЛ в сравнении с фазой ремиссии, что свидетельствует о возможности использования этих биомаркеров при оценке обострений ХОБЛ [74].
В КВВ у больных ХОБЛ также определяют биологически активные вещества, вклю-
чая малоновый диальдегид, а1-антитрипсин, интерферон-у и МПО, ММП-8 и ММП-9, НЭ, про-теиназу-3 и катепсин G, аденозин, а также другие биомаркеры, которые дают важную информацию о патогенезе и активности воспалительного процесса [6, 10, 54, 75-77].
Таким образом, в настоящее время данных о воспроизводимости маркеров недостаточно, что диктует необходимость поиска специфических биомаркеров ХОБЛ, использование которых поможет на ранних этапах диагностировать обострения и оценить эффективность лечения. Вполне вероятно, что интегративный подход, сочетающий клинические параметры и новые биомаркеры ХОБЛ, определяемые при помощи технологий метаболомики и протеомики, позволит клиницистам отслеживать прогресси-рование болезни и прогнозировать ответ на терапию.
Со списком литературы вы можете ознакомиться на сайтах: http://atmosphere-ph.ru/modules.php?name= Magazines&sop=listissues&magid=1 и https://elibrary. ru/title_about.asp?id=52895
Biological Markers of Chronic Obstructive Pulmonary Disease
E.Kh. Anaev
Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterized by inflammation of the airways and progressive restriction of airflow. Local or systemic biomarkers in addition to functional and radiologic markers can provide insight to pathophysiological mechanisms of COPD, help to determine phenotypes of the disease and long-term prognosis. The article contains literature data and author's results on the analysis of various biomarkers that can be used for diagnosis, severity assessment and monitoring of treatment efficacy in patients with COPD.
Key words: chronic obstructive pulmonary disease, biomarkers, exhaled breathcondensate, induced sputum, broncho-alveolar lavage.
НЕРВНЫЕ БОЛЕЗНИ
'J
Продолжается подписка на научно-практический журнал
"НЕРВНЫЫЕ БОЛЕЗНИ"
Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук.
Журнал выходит 4 раза в год. Стоимость подписки на полгода по каталогу агентства "Роспечать" - 840 руб., на один номер - 420 руб.
Подписной индекс 81610.
ч
Подписку можно оформить в любом отделении связи России и СНГ. Редакционную подписку на любой журнал издательства "Атмосфера" можно оформить на сайте http://atm-press.ru или по телефону: (495) 730-63-51
Г
