CC BY
211
Редкие заболевания легких
Биомаркеры идиопатического легочного фиброза
Э.Х. Анаев
Идиопатический легочный фиброз (ИЛФ) - хроническое прогрессирующее заболевание интерстициальной ткани легких с неблагоприятным прогнозом. Разработка международных диагностических критериев, основанных на клинических, физиологических, рентгенологических и морфологических особенностях, способствовала улучшению точности диагностики ИЛФ и прогнозирования риска смертности. Однако имеющиеся в настоящее время диагностические методы не позволяют выявить ИЛФ в ранней стадии, точно прогнозировать течение болезни, а также оценить эффективность лечения. Для более точной и ранней диагностики, улучшения прогнозирования течения ИЛФ, а также оценки эффективности новых противофиброзных препаратов необходимы разработка и внедрение в практику диагностических и прогностических биомаркеров.
Ключевые слова: идиопатический легочный фиброз, диагностика, биомаркеры, конденсат выдыхаемого воздуха.
Идиопатический легочный фиброз (ИЛФ) -хроническое прогрессирующее заболевание легких с неблагоприятным прогнозом, схожим с таковым некоторых онкологических заболеваний [1, 2]. Хотя этиология и патогенез ИЛФ до сих пор не до конца изучены, в настоящее время появились два противофиброзных препарата (пирфенидон и нинтеданиб), продемонстрировавшие эффективность в замедлении прогрессирования заболевания [3]. Последние разработки в области постгеномных технологий открыли эру системной биологии и индивидуализированной медицины, предлагающей новые идеи в понимании и лечении ИЛФ [4]. Настоящая статья посвящена обзору биомаркеров ИЛФ, использование которых может привести к улучшению диагностики и выявлению новых терапевтических мишеней и предикторов ответа на лечение.
Потенциальная значимость биомаркеров
В современных международных рекомендациях представлены диагностические критерии ИЛФ, основанные на клинических, рентгенологических и морфологических особенностях, а также определена роль междисциплинарного обсуждения среди пульмонологов, рентгенологов и
Эльдар Хусеевич Анаев - докт. мед. наук, зав. лабораторией неинвазивных методов диагностики ФГБУ "НИИ пульмонологии" ФМБА России, профессор кафедры пульмонологии ФДПО ФГБОУ ВО "Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова" МЗ РФ, Москва. Контактная информация: dissovet-pulmo@mail.ru
патологов как "золотого стандарта" диагностики ИЛФ [5, 6].
Диагноз ИЛФ в 2/3 случаев устанавливается на основе характерных клинических данных и типичной картины обычной интерстициаль-ной пневмонии (ОИП) при мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ). В сложных клинических случаях и при нетипичной картине МСКТ для гистологического подтверждения диагноза ОИП рекомендуется проведение открытой биопсии легкого, которая несет в себе риск про-грессирования заболевания, противопоказана тяжелым больным и пожилым пациентам с сопутствующими заболеваниями. В недавно проведенном исследовании показано, что эффективной в получении адекватных образцов легочной ткани для диагностики ИЛФ может являться бронхоскопическая криобиопсия легкого [7]. Эта малоинвазивная методика представляет собой альтернативу открытой биопсии легкого и в ближайшее время будет включена в алгоритм диагностики ИЛФ. Однако на сегодняшний день даже в крупных специализированных клиниках диагноз "неклассифицируемое интерстициаль-ное заболевание легких" (ИЗЛ) устанавливается у 10% пациентов, обратившихся с прогрессирующим легочным фиброзом [8].
В конце XX века основным патогенетическим механизмом ИЛФ считали хроническое воспаление, предшествующее прогрессирующему фиброзу. В последнее 10-летие признано, что фиброзирование обусловлено персистирующи-ми или периодическими микротравмами альвеолярного эпителия (сигаретный дым, микроаспирация, инфекция и др.) у лиц с генетиче-
ской предрасположенностью [9]. В многочисленных исследованиях выявлено, что повреждение эпителиальных клеток альвеол сопровождается внесосудистым свертыванием и активацией иммунной системы. Альвеолярные эпителиальные клетки индуцируют миграцию и пролиферацию фибробластов, приток циркулирующих фиброцитов в очаг повреждения и способствуют диф-ференцировке фибробластов в миофибробласты. Это приводит к образованию очагов миофибро-бластов, которые секретируют избыточное количество белков внеклеточного матрикса. Осаждение и накопление компонентов внеклеточного матрикса в интерстиции и альвеолярных перегородках приводят к фиброзу с прогрессирующим разрушением ткани легких и потерей их функции [10].
Этот патогенетический каскад включает в себя взаимодействия комплексов клетка-клетка и клетка-матрикс через многочисленные биохимические медиаторы, такие как факторы роста, ферменты, хемокины, факторы свертывания крови, а также активные формы кислорода. Основным из них является трансформирующий фактор роста в (ТФР-в) - мощный профиброти-ческий медиатор, участвующий в рекрутировании клеток, дифференциации миофибробластов и индукции продукции внеклеточного матрикса [11].
При ранней манифестации ИЛФ в отсутствие биопсии часто трудно отличить от других ИЗЛ. Кроме того, ОИП - гистологический признак ИЛФ - встречается и при других ИЗЛ. Имеющиеся в настоящее время клинические данные не позволяют точно прогнозировать течение болезни, которое может варьировать от медленно прогрессирующего к быстро прогрессирующему, а в 5% случаев - протекать с обострением. Эти проблемы подчеркивают необходимость поиска и валидизации диагностических маркеров, специфичных для ИЛФ, а также прогностических маркеров течения болезни в процессе лечения, в том числе при направлении на трансплантацию легких [12].
После регистрации пирфенидона и нинтеда-ниба и выявления новых потенциальных терапевтических мишеней возникла необходимость в поиске терагностических маркеров - биомаркеров, позволяющих оценить эффективность препарата в начале лечения. Это даст возможность избежать побочных действий и повысить эффективность лечения.
Различным клиническим, физиологическим, рентгенологическим и морфологическим показателям отводится определенная роль в прогнозировании смертности при ИЛФ. К клиническим
предикторам плохой выживаемости относят пожилой возраст, мужской пол, стаж курения, низкий индекс массы тела, наличие легочной гипертензии и сопутствующей эмфиземы легких. Динамические изменения форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ) и диффузионной способности легких по оксиду углерода фьсо) позволяют лучше предсказывать прогноз, чем исходные значения этих показателей. При снижении ФЖЕЛ на 5-10% в течение 6 мес смертность в течение последующего года увеличивается более чем в 2 раза [13].
К независимым предикторам смертности также относят показатель теста с 6-минутной ходьбой и его изменение в течение 6 мес [14]. Кроме того, при оценке прогноза необходимо учитывать интеграцию различных клинических, физиологических и рентгенологических данных при ИЛФ. Тем не менее они не позволяют достоверно предсказать прогноз болезни или ответ на лечение, а также определить молекулярные фенотипы болезни. Использование взаимосвязи динамических функциональных параметров и биомаркеров активности заболевания позволит подобрать персонализированное лечение и улучшить прогноз [15].
Применение "омик"-технологий дает возможность быстро и точно провести одновременный анализ генов, РНК-транскриптов, белков, метаболитов. Такое многомасштабное моделирование позволит выявить специфические молекулярные фенотипы ИЛФ, которые в будущем могут быть использованы для улучшения диагностики и подбора лечения [12].
Идеальные молекулярные биомаркеры отражают ключевые патологические механизмы ИЛФ, могут быть легко и точно измерены, вали-дизированы [16]. Стратификация и индивидуализированное лечение ИЛФ могут основываться на использовании молекулярных биомаркеров в клинической практике. Недавно были выявлены кандидатные биомаркеры, участвующие в дисфункции альвеолярных эпителиальных клеток, иммунной дисрегуляции, ремоделиро-вании внеклеточного матрикса и фибропроли-ферации [17].
Генетические биомаркеры ИЛФ
В двух крупных полногеномных исследованиях были выявлены несколько общих генетических вариантов, связанных с предрасположенностью к ИЛФ и риском прогрессирования заболевания. Идентифицированные гены участвуют в защитных реакциях, межклеточной адгезии и репарации ДНК [18]. Кандидатные генетические биомаркеры ИЛФ приведены в табл. 1.
Таблица 1. Генетические биомаркеры ИЛФ
Биомаркеры Потенциальная роль Комментарии
Муцин-5В-промотор однонуклеотидного полиморфизма (MUC5B promoter SNPs) Предрасположенность, прогноз ге35705950 (минорный аллель): повышенная чувствительность, увеличение выживаемости; ге5743890 (минорный аллель): снижение чувствительности, уменьшение выживаемости
Толл-интерактивный белок однонуклеотидного полиморфизма (TOLLIP SNPs) Предрасположенность, прогноз -
Ген сурфактантного белка C (SFTPC), ген сурфактантного белка А2 (SFTPA2) Предрасположенность -
Теломерсвязанные гены: обратная транскриптаза теломеразы (TERT), РНК-компонент теломеразы (TERC), дискератин (DKC1), регулятор элонгации теломеразы ДНК-геликазы (RTEL1) Предрасположенность Короткие теломеры в лейкоцитах ассоциированы с плохой выживаемостью
Длина теломера Предрасположенность, прогноз -
Профили экспрессии генов в легких или периферической крови Диагноз, прогноз Пример: экспрессия микроРНК лизокардиолипин-ацилтрансферазы (LYCAT) в лейкоцитах коррелирует с легочной функцией и выживаемостью
Профили экспрессии микроРНК в легких или периферической крови Диагноз, прогноз, терапевтическая мишень Пример: антифибротическая негативная регуляция микроРНК: микроРНК-29, Let-7d; профибротическая активация регуляции микроРНК: микроРНК-21, микроРНК-154
Однонуклеотидный полиморфизм в промо-торной области гена муцина 5В (MUC5B) участвует в защите дыхательных путей. Полиморфизм муцин-5В-промотора не связан с фиброзом легких при склеродермии или саркоидозе и специфичен для ИЛФ [19]. Аналогичным образом, несколько однонуклеотидных полиморфизмов, ответственных за предрасположенность к ИЛФ, были выявлены в TOLLIP-локусе [18]. У больных ИЛФ ген TOLLIP кодирует уменьшение экспрессии белка и регулирует часть врожденной иммунной системы, опосредованной толл-подобными рецепторами и ТФР-р-сигнальными путями. Удивительно, что минорный аллель гэ5743890 в TOLLIP защищает от развития ИЛФ, хотя его наличие, как правило, связано с повышенной смертностью.
В исследованиях семейных форм ИЛФ были выявлены редкие варианты генов, кодирующих белки сурфактанта, включая сурфактантные белки С (SFTPC) и А2 (SFTPA2), и несколько генов, связанных с функцией теломер, таких как TERT. Короткие теломеры свидетельствуют о ремоделировании паренхимы легких и эпителиальной дисфункции, которые были выявлены у бессимптомных родственников больных ИЛФ и могут представлять ранние стадии болезни. Даже в отсутствие полиморфизма TERT в моноцитах периферической крови или в альвеолярных эпителиальных клетках у больных ИЛФ часто обнаруживают короткие теломеры, указывающие на неблагоприятный прогноз заболевания [20, 21].
Полный анализ РНК микрочипов легочной ткани у пациентов с различными ИЗЛ позволил идентифицировать болезньспецифичную экспрессию генов. При сравнении профилей экспрессии генов в легких у больных со стабильным или быстро прогрессирующим течением ИЛФ было выявлено 134 транскрипта, которые активируют болезнь или приводят к негативной регуляции ее течения. При анализе транскриптома периферической крови были идентифицированы гены с различной экспрессией у больных ИЛФ и у здоровых лиц, а также у пациентов с разной тяжестью заболевания. Выявлена экспрессия мРНК на лизокардиолипин-ацилтрансферазе (LYCAT), а также сильные корреляционные связи содержания кардиолипинремоделирующего фермента в моноцитах периферической крови с показателями легочной функции и выживаемостью больных ИЛФ [22].
Идентификация показателей диагностической или прогностической экспрессии генов -это шаг к развитию молекулярных тестов, которые могут быть использованы при анализе материала, полученного при бронхоскопии, или образцов периферической крови, позволяя осуществлять менее инвазивные подходы к диагностике ИЛФ и проводить раннее выявление лиц с высокой вероятностью быстрого прогрессирова-ния заболевания.
Метилирование ДНК, модификации гистонов и некодирующие микроРНК являются эпигенетическими механизмами, вносящими вклад в различия экспрессии генов, наблюдаемые при
Таблица 2. Белковые биомаркеры сыворотки крови при ИЛФ
Биомаркеры Потенциальная роль Комментарии
SP-A, SP-D Диагноз, прогноз Повышение уровня - предиктор плохой выживаемости
КЬ-6/МиС1 Диагноз, прогноз Повышение уровня - предиктор плохой выживаемости и высокого риска обострений
сСК18 (каспазный цитокератин-18) Диагноз Более высокие уровни при ИЛФ не связаны с тяжестью заболевания или исходом
ССЬ18 Прогноз Концентрация более >150 нг/мл связана с высокой смертностью
СХСЬ13 Прогноз Высокие уровни связаны с легочной гипертензией, обострением и плохой выживаемостью
Ап^-ШР70 IgG (IgG-антитела к белку теплового шока 70) Прогноз Выявление IgG связано с функциональными нарушениями и плохой выживаемостью
Периостин Прогноз Высокие уровни при ИЛФ и корреляция с прогрессированием болезни
Фибулин-1 Диагноз, прогноз Высокие уровни при ИЛФ и корреляция с прогрессированием болезни
ММП-1, ММП-7 Диагноз, прогноз Высокие уровни связаны с прогрессированием заболевания и плохой выживаемостью
ИЛ-8, 1САМ-1 Прогноз Высокие концентрации связаны с плохой выживаемостью
ЬОХЬ2 Прогноз Более высокие уровни связаны с повышенным риском прогрессирования заболевания
ECM-neoepitopes (новая детерминанта внеклеточного матрикса) Прогноз Увеличение концентрации связано с прогрессированием заболевания; предиктор выживаемости
Обозначения: IgG - иммуноглобулин G.
ИЛФ. Эти регуляторные механизмы находятся под влиянием различных агентов, включая факторы окружающей среды (сигаретный дым и инфекции), генетический профиль, пол и возраст. При полногеномном анализе метилирования ДНК легочной ткани было выявлено 2130 значимых дифференциальных метилированных областей в образцах от больных ИЛФ, из которых примерно 1/3 ассоциировались со значительными изменениями экспрессии генов [23].
МикроРНК оказывает влияние на экспрессию белка путем связывания с мРНК. При микроРНК-профилировании легочной ткани были выявлены значимо повышенные или низкие уровни ряда регуляторных микроРНК у больных ИЛФ, что отличало нормальное легкое от легкого с ИЛФ и быстро прогрессирующее заболевание от медленно прогрессирующего. Трансформирующий фактор роста в играет важную роль в повышении регуляции профибротических микроРНК и подавлении антифиброзных микроРНК [24]. Кроме того, уровни экспрессии микроРНК-21, микроРНК-155 и микроРНК-101-3р в сыворотке крови могут коррелировать с ФЖЕЛ и МСКТ-картиной при ИЛФ [25].
Внутривенное введение мышам синтетического микроРНК-29 при блеомицининдуцированном фиброзе легких способствует восстановлению функции эндогенной микроРНК-29, сопровождается уменьшением экспрессии коллагена и легочного фиброза [26]. Эти изменения в экспрессии микроРНК у больных ИЛФ указывают на их важ-
ную регуляторную роль при фиброзе легких и на то, что они могут служить в качестве потенциальных диагностических и прогностических биомаркеров, а также терапевтических мишеней.
Белковые биомаркеры ИЛФ
Увеличивается число исследований, направленных на выявление белковых биомаркеров и клеточных предикторов ИЛФ. Повышенное содержание в сыворотке крови ряда белков, в том числе сурфактантных белков А ^Р-А) и D ^Р^), муцина 1 (КЬ-6/МиС1), СС-хемокина лиганда 18 (ССЬ18), С-Х-С-хемокина с мотивом 13 (СХСЫ3), периостина, фибулина-1, мат-риксных металлопротеиназ (ММП) - ММП-1 и ММП-7, интерлейкина-8 (ИЛ-8), межклеточной молекулы адгезии-1 (1САМ-1) и лизилоксидаза-подобного белка 2 (ЬОХЬ2), было связано с неблагоприятным прогнозом ИЛФ (табл. 2) [7, 27, 28]. Повышенные базовые уровни КЬ-6/МиС1 в сыворотке крови также указывают на риск будущих обострений [29].
Аналогичным образом, некоторые циркулирующие клетки ассоциировались с плохой выживаемостью. К клеточным маркерам быстро прогрессирующего ИЛФ относят повышение содержания циркулирующих фиброцитов и семафо-рин-7а+-регуляторных Т-клеток (Tregs) [30, 31].
При серийных измерениях было выявлено повышение концентрации фрагментов белков внеклеточного матрикса в сыворотке крови у больных ИЛФ. Повышение концентрации неоэпитопа
было связано с прогрессированием заболевания, и скорость изменения трех ММП-деградированных белков внеклеточного матрикса в течение 3 мес предсказывала выживаемость [32]. Эти результаты позволяют предположить, что данные серийных измерений циркулирующих белков можно использовать в качестве прогностических или те-рагностических биомаркеров.
У больных ИЛФ в сыворотке крови повышено содержание 8-изопростана в сравнении со здоровыми. Это свидетельствует об усилении окислительного стресса и окислительно-восстановительном дисбалансе при указанном заболевании [33].
Содержание белка S100A9 в бронхоальвеоляр-ной лаважной жидкости (БАЛЖ) у больных ИЛФ было значимо более высоким, чем у здоровых лиц и у пациентов с другими ИЗЛ [34]. Повышение уровня циркулирующих фиброцитов в плазме у больных ИЛФ - неблагоприятный прогностический признак, ассоциированный с ранней смертностью [30]. Увеличение экспрессии белка се-мафорина (Semaphorin 7а+) на циркулирующих регуляторных Т-клетках, а также общая бактериальная нагрузка и обнаружение бактерий рода стафилококков и стрептококков в микробиоме легких связаны со снижением легочной функции и быстрым прогрессированием ИЛФ [30, 35].
При исследовании легочной ткани и БАЛЖ также были выявлены несколько кандидатных диагностических и прогностических биомаркеров ИЛФ, в том числе интегрин avp6, белок S100A9 и растворимый аннексин V [34, 36, 37].
Ценность этих белков, или клеточных биомаркеров в качестве диагностических или прогностических факторов ИЛФ предстоит оценить в будущих исследованиях. Кроме того, интегрируя проверенные молекулярные переменные в модели многофакторного прогнозирования риска, можно повысить их точность в прогнозировании исходов ИЛФ. В связи с этим T.J. Richards et al. сформулировали персональный клинический и молекулярный индекс (суммировав пол, ФЖЕЛ (% от должной), Dlco (% от должной) и концентрацию ММП-7 в сыворотке крови), который позволил точно предсказать смертность в этой валидационной группе [27]. Две другие интегрирующие модели прогнозирования - уровни SP-A и SP-D или ММП-7, SP-А и KL-6/MUC1 -продемонстрировали повышение предсказуемости смертности в сравнении с клиническими предикторами [38].
Неинвазивные биомаркеры ИЛФ
Метаболомика открывает возможности для лучшего понимания дисрегуляции метаболизма, лежащего в основе многих болезней, в том
числе заболеваний дыхательных путей, таких как бронхиальная астма, хроническая обструк-тивная болезнь легких и муковисцидоз [39, 40]. Повышение уровня молочной кислоты в легочной ткани у больных ИЛФ по сравнению с контролем, по-видимому, играет роль в дифференциации миофибробластов через рН-зависимую активацию ТФР-р [41]. Необходимо проведение дополнительных исследований в области мета-боломики для выяснения роли путей дисрегуля-ции клеточного метаболизма в патогенезе ИЛФ и интегрирования их с имеющимися генетическими, эпигенетическими, транскриптомными и протеомными данными.
Выявление неинвазивных биомаркеров имеет важное значение для ранней диагностики ИЛФ и ведения таких больных. Анализ конденсата выдыхаемого воздуха (КВВ) - новый неинвазивный метод выявления биомаркеров преимущественно из нижних отделов дыхательных путей. Исследование КВВ позволяет контролировать изменения концентрации медиаторов воспаления и окислительного стресса в дыхательных путях при ИЛФ [42-44].
В проведенных исследованиях выявлено значимое повышение концентраций 8-изопростана, пероксида водорода, цистеиновых лейкотрие-нов, нитритов и 3-нитротирозина в КВВ у больных ИЛФ в сравнении со здоровыми [44-48]. Это свидетельствует о высокой активности окислительного и нитрозативного стресса в бронхоле-гочной системе при ИЛФ. Обнаружена обратная корреляционная связь содержания пероксида водорода в КВВ с DLCO, указывающая на связь этого биомаркера с тяжестью течения ИЛФ [46].
Еще в одном исследовании у больных ИЛФ в КВВ было обнаружено 9 различных типов ли-зофосфатидиловой кислоты, которая является важным медиатором привлечения фибро-бластов. Кроме того, в КВВ у больных ИЛФ было выявлено достоверно повышенное содержание докозатетраэноил-лизофосфатидиловой кислоты в сравнении со здоровыми [49]. При определении элементного состава в КВВ у больных ИЛФ в отличие от здоровых некурящих лиц были обнаружены пневмотоксичные (кремний, никель) и другие (цинк, селен, медь) микроэлементы. Эти данные подтверждают гипотезу, что экологические и профессиональные факторы играют важную роль в патогенезе ИЛФ [50].
Среди неинвазивных "омик"-маркеров повышенный интерес исследователей привлекло изучение генетических альтераций микроса-теллитной ДНК. В образцах КВВ у больных ИЛФ были обнаружены 4 микросателлитных маркера (ТНИА1, D17S579, D17S250 и D8S137). Эти из-
менения имеют важное значение в генетической основе ИЛФ, и выявление альтераций микроса-теллитной ДНК при раке легкого может объяснять высокий относительный риск онкогенеза при ИЛФ [51].
Таким образом, последние достижения в понимании патогенетических механизмов ИЛФ позволили выявить различные молекулярные фенотипы, формирующиеся в результате сложных взаимодействий между генетическими, эпигенетическими, транскрипционными, метаболическими и экологическими факторами. Для более точной и ранней диагностики ИЛФ, а также для улучшения прогноза течения болезни необходимы разработка и валидизация диагностических и прогностических биомаркеров. Антифиброзная терапия потенциально новыми препаратами предполагает необходимость использования биомаркеров, позволяющих прогнозировать течение ИЛФ и оценивать ответ на лечение.
Список литературы
1. Hutchinson J., Fogarty A., Hubbard R., McKeever T. Global incidence and mortality of idiopathic pulmonary fibrosis: a systematic review. Eur Respir J 2015; 46(3): 795-806.
2. Vancheri C., Failla M., Crimi N., Raghu G. Idiopathic pulmonary fibrosis: a disease with similarities and links to cancer biology. Eur Respir J 2010; 35(3): 496-504.
3. Woodcock H.V., Maher T.M. The treatment of idiopathic pulmonary fibrosis. F1000Prime Rep 2014; 6: 16.
4. Pathak R.R., Dave V. Integrating omics technologies to study pulmonary physiology and pathology at the systems level. Cell Physiol Biochem 2014; 33(5): 1239-1260.
5. Raghu G., Collard H.R., Egan J.J., Martinez F.J., Behr J., Brown K.K., Colby T.V., Cordier J.F., Flaherty K.R., Lasky J.A., Lynch D.A., Ryu J.H., Swigris J.J., Wells A.U., Ancochea J., Bouros D., Carvalho C., Costabel U., Ebina M., Hansell D.M., Johkoh T., Kim D.S., King T.E. Jr., Kondoh Y., Myers J., Müller N.L., Nicholson A.G., Richeldi L., Selman M., Dudden R.F., Griss B.S., Protzko S.L., Sc hünemann H.J.; ATS/ERS/JRS/ALAT Committee on Idiopathic Pulmonary Fibrosis. An official ATS/ERS/JRS/ALAT statement: idiopathic pulmonary fibrosis: evidence-based guidelines for diagnosis and management. Am J Respir Crit Care Med 2011; 183(6): 788-824.
6. Чучалин А.Г., Авдеев С.Н., Айсанов З.Р., Белевский А.С., Демура С.А., Илькович В.В., Коган Е.А., Самсонова М.В., Сперанская А.А., Тюрин И.Е., Черняев А.Л., Черняк Б.А., Черняк А.В., Шмелев Е.И. Диагностика и лечение идиопа-тического легочного фиброза. Федеральные клинические рекомендации. Пульмонология 2016; 26(4): 399-421.
7. Tomassetti S., Wells A.U., Costabel U., Cavazza A., Colby T.V., Rossi G., Sverzellati N., Carloni A., Carretta E., Buc-cioli M., Tantalocco P., Ravaglia C., Gurioli C., Dubini A., Pi-ciucchi S., Ryu J.H., Poletti V. Bronchoscopic lung cryobiopsy increases diagnostic confidence in the multidisciplinary diagnosis of idiopathic pulmonary fibrosis. Am J Respir Crit Care Med 2016; 193(7): 745-752.
8. Daccord C., Maher T.M. Recent advances in understanding idiopathic pulmonary fibrosis. F1000Res 2016; 5: pii F1000 Faculty Rev-1046.
9. King T.E. Jr., Pardo A., Selman M. Idiopathic pulmonary fibrosis. Lancet 2011; 378(9807): 1949-1961.
10. Ahluwalia N., Shea B.S., Tager A.M. New therapeutic targets in idiopathic pulmonary fibrosis. Aiming to rein in runaway
wound-healing responses. Am J Respir Crit Care Med 2014; 190(8): 867-878.
11. Wolters P.J., Collard H.R., Jones K.D. Pathogenesis of idiopathic pulmonary fibrosis. Annu Rev Pathol 2014; 9: 157-179.
12. Maher T.M. Beyond the diagnosis of idiopathic pulmonary fibrosis; the growing role of systems biology and stratified medicine. Curr Opin Pulm Med 2013; 19(5): 460-465.
13. du Bois R.M., Weycker D., Albera C., Bradford W.Z., Costabel U., Kartashov A., King T.E. Jr., Lancaster L., Noble P.W., Sahn S.A., Thomeer M., Valeyre D., Wells A.U. Forced vital capacity in patients with idiopathic pulmonary fibrosis: test properties and minimal clinically important difference. Am J Respir Crit Care Med 2011; 184(12): 1382-1389.
14. du Bois R.M., Albera C., Bradford W.Z., Costabel U., Leff J.A., Noble P.W., Sahn S.A., Valeyre D., Weycker D., King T.E. Jr. 6-Minute walk distance is an independent predictor of mortality in patients with idiopathic pulmonary fibro-sis. Eur Respir J 2014; 43(5): 1421-1429.
15. Kolb M., Collard H.R. Staging of idiopathic pulmonary fibro-sis: past, present and future. Eur Respir Rev 2014; 23(132): 220-224.
16. Ley B., Brown K.K., Collard H.R. Molecular biomarkers in idiopathic pulmonary fibrosis. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2014; 307(9): L681-691.
17. Spagnolo P., Tzouvelekis A., Maher T.M. Personalized medicine in idiopathic pulmonary fibrosis: facts and promises. Curr Opin Pulm Med 2015; 21(5): 470-478.
18. Noth I., Zhang Y., Ma S.F., Flores C., Barber M., Huang Y., Broderick S.M., Wade M.S., Hysi P., Scuirba J., Richards T.J., Juan-Guardela B.M., Vij R., Han M.K., Martinez F.J., Kossen K., Seiwert S.D., Christie J.D., Nicolae D., Kaminski N., Garcia J.G. Genetic variants associated with idiopathic pulmonary fibrosis susceptibility and mortality: a genome-wide association study. Lancet Respir Med 2013; 1(4): 309-317.
19. Stock C.J., Sato H., Fonseca C., Banya W.A., Molyneaux P.L., Adamali H., Russell A.M., Denton C.P., Abraham D.J., Hansell D.M., Nicholson A.G., Maher T.M., Wells A.U., Lindahl G.E., Renzoni E.A. Mucin 5B promoter polymorphism is associated with idiopathic pulmonary fibrosis but not with development of lung fibrosis in systemic sclerosis or sarcoidosis. Thorax 2013; 68(5): 436-441.
20. Kropski J.A., Blackwell T.S., Loyd J.E. The genetic basis of idiopathic pulmonary fibrosis. Eur Respir J 2015; 45(6): 1717-1727.
21. Stuart B.D., Lee J.S., Kozlitina J., Noth I., Devine M.S., Gla-zer C.S., Torres F., Kaza V., Girod C.E., Jones K.D., Elic-ker B.M., Ma S.F., Vij R., Collard H.R., Wolters P.J., Garcia C.K. Effect of telomere length on survival in patients with idiopathic pulmonary fibrosis: an observational cohort study with independent validation. Lancet Respir Med 2014; 2(7): 557-565.
22. Huang L.S., Mathew B., Li H., Zhao Y., Ma S.F., Noth I., Red-dy S.P., Harijith A., Usatyuk P.V., Berdyshev E.V., Kaminski N., Zhou T., Zhang W., Zhang Y., Rehman J., Kotha S.R., Gurney T.O., Parinandi N.L., Lussier Y.A., Garcia J.G., Natarajan V. The mitochondrial cardiolipin remodeling enzyme lysocardiolipin acyltransferase is a novel target in pulmonary fibrosis. Am J Respir Crit Care Med 2014; 189(11): 1402-1415.
23. Yang I.V., Schwartz D.A. Epigenetics of idiopathic pulmonary fibrosis. Transl Res 2015; 165(1): 48-60.
24. Cui H., Xie N., Thannickal V.J., Liu G. The code of non-coding RNAs in lung fibrosis. Cell Mol Life Sci 2015; 72(18): 3507-3519.
25. Li P., Li J., Chen T., Wang H., Chu H., Chang J., Zang W., Wang Y., Ma Y., Du Y., Zhao G., Zhang G. Expression analysis of serum microRNAs in idiopathic pulmonary fibrosis. Int J Mol Med 2014; 33(6): 1554-1562.
26. Montgomery R.L., Yu G., Latimer P.A., Stack C., Robinson K., Dalby C.M., Kaminski N., van Rooij E. MicroRNA
mimicry blocks pulmonary fibrosis. EMBO Mol Med 2014; 6(10): 1347-1356.
27. Richards T.J., Kaminski N., Baribaud F., Flavin S., Brodmerkel C., Horowitz D., Li K., Choi J., Vuga L.J., Lin-dell K.O., Klesen M., Zhang Y., Gibson K.F. Peripheral blood proteins predict mortality in idiopathic pulmonary fibrosis. Am J Respir Crit Care Med 2012; 185(1): 67-76.
28. Vuga L.J., Tedrow J.R., Pandit K.V., Tan J., Kass D.J., Xue J., Chandra D., Leader J.K., Gibson K.F., Kaminski N., Sciur-ba F.C., Duncan S.R. C-X-C motif chemokine 13 (CXCL13) is a prognostic biomarker of idiopathic pulmonary fibrosis. Am J Respir Crit Care Med 2014; 189(8): 966-974.
29. Ohshimo S., Ishikawa N., Horimasu Y., Hattori N., Hiro-hashi N., Tanigawa K., Kohno N., Bonella F., Guzman J., Costabel U. Baseline KL-6 predicts increased risk for acute exacerbation of idiopathic pulmonary fibrosis. Respir Med 2014; 108(7): 1031-1039.
30. Moeller A., Gilpin S.E., Ask K., Cox G., Cook D., Gaul-die J., Margetts P.J., Farkas L., Dobranowski J., Boylan C., O'Byrne P.M., Strieter R.M., Kolb M. Circulating fibrocytes are an indicator of poor prognosis in idiopathic pulmonary fi-brosis. Am J Respir Crit Care Med 2009; 179(7): 588-594.
31. Reilkoff R.A., Peng H., Murray L.A., Peng X., Russell T., Montgomery R., Feghali-Bostwick C., Shaw A., Homer R.J., Gulati M., Mathur A., Elias J.A., Herzog E.L. Sem-aphorin 7a+ regulatory T cells are associated with progressive idiopathic pulmonary fibrosis and are implicated in transforming growth factor-|1-induced pulmonary fibrosis. Am J Respir Crit Care Med 2013; 187(2): 180-188.
32. Jenkins R.G., Simpson J.K., Saini G., Bentley J.H., Russell A.M., Braybrooke R., Molyneaux P.L., McKeever T.M., Wells A.U., Flynn A., Hubbard R.B., Leeming D.J., Marshall R.P., Karsdal M.A., Lukey P.T., Maher T.M. Longitudinal change in collagen degradation biomarkers in idiopathic pulmonary fibrosis: an analysis from the prospective, multicentre PROFILE study. Lancet Respir Med 2015; 3(6): 462-472.
33. Malli F., Bardaka F., Tsilioni I., Karetsi E., Gourgoulianis K.I., Daniil Z. 8-isoprostane levels in serum and bronchoalveolar lavage in idiopathic pulmonary fibrosis and sarcoidosis. Food Chem Toxicol 2013; 61: 160-163.
34. Hara A., Sakamoto N., Ishimatsu Y., Kakugawa T., Nakashi-ma S., Hara S., Adachi M., Fujita H., Mukae H., Kohno S. S100A9 in BALF is a candidate biomarker of idiopathic pulmonary fibrosis. Respir Med 2012; 106(4): 571-580.
35. Han M.K., Zhou Y., Murray S., Tayob N., Noth I., Lama V.N., Moore B.B., White E.S., Flaherty K.R., Huffnagle G.B., Martinez F.J.; COMET Investigators. Lung microbiome and disease progression in idiopathic pulmonary fibrosis: an analysis of the COMET study. Lancet Respir Med 2014; 2(7): 548-556.
36. Saini G., Porte J., Weinreb P.H., Violette S.M., Wallace W.A., McKeever T.M., Jenkins G. av|6 integrin may be a potential prognostic biomarker in interstitial lung disease. Eur Respir J 2015; 46(2): 486-494.
37. Buckley S., Shi W., Xu W., Frey M.R., Moats R., Pardo A., Selman M., Warburton D. Increased alveolar soluble annexin V promotes lung inflammation and fibrosis. Eur Respir J 2015; 46(5): 1417-1429.
38. Song J.W., Do K.H., Jang S.J., Colby T.V., Han S., Kim D.S. Blood biomarkers MMP-7 and SP-A: predictors of outcome in idiopathic pulmonary fibrosis. Chest 2013; 143(5): 1422-1429.
39. Stringer K.A., McKay R.T., Karnovsky A., Quemerais B., Lacy P. Metabolomics and its application to acute lung diseases. Front Immunol 2016; 7: 44.
40. Nobakht M., Gh B.F., Aliannejad R., Rezaei-Tavirani M., Ta-heri S., Oskouie A.A. The metabolomics of airway diseases, including COPD, asthma and cystic fibrosis. Biomarkers 2015; 20(1): 5-16.
41. Kottmann R.M., Kulkarni A.A., Smolnycki K.A., Lyda E., Dahanayake T., Salibi R., Honnons S., Jones C., Isern N.G., Hu J.Z., Nathan S.D., Grant G., Phipps R.P., Sime P.J. Lactic acid is elevated in idiopathic pulmonary fibrosis and induces myofibroblast differentiation via pH-dependent activation of transforming growth factor-ß. Am J Respir Crit Care Med 2012; 186(8): 740-751.
42. Konstantinidi E.M., Lappas A.S., Tzortzi A.S., Behrakis P.K. Exhaled breath condensate: technical and diagnostic aspects. ScientificWorldJournal 2015; 2015: 435160.
43. Anaev E., Avdeev S., Cherniak A., Merzhoeva Z., Chuchalin A. Exhaled breath condensate markers in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Eur Respir J 2005; 26(Suppl. 49): 334s.
44. Chow S., Thomas P.S., Malouf M., Yates D.H. Exhaled breath condensate (EBC) biomarkers in pulmonary fibrosis. J Breath Res 2012; 6(1): 016004.
45. Shimizu Y., Dobashi K., Sano T., Yamada M. ROCK activation in lung of idiopathic pulmonary fibrosis with oxidative stress. Int J Immunopathol Pharmacol 2014; 27(1): 37-44.
46. Psathakis K., Mermigkis D., Papatheodorou G., Loukides S., Panagou P., Polychronopoulos V., Siafakas N.M., Bouros D. Exhaled markers of oxidative stress in idiopathic pulmonary fibrosis. Eur J Clin Invest 2006; 36(5): 362-367.
47. Rihak V., Zatloukal P., Chladkova J., Zimulova A., Hav-linova Z., Chladek J. Nitrite in exhaled breath condensate as a marker of nitrossative stress in the airways of patients with asthma, COPD, and idiopathic pulmonary fibrosis. J Clin Lab Anal 2010; 24(5): 317-322.
48. Ono E., Mita H., Taniguchi M., Higashi N., Tsuburai T., Miyazaki E., Kumamoto T., Akiyama K. Comparison of cysteinyl leukotriene concentrations between exhaled breath condensate and bronchoalveolar lavage fluid. Clin Exp Allergy 2008; 38(12): 1866-1874.
49. Montesi S.B., Mathai S.K., Brenner L.N., Gorshkova I.A., Berdyshev E.V., Tager A.M., Shea B.S. Docosatetraenoyl LPA is elevated in exhaled breath condensate in idiopathic pulmonary fibrosis. BMC Pulm Med 2014; 14: 5.
50. Corradi M., Acampa O., Goldoni M., Adami E., Apostoli P., de Palma G., Pesci A., Mutti A. Metallic elements in exhaled breath condensate of patients with interstitial lung diseases. J Breath Res 2009; 3(4): 046003.
51. Carpagnano G.E., Lacedonia D., Soccio P., Caccavo I., Patri-celli G., Foschino Barbaro M.P. How strong is the association between IPF and lung cancer? An answer from airway's DNA. Med Oncol 2016; 33(11): 119.
Biomarkers of Idiopathic Pulmonary Fibrosis
E.Kh. Anaev
Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a chronic progressive interstitial lung disease with poor prognosis. The development of international diagnostic criteria based on clinical, physiological, radiological, and histopathological features improved the accuracy of IPF diagnosis and prediction of mortality risk. However currently available diagnostic methods could not detect IPF at an early stage, predict disease course and assess response to the treatment. The development and introduction of diagnostic and prognostic biomarkers will provide more accurate and early diagnosis, prognosis and assessment of the efficacy of new antifibrotic drugs.
Key words: idiopathic pulmonary fibrosis, diagnosis, biomarkers, exhaled breath condensate.
